硬质合金铰刀诸元及其标准化

硬质合金铰刀作为一种高效切削工具问世以来,已越来越广泛地被采用。在ISO的硬质合金P, M和K类基础上,我国发展生产了碳化钨、碳化钻、碳化钛、碳化钽和钴等硬质合金材料,突破了高效铰削这一难关。但是,对硬质合金铰刀如何正确设计、加工,特别是硬质合金铰刀各参数如何达到合理安排,使其标准化、优选化和系列化,并获得满意的经济效果,还是一个值得重视的课题。

1 确定切削刃、校正刃、过渡刃刃带

铰刀的要害部位之一就是刃带,不同的被加工材料,不同的工件铰削余量及不同的工件与铰刀的相对转速决定着不同的刃带宽度。

生产中使用的铰刀常出现以下情况:

1) 铰刀使用寿命短,刃带迅速磨损而报废；

2) 铰刀表面粗糙度差,导致被加工工件孔的表面粗糙度更差；

3) 工件经铰削加工后的孔变形,因而孔的圆度超差,往往造成产品报废。

分析现场使用后的硬质合金铰刀,发现所有报废的铰刀磨损量并不大,除靠近切削刃和过渡刃1～2mm处有磨损痕迹外,其余切削刃完好,因此得出结论:除了不断提高铰刀切削刃外圆的表面粗糙度要求外,还必须对硬质合金铰刀刃带宽度进行优化。经过多次生产实践和试验,找出了铰刀刃带宽度的最佳尺寸范围,见表1。

表1 碳钢用硬质合金铰刀刃带宽度推荐值(mm)

材料硬度 ～15HRC ～30HRC ～40HRC ～50HRC

切削刃宽 0.04～0.07 0.07～0.10 0.10～0.13 0.13～0.16

过渡刃宽 0.07～0.10 0.10～0.13 0.13～0.16 0.16～0.22

校正刃宽 0.10～0.13 10.13-0.16 0.16～0.22 0.22～0.30

注表中数据为铰削?12孔的试验结果。

表2 硬质合金铰刀铰削不同硬度材料发热量

工件材料 硬度 单位切削力

N/mm2 产品发热量

℃、Q235、45、45(调质)、45(淬火)、55(淬火) 160 HB、200 HB、15 HRC、30 HRC、40 HRC ～20/30/35/45/60 约200/约300/约400/约500/约650

2 掌握材料变形规律,合理确定硬质合金铰刀公差

由于硬质合金铰刀与高速钢铰刀的切削状态不同,前者是切削加挤削,因此发热量大大超过了高速钢铰刀。用硬质合金铰刀进行高速铰削时,最高发热量可达800℃,工件由热变冷时,工件内孔收缩量大,铰刀不立即取出还会有被咬死现象。铰削中材料的硬度、单位切削力和铰削所产生的热量见表2。

不同的材料硬度和孔径,由于发热量变化,其变化规律如图1。

3 正确制定企业标准,扩大硬质合金铰刀的使用范围

从以上分析中可以看出,我们在制定硬质合金铰刀标准时不能硬套上级标准,在采用国际标准和国家标准普遍原则的前提下,还要注意制定企业内控标准。针对不同特点制定的硬质合金铰刀公差原则已经被实践所证实,而且被广泛认可采纳。公差带如图2所示。

从图2可以看出,根据实际情况可设计多种位置不同的公差带。由于材料硬度变化,铰孔后材料收缩量也随之而改变,其铰刀的制造公差应随材料的膨胀或收缩值浮动,并且也可以超越产品公差带。

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