鉸削是一種二次精加工微驶，其作用是滿(mǎn)足對(duì)孔的尺寸擅锚、形狀精度和表面光潔度更為嚴(yán)格的加工要求。目前應(yīng)用的鉸削刀具既有已使用了數(shù)百年的傳統(tǒng)手用鉸刀犹狮，也有能夠快速、高效加工高精密孔的先進(jìn)鉸削系統(tǒng)叹惕。以下介紹三種可以滿(mǎn)足不同終端用戶(hù)加工需求的鉸削系統(tǒng)：第一種鉸刀被設(shè)計(jì)用于在CNC數(shù)控機(jī)床上實(shí)現(xiàn)快速加工轉(zhuǎn)換箱藏；第二種鉸刀主要適用于對(duì)切削速度要求較高的加工場(chǎng)合；第三種則是集鉆孔和鉸孔功能于一體的復(fù)合鉸刀随巴。
1 Valenite公司的MODCO BHR鉸刀
汽車(chē)零部件制造商面臨著控制成本和“即時(shí)供貨(just-in-time-supply)”的壓力鲜堆，為此他們必須將加工時(shí)間縮減至最短。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法之一就是采用可從加工上一個(gè)零件快速轉(zhuǎn)換到加工下一個(gè)零件的先進(jìn)加工設(shè)備殖咨，這就導(dǎo)致了傳統(tǒng)的生產(chǎn)流水線(xiàn)被加工單元(machining cells)所取代昌执。在許多情況下，這些加工單元中的CNC數(shù)控機(jī)床必須配置新型的刀具系統(tǒng)诈泼。
為了替代傳統(tǒng)生產(chǎn)線(xiàn)普遍使用的伺服－可調(diào)式鉸刀懂拾，Valenite公司(Valenite LLC，位于美國(guó)密切根州Madison Heights)開(kāi)發(fā)了一種適合在CNC數(shù)控機(jī)床和生產(chǎn)線(xiàn)上進(jìn)行高效厂汗、高精度鉸削加工的新型鉸削系統(tǒng)委粉。這種名為MODCO的焊頭式鉸刀(Brazed Head Reamer, BHR)的特點(diǎn)是互換性好，焊有多個(gè)硬質(zhì)合金刀齒的鉸削頭可以快速更換娶桦。這種快換連接機(jī)構(gòu)具有足夠高的剛性和安裝重復(fù)性贾节，更換鉸削頭后不需作任何調(diào)整，即可鉸削加工出符合ISO H7級(jí)精度的精密孔衷畦。此外栗涂，多切削刃結(jié)構(gòu)使切削力分布均勻知牌，從而使鉸刀能以較高的切削參數(shù)進(jìn)行大批量高效加工。例如斤程，在鉸削加工中碳鋼和高碳鋼工件時(shí)角寸，一般可采用切削速度50～100m/min，進(jìn)給率0.40~0.50mm/r忿墅；加工表面粗糙度可達(dá)Ra0.3～0.8μm叁席。
最近，Valenite公司正以打包定制的方式恭吊，為汽車(chē)工業(yè)的裝備制造商(OEMs)及其主要供貨商使用的主流制造程序提供加工刀具蚕察。MODCO BHR鉸刀就是根據(jù)特定的加工材料、加工機(jī)床和生產(chǎn)批量而專(zhuān)門(mén)配置的仓判。該鉸削系統(tǒng)設(shè)計(jì)有5種不同的刀柄尺寸犯党，與之匹配的鉸削頭可用于鉸削加工直徑尺寸φ9.75～32.50mm的盲孔或通孔。直徑尺寸φ15.49mm以下的孔采用四齒鉸削頭加工蜘体，φ15.50mm以上的孔則采用六齒鉸削頭加工示董。刀齒材料共有兩種牌號(hào)，一種是未涂層的超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金牌號(hào)VP-1R20逮百，適合鉸削鋁和其它非鐵族金屬以及鈦合金等艾烫；另一種是PVD TiN涂層的超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金牌號(hào)VP-5R15，用于加工鋼和不銹鋼臊娩、鑄鐵以及所有的鎳/鈷/鐵基超級(jí)合金拐棺。
