关于导条刀的原理及应用

关于导条刀的原理及应用
在一般人的理念里，所谓的导条刀就是有导条的镗刀。

其实，这个理解是很肤浅的。

下文将会详细的为大家介绍一下导条刀的精髓。

一、导条刀的基本条件：
1、导条刀是有导条支撑的单刃镗刀。

导条是由切削液和导条形成的液压薄膜支撑，
不是和工件直接接触的。

液压膜的厚度在0.001-0.002mm。

图1
2、刀具进入孔内加工时，刀具必须发生足够的变形，导条要起到支撑作用。

一般情况下加工孔径= 导条直径+ 刀片OverHang
普通镗刀和导条刀的区别主要是在保证圆柱度和同轴度时性能不一样
关于长径比限制（圆柱度）：
钢制品镗刀长径比为4:1 减振钢质镗刀长径比为6:1
硬质合金镗刀长径比为6:1-8:1 减振硬质合计镗刀长径比为14:1
导条刀则可以达到20:1
镗刀长径比大时，受主轴跳动和工件余量不均匀性大，会直接影响孔的圆柱度。

而导条刀则受主轴跳动和工件余量不均匀性小，它主要靠导条来保证圆柱度。

关于同轴度，在镗刀允许设计长径比范围内，同轴度和导条刀效果是一样的。

但圆柱度和尺寸稳定性较差。

当遇到凸轮轴孔等深长孔加工时，从一头加工其长径比远超镗刀设计极限。

如果两头加工，工作台旋转，势必难以保证同轴度。

所以导条刀
是最佳选择。

总的来说，导条刀适合于以下几种情况：
1、圆柱度要求高，一般<0.006mm。

2、有圆柱度、同轴度要求的深长孔（超过5XD）
3、多段孔
二、导条刀刀片的倒锥和刀片OverHang设定
图2
如图3所示，导条刀刀片倒锥一般调节到0.1/100；OverHang 是一个范围值，一般为0.005mm-0.02mm（新刀一般推荐0.008mm，随着导条磨损，会逐渐增大）。

刀片在轴向上一般比导条高出0.3-0.4mm。

三、导条刀的跳动要求及调节方式
导条刀和刀柄之间的连接一般都是法兰盘式，其有4个轴向调节螺钉，4个径向调节螺钉，4个锁紧螺钉。

一般调节方法（必须是在机床上调节）：
预紧锁紧螺钉。

测量近端法兰外圆（图3左），调节径向螺钉，使其跳动<0.002mm; 测量远端外圆（图3右），调节轴向螺钉，使其跳动<0.003mm。

重新检测近端法兰跳动，如果
图3
其跳动<0.003mm，就合格。

否则重新来过。

以上这些，基本都是大家所了解的。

下面探讨一下大家不常关注的地方：
一、关于加工孔径大小的决定因数
1、导条直径
2、OverHang
3、主轴跳动
4、其它因数
A现象：加工孔径= 导条实际直径+ 刀片OverHang
B现象：加工孔径= 导条实际直径+ 2X刀片OverHang
C现象：加工孔径介于A和B之间
之所以出现这3类现象，主要是切削力和刀具刚性问题。

导条刀如果长径比小，刀具刚性好，切削力小时，导条有可能不起作用，它就是一把普通镗刀。

就会发生B现象。

C现象是刀具有一定的变形量，但导条未有起到支撑作用。

A现象是刀具变形充分，导条支撑到了。

当然上述3个公式都是理论的。

这里还需要强调几点：1、主轴跳动在对A现象影响不大，但对B现象及C现象影响较大。

2、同一个刀片，随着其磨损程度，有可能经历B、C、A三个过程。

3、导条是会磨损及变形的，要注意实际尺寸。

二、关于孔口加工的问题
导条刀刀片比导条要高出0.3-0.4mm，所以在刀片刚刚切入时，导条是没有支撑的，此时刀具会发生让刀，孔径可能会比导条实际直径+ 刀片OverHang要小，随着导条的介入支撑，刀片会对孔口进行二次加工，把孔口扩大。

