铰刀的合适使用

铰刀的合理使用与改进

本文以笔者在工厂中长期的使用经验与验证为依据，对标准铰刀结构上存在的问题提岀了改进意见，同时

还对铰刀如何合理使用的问题作了分析与介绍。

在机械加工中，孔加工约占加工总量的1/3。而铰孔是普遍应用的一种精加工和半精加工孔的方法，加工孔径通常在①1〜①100mm之间，尺寸精度一般可达H9〜H7级（甚至H6级），加工表面粗糙度为Ra1.6〜0.2 g m 铰孔用的刀具，目前生产上仍以标准的多齿铰刀为主。

我们知道，标准铰刀铰孔时通常会岀现很多问题，例如误差度、直线度、排屑、让刀、振动现象、刀具使

用寿命低、退刀时产生划痕等等，由于文章篇幅有限，在此不做详细列举。

改进铰刀的几何参数

图1铰削时切削厚度

由于铰刀主要用于孔的精加工和半精加工，故应将切削层的厚度减薄，并且切削厚度愈小，切削刃参加工作部分长度相应增大，铰刀切入时的导向性好，刀具寿命也愈高。由图1可知，铰削时的切削厚度：

h D=f z sin K（f/z）sin K

上式中，fz为铰刀每齿进给量，单位mm/z；f为铰刀每转进给量，单位mm/r ；z为铰刀齿数；KI为铰刀上的主偏

角。

由此可见，为了提高铰孔质量和刀具的使用寿命，铰刀上的主偏角K应取小值为宜。试验也表明，K角

愈小，孔的表面粗糙度值Ra也愈小。但通常认为手用铰刀应采用小的K角，以使刀具工作时能保持良好

的导向并减小轴向进给力，而机用铰刀的导向和轴向进给力均由机床和夹具来保证，为减少切屑变形，故使用较大的主偏角。目前标准上（见技术标准岀版社岀版的铣刀铰刀生产图册”推荐的高速钢机用铰刀

的主偏角为15°手用铰刀的主偏角为1°硬质合金铰刀的主偏角，切钢时推荐用15°切削铸件为3°~5°o

但经生产验证，标准上推荐的主偏角数值，并不完全合适，作者在生产中将硬质合金机用铰刀的主偏角切钢件时也改为5°无论是加工量与铰刀寿命均有明显提高。对于高速钢机用铰刀，减小主偏角也能得到同

样的效果。

图2多锥刃铰刀

多锥刃铰刀就是根据上述微量切削原理在普通铰刀基础上改进而成的一种铰刀新结构。它使用了多段锥形

切削刃（见图2）,使每段切削刃上的切削厚度大大减薄，故能使铰孔质量高而稳定。这种铰刀的加工精度可达H7〜H6级，表面粗糙度为Ra0.8~0.1m，且刀具使用寿命长。该刀具切削部分分为三段：最前端磨岀45°偏角，当加工余量小时，它不参加切削，起引导作用；当加工余量大时，用它切去一定余量，起扩孔作用；偏角K r1=5°的锥形切削刃（长度一般为 2.5 mm）切去大部分余量，作粗铰用；K2=2° （长度2 mm）的锥形切削刃作精铰用；而随后的圆柱校准部分则用于熨平精铰过程中残留的孔的弹性变形，以减少加工

后孔的表面粗糙度。

图3所示为大螺旋角铰刀，它具有2~4条大螺旋角（螺旋角B可增大到70°〜80°）的左旋刀齿，其前端切削

部分上磨出很小主偏角（K1=1°〜1° 30'，切削刃很长。这种刀具最大特点是，因利用了斜角切削原理，故

切削轻快，并且切下的切屑细薄柔软，不会划伤已加工表面。用其加工铸件和有色金属上的连续孔和断续

孔时，刀具寿命可比标准铰刀提高0.5~1倍，表面粗糙度为Ra0.8〜0.4 gm但这种铰刀的制造，尤其是刃磨

比较困难。

图3大螺旋角铰刀

铰刀的合理使用

铰刀的研磨和重磨

标准铰刀按精度分为三级，分别适用于铰削H9、H8和H7级精度的孔。工具厂还常供应备有留研磨量（一般为0.01 mm）的铰刀，经研磨后可满足用户不同铰孔精度的要求；此外，磨损后的铰刀通过研磨也可改

