論硬質合金車刀精加工內孔的方法

浙江 周雷

論硬質合金車刀精加工內孔的方法

浙江 周雷

車孔是常用的孔加工方法之一，既可作為粗加工，也可以作為精加工，加工范圍廣，車孔精度可達IT7-IT8，表面粗糙度值可達Ra1.6-3.2μm。一直以來，內孔加工作為車工教學的重點之一；同時，每年的畢業應會考試中，車孔也是主要考核內容之一。

在以往的幾屆畢業應會操作考試中，我校學生普遍難解決的問題之一就是內孔的加工。因為在操作考試中內孔部分要求精度為ΦDH7，表面粗糙度為Ra 1.6，另外，內孔長度尺寸也有要求。大部分學生都不能達到上述要求，考試成績不理想。近年來，我在實習教學過程中對存在的問題進行了認真仔細的分析，通過采用多種加工方法和不同加工工藝，對內孔精加工進行了全面的剖析，提出了解決問題的方法和措施，使學生精車內孔達到一定的技術要求，具體做法如下：

一、精車內孔存在的主要問題及分析

（一）用高速鋼內孔刀低速精車內孔時，車出來的孔雖然表面粗糙度較小，但是加工過程存在刀具磨損，容易產生錐度，使孔的尺寸精度受到影響。此外，由于切削用量小，車削時間長，車削效率低。一般只在精加工時才使用。要消除內孔錐度，雖可將低速改為中速切削，但是中速切削會使刀具前刀面產生積屑瘤，使內孔表面粗糙度增大，從而達不到表面粗糙度要求。

（二）若用高速鋼車刀高速精車內孔，由于高速鋼耐熱性和耐磨性較差，車刀容易磨損，車刀強度不夠，讓刀現象嚴重，尺寸不易控制。

（三）若用硬質合金車刀高速精車內孔，會出現刀桿剛性差，振動大，車出來的內孔表面容易產生波紋，影響內孔精度。

二、解決精車內孔技術問題的方法

根據上述情況，我選擇用硬質合金內孔偏刀進行低速切削精車內孔，比較適合學生在實習中使用，選用硬質合金車刀是因為它具有良好的耐熱性和耐磨性，正好彌補高速鋼車刀的缺點，在低速切削時，能提高車刀的耐用度，保持刀刃鋒利，防止振動、讓刀、產生積屑瘤等不良現象，避免了內孔產生錐度、表面產生波紋，從而確保了內孔的尺寸和表面粗糙度的精度，獲得良好的形狀精度。刀具的形狀和刀頭部分的幾何角度如下圖所示，用這種刀低速切削精車內孔，為什么能保證內孔尺寸精度和粗糙度精度呢？因為刀具設計合理，刀具特點適合內孔精車。

（一）刀具設計

為了獲得較好的內孔加工精度，必須合理選擇硬質合金車刀的類型及牌號、合理的幾何角度和合適的切削用量。

1.硬質合金類型、牌號的選擇

選擇鎢鈷類硬質合金車刀，牌號為YG8相當ISO牌號K20-K30，該車刀具有強度高，良好的抗沖擊性和抗震性，允許低速車削的特點，有利于精車內孔。前排屑盲孔精車刀示意圖

2.車刀角度的選擇

（1）取刃傾角（λs）為正值，刀刃鋒利

（2）主偏角（Kr）為 93°—96°，減小徑向力。

（3）前角（r0）和后角（a0）均取 6°，提高刀具鋒利程度，減小切削變形從而降低切削力。

（4）副偏角（Kr’）為 6°，減小表面粗糙度。

3.車刀角度選擇的根據及分析

（1）刃傾角是主切削刃與基面之間的夾角。當刃傾角為正值時，刀刃鋒利，由于精加工加工余量小，切削抗力小，切削輕快。

（2）主偏角是主切削刃在基面上的投影與進給方向之間的夾角。主偏角的選擇與工件的徑向力大小有直接的關系。當主偏角減小時，刀尖強度增加；當主偏角增大時，工件的徑向力減小。所以為了減小徑向力，為了可切削內孔臺階端面，主偏角取值為93°～96°。