Valenite公司負(fù)責(zé)加工解決方案的產(chǎn)品經(jīng)理鮑勃.科勒曼指出透嫩，鉸刀是一種精加工刀具框全，而不是用于去除金屬材料的初級(jí)加工刀具。他說(shuō)干签，“典型的孔加工操作通常為鉆孔→鏜孔→鉸孔津辩，如果鉆削的孔質(zhì)量較高，也可直接進(jìn)行鉸削加工容劳，但鉸孔不可能切除大量工件材料喘沿，它畢竟是一種精加工”。用BHR鉸刀鉸孔時(shí)竭贩，每邊的最大材料切除余量為0.25mm蚜印。由于該鉸刀具有自導(dǎo)向功能，因此Valenite公司推薦與可調(diào)式和浮動(dòng)型刀具夾頭配合使用留量≌常科勒曼說(shuō)，“通常鉸刀將沿著工件上已加工好的底孔進(jìn)刀楼熄，操作者要做的只是將鉸刀作少許徑向移動(dòng)忆绰，以確定孔的中心位置浩峡。”
科勒曼還指出律馏，在切削加工采用新型材料的汽車(chē)零件時(shí)村钧，采用加工單元生產(chǎn)方式有助于提高生產(chǎn)效率。而在生產(chǎn)流水線(xiàn)上切削加工易導(dǎo)致刀具快速磨損的高強(qiáng)度腥浪、高磨蝕性材料時(shí)臊骂，由于更換刀具時(shí)需要頻繁停止和重新起動(dòng)整條流水線(xiàn)，因此會(huì)大大降低生產(chǎn)效率伸四。加工單元生產(chǎn)方式允許使用可快速更換的備用刀具系統(tǒng)搪狈，易于實(shí)現(xiàn)對(duì)難加工材料(如蠕墨鑄鐵，CGI)汽車(chē)零件的批量鉸削加工羊耸。
2 Iscar公司的Bayo T-Ream鉸刀
Iscar公司(Iscar Metals Inc.延幻，位于美國(guó)德克薩斯州Arlington)的Bayo T-Ream鉸削系統(tǒng)是專(zhuān)為高速鉸削加工開(kāi)發(fā)的一種高效、精密鉸刀葵伟。該刀具的最大特點(diǎn)是采用了基于快換卡口原理的可互換式整體硬質(zhì)合金多齒鉸削頭林品。Bayo T-Ream鉸刀的孔徑加工范圍為φ9.5～32mm，鉸孔精度可達(dá)ISO H7級(jí)夕谬，加工低合金鋼和鑄鋼材料時(shí)的典型切削參數(shù)為：切削速度80～120mm/m增队，進(jìn)給率0.7～1.1mm/r。該鉸削系統(tǒng)是針對(duì)以切削速度為首要考慮因素的大批量加工場(chǎng)合而設(shè)計(jì)的哲银。據(jù)Iscar公司宣稱(chēng)扛吞，Bayo T-Ream鉸刀允許的吃刀率可比普通鉸刀提高30倍以上。
切削功能與定位功能的分離使Bayo T-Ream鉸刀的加工精度顯著提高荆责，并實(shí)現(xiàn)了高速鉸削滥比。鉸刀的每一個(gè)槽刃都包含了一個(gè)切削區(qū)和一個(gè)導(dǎo)向區(qū)。切削區(qū)位于槽刃起始部位的倒棱處做院，加工時(shí)切屑在此形成盲泛。導(dǎo)向區(qū)是一個(gè)圓柱形的凸帶，它在加工過(guò)程中支撐和引導(dǎo)鉸刀通過(guò)被鉸孔键耕。導(dǎo)向部與被鉸孔的間隙很小寺滚，可對(duì)工件表面起到擠光作用。圓柱形導(dǎo)向部的作用還可使鉸刀的倒錐度減小屈雄，鉸刀后部的直徑尺寸僅比前部的直徑尺寸小0.01～0.02mm村视。
