1 前言 金剛石鉸刀是近20年發展起來的一種高精度內孔加工刀具。由于它的加工精度高(一般可達2μm)、表面粗糙度值小(一般可達Ra0.4~0.2μm)、加工效率高(一般可提高3~5倍)、壽命長(一般能加工10000件以上)、質量穩定可靠，因而在液壓、農機、汽車、機床、軍工等行業中得到了日益廣泛的應用。 電鍍金剛石鉸刀是利用電鍍的方法，以金屬鎳、鐵或銅等作結合劑，將金剛石顆粒包絡在刀體上形成的。電鍍鉸刀要求電鍍層表面達到較高的幾何精度，以確保磨粒切削刃具有較好的等高性和鋒利性，減小切削負荷，提高鉸刀的幾何質量、物理質量和耐用度。 目前，國內金剛石鉸刀采用外鍍法制造。制造時，需要對磨粒進行嚴格篩選，通過鍍層金屬直接將磨粒固定在刀體周圍。所鍍鉸刀磨粒等高性差，需用金剛石砂輪修磨，但修磨將破壞磨粒的天然刃口，鈍化磨粒，影響加工效率及被加工孔的表面質量。為此，我們提出了一種新型設計與制造的方法——內包容電鍍法(簡稱內鍍法)，并進行了鉸刀設計、制造與切削試驗研究，以求其在精密孔加工中取得更佳的加工效果。 2 金剛石鉸刀的內鍍法原理與鉸削機制 迄今為止，內包容電鍍技術已成功應用于高精度金剛石滾輪的制造，但一直未用于制造金剛石鉸刀。金剛石鉸刀內鍍的方法是，采用穩定材料制造一個與鉸刀外形相反的高精度內孔胎模，將金剛石磨粒電鍍在胎模內表面，加厚形成電鍍層，再將鍍層與刀桿粘結在一起。為將胎膜順利脫出，可在胎膜內表面先鍍一層低熔點金屬，最后加熱脫模制成鉸刀。同時，也可保證高精度內孔胎模不受損傷而能重復使用，以降低制造成本。 采用內鍍法制造的鉸刀，其磨粒完全由高精度內孔胎模包容，鍍層磨粒表面可以達到較高的幾何精度，磨粒等高性好，微刃鋒利，所以其切削性能優于外鍍法鉸刀，所加工孔的表面粗糙度值小，且刀具不需修磨，使用壽命長。 在金剛石鉸刀鉸削過程中，鉸刀磨粒與工件孔壁相互干涉，相互作用，不斷地將干涉點切去而進行相互修整。鉸刀表面和孔表面不斷地產生新的干涉點，使孔壁與鉸刀表面的接觸面積不斷增大，特別是鉸刀校正部的磨粒頂部的銳邊和銳角被磨成了一個個小平面，如圖1所示。與此同時，切削余量越來越小，切削作用也越來越弱。而鉸刀對孔壁的擠壓和拋光的作用卻越來越強，這就使孔的圓度越來越高、表面粗糙度值越來越小。這就是為什么金剛石鉸刀使用時間越長，加工孔的表面粗糙度值越小的原因所在。 1.刀體 2.切屑 3.粘結劑 4.金剛石顆粒 金剛石鉸刀鉸削工件內孔的過程中，鉸刀切削部切除工件大部分余量(實際上總的鉸削余量很小)，而校正部只切除少許余量，但其對工件表面的擠壓和拋光作用卻是金剛石鉸刀鉸孔的主要過程，是保證工件加工質量的主要因素。同時通過擠壓和拋光，工件表面會產生塑性變形而提高硬度。據實驗測定，工件表面經金剛石鉸刀鉸削后的硬度比鉸削前明顯提高0.5~1.0倍，這無疑對提高工件使用壽命是非常有利的。 對于一把正常使用的金剛石鉸刀，其磨粒應露出來參加切削。因此，磨粒間的結合劑應形成一個個凹坑。在鉸削的過程中，大量的切屑藏于這些凹坑中(圖2)，并蝕除部分結合劑，使得磨粒前面的凹坑逐漸加深；磨粒后面的結合劑則很少被切屑所蝕除，同時由于擠壓力的作用，使結合劑向后蠕動，更加強了對磨粒的支撐作用。這就是金剛石鉸刀的顆粒不容易脫落，鉸刀保持較長壽命的原因之一。 1.金剛石 2.切屑 1.金剛石顆粒 2.切屑 3.粘結劑 4.刀體 3 內包容金剛石鉸刀的結構設計 目前金剛石鉸刀有固定式和可調式兩大類型。為了加工出高精度內孔，金剛石鉸刀宜采用固定式。因為固定式鉸刀制造工藝簡單，易于修磨，成本較低，加工孔的尺寸穩定性好。加工通孔用固定式金剛石鉸刀的結構簡圖如圖4所示。下面具體討論一下鉸刀主要部分的結構設計。 1.夾持部 2.后導部 3.倒錐部 4. 校正部 5.切削部 6.前導部 1) 校正部的設計 校正部是鉸刀的修光和提高精度< 注：本站部分資料需要安裝PDF閱讀器才能查看，如果你不能瀏覽文章全文，請檢查你是否已安裝PDF閱讀器！ |