（3）前角是前刀面和基面之間的夾角。前角一般為5°～20°，增大前角可以使刀刃鋒利、減小切削力，便于切削。但增大前角會降低切削刃的強度。精加工時選擇較大的角度，保證刀具鋒利。后角是后刀面和切削平面間的夾角，其作用是減小車刀后刀面與工件的摩擦，后角一般為3°～12°。

（4）副偏角是副切削刃在基面上的投影與背離進給方向間的夾角，減小副偏角可以減小工件的表面粗糙度，一般為6°～8°，在此取6°。

符合以上要求的內孔偏刀，具有刀刃鋒利，剛性好且耐磨，排屑好的特點。因此，車孔時切削輕便順利，在低速精車時，加入切削潤滑液。加工碳鋼時使用乳化液，加工鑄鐵時用柴油，可保證內孔的尺寸及粗糙度的精度。

4.切削用量的選擇

根據刀具特點，試驗得出精車碳鋼工件內孔Φ45的切削速度V為25m/min左右，（工件轉速相當于180r/min）吃刀深度a為0.05-0.10mm,走刀量 f為 0.2mm/r。

（二）使用該車刀具有如下特點：

1.使用前排屑內孔精車刀，因精車余量較小，不會影響工件表面粗糙度，即不會使切屑拉毛已加工表面。

2.主偏角較大，降低徑向切削力，減小了振動。

3.刀桿直徑較大保證刀具有足夠的剛性，避免因車刀剛性差、強度低，在車孔過程中發生振動而產生波紋，影響表面粗糙度。

（三）使用硬質合金內偏刀精車內孔時，要注意以下幾個問題：

1.在精車內孔前，余量為0.08至0.12mm，表面粗糙度在R a3.2左右，否則精車時，由于余量太小，不能將粗加工留下的加工痕跡車出；余量太大，切削抗力增大，內孔精度降低，從而達不到精度要求。

2.刀具只適用于精車，不適用于粗車。

3.加工過程中刀具切削部分不可以撞擊到臺階端面，因為硬質合金雖然硬度高，耐磨性好，但韌性差，不耐沖擊、易碎裂，所以使用要特別小心，在離孔深尺寸2～3毫米時，應停止自動走刀，改用手動走刀車至所需孔深尺寸。

三、在教學實驗中學生用高速鋼、硬質合金車刀的情況

試驗方式：車削內孔操作過程中，讓30個學生每人加工4個工件，用高速鋼車刀和硬質合金車刀分別用高速和低速精車中碳鋼的內孔工件。試驗過程中，老師巡回觀察情況，工件測量結果如下：

（一）高速鋼車刀高速車削時，車刀磨損嚴重，內孔表面粗糙度值較大，大部分工件的表面粗糙度為Ra6.4-Ra3.2，內孔產生錐度現象嚴重，孔形精度較差，30個工件中，6個工件合格，合格率20%。

（二）硬質合金車刀高速車削時，內孔表面看起來光亮，不少零件內孔都留有波紋，30個工件中，10個工件合格，合格率34%。

（三）高速鋼車刀低速車削時，車削到一定孔深時由于冷卻潤滑液不充分，車刀刃口容易磨鈍，有的出現讓刀，內孔產生錐度，有的粗糙精度達不到，30個工件中，14個工件合格，合格率46%。

（四）硬質合金車刀低速切削時，車刀刀刃鋒利，切削輕快，車削加工內孔尺寸和形狀精度高，表面粗糙度值較小，30個工件中，24個工件合格，合格率80%。

試驗結果表明，學生使用硬質合金車刀低速切削精車內孔是最為合適的。

在實習教學中，通過利用硬質合金內孔偏刀低速精車內孔多次練習后，不但讓學生對內孔加工不害怕，而且學生車出的內孔都能夠達到尺寸精度、粗糙度精度的要求，從而解決了以往工件內孔精度達不到要求的難題，真正得到了較好的實習教學效果，使學生掌握了車內孔的技術。

（作者單位：臨安市技工學校）

（編輯 李艷華）