Bayo T-Ream鉸刀的高加工精度和高切削速度使其對(duì)加工系統(tǒng)的剛性提出了比使用傳統(tǒng)鉸刀時(shí)更為嚴(yán)格的要求。Iscar公司負(fù)責(zé)孔加工和整體硬質(zhì)合金圓形刀具的國(guó)內(nèi)產(chǎn)品經(jīng)理克雷格.塞格林說(shuō)酒奶，“Bayo T-Ream鉸刀具有不錯(cuò)的剛性蚁孔，當(dāng)它安裝在SRKIN收縮夾頭或ShortIN夾頭中時(shí)，其懸伸長(zhǎng)度僅為1.25″(32mm)腹瞒，因此不會(huì)發(fā)生偏斜毁几。如果采用浮動(dòng)夾頭撕擂，則必須對(duì)被鉸孔的入口處進(jìn)行預(yù)處理，使其與鉸刀上的倒棱角度完全匹配陵租。大多數(shù)鉸刀總是沿著阻力最小的路徑進(jìn)入被鉸孔泉蠢，但是一旦鉸刀圓柱形導(dǎo)向部的直徑部分進(jìn)入孔中，鉸刀就會(huì)沿著直線(xiàn)進(jìn)刀育床。與用鏜刀鏜孔一樣诡语，如果被鉸孔存在偏心或錐度，Bayo T-Ream鉸刀可將其校直松浆∫な”
Iscar公司推薦，使用Bayo T-Ream鉸刀加工鑄鐵和鋼件時(shí)旧晴，為了獲得最佳鉸削效果适固，預(yù)鉸孔的直徑應(yīng)比需要加工出的孔徑小0.2～0.3mm；而在加工較軟的工件材料(如鋁)時(shí)遮尚，預(yù)鉸孔的直徑應(yīng)比需要加工出的孔徑小0.3～0.4mm誊涯。此外，鉸孔加工應(yīng)與此前的鉆孔加工在相同的工件夾持狀態(tài)下進(jìn)行蒜撮，如果鉸孔加工的工件夾持狀態(tài)與鉆孔加工時(shí)有所變化暴构，則應(yīng)加大鉸孔允差。
Iscar公司指出段磨，Bayo T-Ream鉸刀能夠使被鉸孔的直徑最多增大8mm取逾，因此它可單獨(dú)應(yīng)用于高精密孔的精加工。
加工盲孔與通孔的T-Ream鉸刀在槽型結(jié)構(gòu)上有所不同苹支。用于加工盲孔的鉸刀采用直槽結(jié)構(gòu)砾隅，因?yàn)橹辈劭蔀楸?a target="_blank" class="mmstipl2" >冷卻液沖出盲孔的切屑提供順暢的排屑通道；而在加工通孔時(shí)沐序，設(shè)計(jì)為左旋螺旋槽的鉸刀可將切屑向前推琉用，防止切屑沿著刀槽流動(dòng)，并可保護(hù)孔的表面質(zhì)量策幼。此外，與直槽相比奴紧，螺旋槽不容易引起振動(dòng)特姐，因此更適合加工斷續(xù)孔和不規(guī)則的孔。T-Ream鉸刀的另一個(gè)可起到減振作用的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是刀槽的非對(duì)稱(chēng)分布冬蝶。鉸削頭外圓周的各刀槽采用不等間距分布可有效防止會(huì)降低被鉸孔精度(圓度和圓柱度)的共振的形成裁鸦。不過(guò)，為了便于精確測(cè)量鉸刀的實(shí)際切削直徑瘟气，其中有兩個(gè)刀槽采用了180°相互對(duì)稱(chēng)分布肮脱。
Iscar公司指出档改，為了在高速鉸削時(shí)仍能保持良好的加工精度，就需要將機(jī)床主軸夜痊、刀具夾頭谅囚、刀柄和鉸削頭之間的徑向跳動(dòng)控制到最小程度。如果不能保證控制徑跳的效果淆捆，則推薦采用較大的鉸孔允差雄防。如果加工機(jī)床的剛性不足以滿(mǎn)足高速鉸削的要求，則應(yīng)考慮采用傳統(tǒng)的鉸削工藝暑懊。
