01铰刀结构组成
铰刀和钻头功能相似,整体包含三个关键构成部分:工作端、柄部和连接段。工作端是安装切削刃和排屑槽的位置,如图2-14的红色部分所示。柄部承担固定和传递动力的作用,如图2-14的蓝色部分所示。连接段作为工作端和柄部之间的过渡,如图2-14的黄色部分所示。颈部的主要功能是引导铰刀沿预制孔的轴线进行进给运动。
下面,我们具体分析铰刀作业端部的构造组成。作业端部包含三个主要构成部分:
引导锥,如图2-15中绿色部分所示,主要作用是精确地将铰刀送入预先加工好的孔洞里,使铰刀的轴线与预制孔的轴线能够完全对准。
切削部分(图2-15中棕黄色部分):切除铰削余量。
调整区域,如图2-15里淡蓝色部分所示,主要起定向作用,同时用于精确测量,并负责细节修饰。
铰刀的旋转方向和切削走向依据螺旋趋势与切削边轮廓,能够划分成四种类别:向右旋转向右切削、向左旋转向右切削、向左旋转向左切削以及向右旋转向左切削,参见图2-16。切削走向一般与设备主轴的回转趋势一致,其中向右切削的方式最为普遍。倘若铰刀选用向右切削,那么向右旋转的铰刀其刃口斜面角度为正值,金属碎屑会朝向加工过的表层流走;而向左旋转的铰刀其刃口斜面角度为负值,金属碎屑会朝向前进方向移出。这种旋转方向和切削方向的搭配有利于碎屑顺畅地被移除,确保了孔壁的加工效果。不过,如果旋转方向和切削方向不匹配,可能会导致实际切削角度变小,进而影响加工后的表面质量。
02几何角度与切削性能
切削齿几何角度
刀齿的切削部分有专门的形状角度,参考图2-17。每颗刀齿由前表面、主后表面和副后表面构成。切料从前表面(也叫“主切削面”)排出去,主切削边负责大部分切削任务,副切削边用来处理加工好的孔壁。这些角度特征决定了排屑顺畅度和加工效果。
主偏角的影响
主偏角κr对加工效果有显著作用。角度较小时,有利于切入坚硬材料,角度较大时则效果相反。图2-18描绘了不同角度对切削层的作用,角度小的时候,切削层变得薄,切削力量更均匀,更适合处理硬度高的工件。
螺旋角与前角
刀齿分布
传统铰刀普遍采用多齿构造,等分与不等分齿的配置方式会决定其适用范围和加工成效。等分齿铰刀加工便捷,然而当材料中存在硬质成分时,容易产生规律性的进给波动。不等分齿的构造能够防止因铰刀振动而造成刀齿在工件表面形成特定方向的切入痕迹。
03影响孔径变化的因素
扩张量与收缩量
铰孔时,孔洞尺寸的变化是多种条件叠加的结果。孔洞变大,是受力不均等影响下,孔洞直径超出铰刀规格的数值。孔洞变小,是加工后材料回弹作用下,孔洞直径低于铰刀规格的数值。
多因素影响
铰孔时,孔径大小受多种条件制约,比如工件材质属性、工具状态、加工参数、设备能力、夹具准确度,还有冷却液应用方式等。这些条件彼此牵连,一起决定了铰孔的最终状态。