所以，导条刀的倒锥不易过大，过大起不到二次修正作用。

三、关于倒锥的影响
导条刀倒锥和普通PCD铰刀相似，将近0.1/100。

这样小的倒锥会让刀片的副切削刃在加工过程中不停的对孔壁起挤压，修光作用，以保证好的粗糙度。

但随之而来的问题就是，侧压力会加剧刀具变形，增加导条和孔壁间的摩擦，如果切削液使用不当，极易产生黑皮。

四、关于导条的分布
导条刀一般设计为3-6根导条。

3根是最基本的形式。

我们把紧挨着刀片的导条叫为基准导条，和刀片正对的一根叫尺寸导条，另外一根暂且叫做辅助导条。

图4
我们一般以基准导条调节刀片OverHang。

在检测导条跳动时，我们以基准导条为零，尺寸导条一般控制在0-0.005mm，辅助导条要略低于尺寸导条。

这样做的原因如下：假设尺寸导条低于基准导条，那么实际加工孔径<导条实际直径+ 刀片OverHang。

因为我们是按照基准导条来计算导条实际直径的。

尺寸导条相对基准导条为正时，导条能充分的起到支撑作用，但是有限制的。

五、关于刀片的主偏角（决定切削力的分布）
刀片的主偏角常用的有两类，一类是单主偏角、一类是双主偏角。

单主偏角常用的是75度；双主偏角常用的是75度+3度（主要是保证更高的粗糙度）。

图5
六、关于导条的材质
导条一般来说有硬质合金、PCD、陶瓷三种。

考虑到耐磨性和加工效率（线速度会影响导条寿命），非铁金属加工一般用PCD导条，黑色金属一般用陶瓷导条。

七、关于冷却孔的分布
从前面的分析来看，冷却液在导条刀的应用中起着极其重要的作用。

液压薄膜直接影响工件的表面质量和导条寿命。

怎样形成有效的液压薄膜，冷却孔的分布极其讲究。

一般来说，每两根导条之间都应当有冷却孔。

冷却孔的轴向位置应当在刀片分布范围内。

多导条设计可能会有出入。

八、关于多段导条的作用
图6
图6是一把常用的凸轮轴孔导条刀。

其导条分两段，一段为15mm，轴向位置看在刀片处。

另一段195mm长，分布在后面。

其作用是，在加工下一个档位时，有前两个档位做支撑，以保证同轴度。

这两段导条的直径实际上是不一样的。

因为孔加工出来会比导条大一个OverHang，如果前后导条一样粗，其支撑效果必然不好。

所以后面的导条一般会比前面的导条大。

九、关于导引刀和长刀的关系
谁知道在什么情况下需要加导引刀？我们孔加工一般来说，超过多少倍径就需要加导引刀，那么导条刀是什么标准？
下面三种情况考虑加导引刀：
1、多阶梯孔，做成一把刀太复杂。

2、刀具长径比大（一般大于12XD）且绝对长度长（一般大于310mm）。

3、无半精加工。

十、导条刀在做间断孔（如凸轮轴孔）时，两段之间的距离多大时不适宜用
一般来说，两档位之间长度大于7XD，不适合用导条刀。

常见问题及对策
一、孔壁发黑
原因：其根本原因是导条和孔壁摩擦加剧。

冷却液浓度不足、切削力过大、刀具跳动大都可能导致。

解决方案:
1、检查冷却液浓度，一般要求12%-15%
2、检查刀具跳动，远端0.003mm
3、增大刀片倒锥
4、降低进给
5、改变刀片主偏角，减小径向力
二、孔口震刀
原因：孔口的不规则性，极易引起震刀
解决方案：
1、增加孔口倒角，使其余量均匀
2、降低入孔口的转速和进给（一般转速影响大于进给）
3、增大刀片倒锥，减小侧压力
4、改变刀片主偏角，减小径向力
三、退刀痕
原因: 刀具退刀时不切削，刀具变形量消失，刀片副切削刃划伤工件（从理论上讲必然会有，看轻重程度）
解决方案：
1、刀尖朝上，定向退刀。

刀体因自身重力，刀尖会下垂一点，减轻划痕
2、如果是合盖件，沿合盖的缝隙退刀
3、增大刀片倒锥
4、采取切进、切出，需保证退刀进给为进刀进给的整数倍
5、最后还有，只能想办法减小切削时的刀具变形（例如改变主偏角）
四、表面粗糙度差，有划痕
原因：排屑不畅，或导条粘屑
解决方案：
1、检测冷却孔分布
2、检测切削液浓度
3、检测导条跳动
4、检查排屑槽
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