Bayo T-Ream鉸刀適用的切削速度和進(jìn)給率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的鉸刀康局。Iscar公司的產(chǎn)品經(jīng)理Segerlin列舉了一個(gè)鉸削鋼件的加工實(shí)例：他用Bayo T-Ream鉸刀加工粘性材料12L44鋼件時(shí)采用的加工參數(shù)為：主軸轉(zhuǎn)速1500rpm，切削速度36ipm(900mm/min)蜒金，每齒切屑厚度0.004″(0.1mm)蟆盐，鉸孔深度0.750″(19mm)。加工出的孔在孔口遭殉、孔中和孔底處的直徑均為0.6308″(16mm)舱禽，無(wú)錐度誤差，圓度誤差小于0.000020″(0.5μm)恩沽，表面粗糙度為Ra4μin誊稚。Segerlin說(shuō)，在某些加工條件下罗心，采用Bayo T-Ream鉸削可獲得與精密鏜削相同的加工效果里伯，且加工速度比鏜削更快。
3 Cogsdill刀具公司的Shefcut鉸－鏜復(fù)合刀具
由Cogsdill Tool Products公司(位于美國(guó)南卡羅萊納州Camden)開(kāi)發(fā)并已上市的Shefcut精密鉸－鏜刀具系統(tǒng)具有精密鉸削和精密鏜削的雙重功能渤闷，這種復(fù)合型刀具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在刀具外圓周上分布有多個(gè)導(dǎo)向刀墊疾瓮，刀墊上安裝一個(gè)可調(diào)的單切削刃刀片。
Cogsdill公司的公共通訊經(jīng)理弗雷德.奧格本介紹說(shuō)飒箭，刀片安裝時(shí)帶有很小的倒錐角狼电，使其切削功能“幾乎類(lèi)似于單點(diǎn)切削式刀具，雖然是采用刀片切削方式弦蹂，但實(shí)際上是用刀片的前刀尖進(jìn)行切削”哥钉。該刀具被設(shè)計(jì)用于對(duì)直線(xiàn)度和圓度要求較高(可達(dá)ISO H6級(jí))的精密孔加工。在典型的車(chē)間機(jī)床設(shè)備上加工時(shí)瀑红，孔的公差(包括直線(xiàn)度和圓度)一般可控制在0.0002″(5μm)以?xún)?nèi)峦铲，加工表面粗糙度可達(dá)Ra4μin(加工某些材料時(shí)可達(dá)到更高光潔度)。
與刀體相互獨(dú)立的切削刀片可在有限范圍內(nèi)微調(diào)贼扩，并可根據(jù)被加工的特定孔徑尺寸進(jìn)行預(yù)調(diào)筑轻。奧格本說(shuō)，“Shefcut刀具實(shí)質(zhì)上并不是一種可調(diào)式鉸刀璧酣，雖然它確實(shí)具有微調(diào)功能具雹，但這只是一種精調(diào)型(fine-tuning-type)調(diào)刀滥庭。”刀片的可調(diào)范圍只有萬(wàn)分之幾英寸衔系，其作用是對(duì)孔徑尺寸進(jìn)行精調(diào)和對(duì)刀片磨損進(jìn)行補(bǔ)償胞讯。
與切削刀片相互獨(dú)立的導(dǎo)向刀墊是不可調(diào)的，它被磨制成正好比加工某一特定孔徑的刀片尺寸小十分之幾英寸鹊获。刀墊可以專(zhuān)門(mén)定制喧久，以適合各種特定的加工任務(wù)(如加工多直徑孔、短孔或超長(zhǎng)孔刹碾、斷續(xù)切削燥撞、導(dǎo)向加工等)。
Shefcut刀具的夾持方式和切削參數(shù)的選擇取決于所選定的加工類(lèi)型(鉸孔或鏜孔)迷帜。當(dāng)用于精密鉸孔加工時(shí)物舒，刀具可以在預(yù)加工的底孔中定位，此時(shí)采用的表面切削速度通常較低戏锹，夾持刀具的主軸夾頭一般采用浮動(dòng)夾頭或精密夾頭冠胯。為了增大Shefcut刀具的加工柔性，位于切削頭后的刀體尺寸立即“縮小”锦针。