制成加工其它配合精度的孔。铰刀的研磨可在车床上用铸铁研磨圈沿校准部分刃带进行，如图4所示。研

磨时，铰刀装在两顶尖间由车床主轴带动作低速转动，研磨圈沿铰刀轴线均匀移动。研磨圈上铣有斜槽，由三个螺钉支承在外套内。当调节螺钉时，可使研磨圈产生弹性收缩而与铰刀圆柱刃带轻微接触。研磨时

需加入少量的研磨剂。

图4铰刀的研磨

铰刀用钝后只重磨切削部分的后刀面，重磨后要求原后角值不变，表面粗糙度不大于Ra0.4〜0.2 gm重磨

后还需用油石在切削部分和圆柱校准部分（或倒锥部分）的交接处研磨出0.5〜1 mm圆弧过渡刃（倒圆角），要求倒圆角处后刀面上Ra0.2~0.1 gm必须注意，倒圆角时不允许破坏刃口的锋利性或将刃口倒塌。

选择合理的切削用量

铰削余量主要根据工件材料、铰孔精度和加工表面粗糙度等具体要求确定。余量过小，往往不能把前道工序的加工痕迹去除；余量过大，因切削负荷大，容易破坏铰刀工作的稳定性，引起振动，将孔扩大，并使

刀具寿命下降。通常粗铰余量（直径上的）为0.2〜0.6mm，精铰余量为0.05〜0.2mm 。

铰削速度和进给量也要选择恰当，应在保证质量的前提下提高加工效率。一般说来，提高铰削速度和增大

进给量，会使铰孔精度下降，表面粗糙度值增大。试验表明，当铰铸铁孔时，切削速度由Vc=8 m/min提高到Vc=30 m/min，表面粗糙度值将由Ra0.4gm增大到Ra1.6gm，而铰钢件孔时，则由Ra0.8gm增大到

Ra3.2 gm并且切削速度提高后，会使铰刀磨损加剧，容易引起振动。情况严重时，甚至使硬质合金刃口

崩裂。铰孔时的进给量，铰削钢料时常取f=0.05~0.6mm/r ;铰削铸铁时f=0.2~2mm/r。加工孔的要求高及孔小时应取小值。切削速度可取Vc=3~20m/min ，切钢时为避免产生积屑瘤，故应选用较小的数值。

切削液的选用

铰钢件孔通常用10%〜15%浓度的乳化液或硫化油；铰铸件孔通常用湿润性较好、粘性较小的煤油。用硬

质合金铰刀铰孔时，也应使用切削液，但此时切削液必须连续充分地供给，不然容易引起刃口的崩裂。

应注意的是，若用充足的乳化液冷却时，加工岀工件的孔径尺寸会变小，其缩小程度要大于油类切削液加工时的变小量。原因是乳化液是一种水基切削液，水的导热性好，故刀具的热膨胀小；乳化液的润滑性比油类切削液差，所以刀具对工件的挤压作用也大，加工后工件的回弹量也就增加，因而孔径尺寸减小。利用上述规律，实际生产中就可通过改变切削液的种类和成份来控制实际加工的尺寸，以满足铰孔加工精度

和质量的要求。

切削液一般都用注入式方法供给，但因切削液大部分流失，切削区得不到充分的冷却与润滑，从而影响加工的效果。采用高压内冷却方式供给切消液，冷却效果好，但刀具结构稍复杂，可是在生产中并不难实现。目前，随着刀具制造技术的进步，国内外各刀具公司已推岀了各种带高压内冷却供液（油）通道孔铰刀的产品，为采用内冷却法创造了条

件。

铰刀的正确装夹

铰刀在机床上的装夹，有刚性联接和浮动联接二种方法。采用浮动联接时，可以不受机床、刀具、被加工孔间同轴度