奧格本說(shuō)荠察，“因此，刀具將找正被鉸孔直至各導(dǎo)向刀墊與孔壁完全接合奈搜，在該點(diǎn)進(jìn)行鉸削即可加工出精確而筆直的孔悉盆，操作者幾乎無(wú)須對(duì)刀具進(jìn)行干預(yù)〔雎穑”他列舉了一個(gè)在傾斜床身車(chē)床上用Shefcut鉸刀(夾持在Cogsdill浮動(dòng)夾頭上)精密鉸削鋁制氣缸孔的加工實(shí)例焕盟。該刀具能夠消除車(chē)床本身的校準(zhǔn)誤差對(duì)鉸孔的影響，經(jīng)鉸削后的缸孔無(wú)須再進(jìn)行后續(xù)珩磨加工福咙。加工采用的切削速度為150sfm铣飘，進(jìn)給量為0.007ipr，達(dá)到的鉸孔精度為：尺寸公差0.0002″(5μm)秋孕，表面粗糙度Ra5μin卤酬。
當(dāng)采用剛性?shī)A持方式時(shí)，Shefcut刀具能在加工中(如精鏜鑄件孔)實(shí)現(xiàn)對(duì)孔徑尺寸的精確定位栅告。Shefcut刀具用于鏜削加工時(shí)睛至，通常采用較高的主軸轉(zhuǎn)速，因此對(duì)加工系統(tǒng)的剛性要求較高(包括主軸與刀具的精密聯(lián)接)域抚，此時(shí)可選用HSK夾頭或可調(diào)夾頭。奧格本說(shuō)剧么，“在鏜孔加工時(shí)不能采用浮動(dòng)夾頭涵蔓，因?yàn)閷?shí)際上對(duì)孔的精鏜加工需要滿(mǎn)足特定的孔徑尺寸要求沧蛉。”他列舉了一個(gè)精鏜滑閥孔(材質(zhì)為灰鑄鐵)的加工實(shí)例仇习，孔的直徑尺寸為0.6245″建蹄，刀具轉(zhuǎn)速為1500rpm篙耗，進(jìn)給量為0.005ipr，加工表面粗糙度達(dá)到Ra32μin村刨。
導(dǎo)向刀墊與切削刀片之間的位置尺寸關(guān)系是影響Shefcut刀具加工性能的主要因素。其中的關(guān)鍵尺寸是導(dǎo)向刀墊直徑與最小切削直徑之間的尺寸差撰茎，該差值被稱(chēng)為“安全區(qū)域”嵌牺，因?yàn)橐苊獾毒咴诩庸ぶ斜粨p壞，就必須始終保持該尺寸差龄糊。
雖然也可以用千分尺來(lái)測(cè)量和調(diào)整刀具的切削直徑逆粹，但Cogsdill公司還是推薦使用一種專(zhuān)用調(diào)刀夾具(對(duì)于批量加工尤其必要)。用該夾具調(diào)刀時(shí)炫惩，將刀具置于可調(diào)頂尖之間僻弹，然后用兩個(gè)測(cè)頭分別進(jìn)行測(cè)量。以導(dǎo)向刀墊的直徑作為參考點(diǎn)他嚷，一個(gè)測(cè)頭用于測(cè)量刀具的切削直徑蹋绽，另一個(gè)測(cè)頭用于測(cè)量刀片的倒錐度。
前調(diào)節(jié)螺釘用于設(shè)定刀片的切削直徑筋蓖。通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘移動(dòng)刀片直至刀片高出導(dǎo)向刀墊的尺寸差等于“安全區(qū)域”值(即刀片直徑比刀墊直徑大0.008～0.013mm左右)卸耘。后調(diào)節(jié)螺釘用于設(shè)定刀具的倒錐度。通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘移動(dòng)刀片后部使其與刀墊平齊(即小于刀墊直徑約0.013～0.020mm)材又。
Cogsdill公司可根據(jù)用戶(hù)的特定加工需求定制Shefcut刀具的規(guī)格尺寸枫须。該公司同時(shí)也提供鉸削加工常用孔徑尺寸的系列刀具，雖然其中的每一把刀具只能用于加工某一特定孔徑尺寸药屠。所謂的“標(biāo)準(zhǔn)”刀具是以半成品的形式備貨的新俗，在向用戶(hù)交貨之前才根據(jù)訂單要求磨制出導(dǎo)向刀墊，并按照特定的孔徑尺寸安裝和預(yù)調(diào)刀片崇旺。
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