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合金铰刀切削直径测量误差分析

  合金铰刀是一种对孔进行半精加工及精加工的切削工具,切削余量很小,其切削过程实际上是切削与挤刮的联合作用,直径方向的公差带一般都很小。合金铰刀制造完成后,判定合金铰刀的切削直径是否在合格尺寸范围内的问题值得探讨。

  1. 圆柱刃上测量合金铰刀直径存在误差的影响因素

  合金铰刀是用来保证孔径孔壁的表面质量的,它不能保证孔的位置度,而铰刀圆柱刃的作用是使铰刀在工作时,挤压孔壁并引导及校准已加工的孔径,保证孔径及表面质量,基本上没有切削作用。其圆柱刃尺寸f(见图1)一般都控制在0.15~0.25mm,当圆柱刃窄了,挤压作用不明显;宽了,转矩过大,有啃刀及振动的危险,反而降低了挤压和熨平的作用。那么在0.15mm左右的圆弧面上准确地测量出其真实的工作直径时,就会有一种潜在的误差存在(见图2):在两个同心圆(大圆与小圆)中最长的直线是直径,除了直径以外,圆周上任意两点的距离都是弦长,而任何弦长都短于直径,即AA0

  我们测量合金铰刀直径大小时,一般用的是百分尺或千分尺,测量的结果应当是如果两刃的连线通过了合金铰刀的轴心,则测到的是直径;如果两刃的连线不通过轴心,则测得两刃距离只能是弦长,而不是铰刀的工作直径。

  假设圆分别为f20mm、f10mm和f5mm,当弦线(两刃的连线)偏离轴线(直径)的距离不等时,所测得两刃尺寸与合金铰刀的工作直径相比有多大变化如附表所示。

  从附表中可见,当偏心距一样时,合金铰刀的直径越大,测得的两刃距离与铰刀直径的误差越小;铰刀直径越小,测得的两刃距离与铰刀直径的误差越大。

  2. 合金铰刀刀齿加工与测量

  一般铰刀的刀齿由铣工在分度头上分度铣出,也有小铰刀由刀具磨在分齿盘上等分磨出、分度。即铣工在对刀时,没在合金铰刀的中心线上,也只改变了刀齿的前角大小,而不改变等分的均匀度,也就是说对合金铰刀两刃直径的测量影响不大。但是分度头安装合金铰刀的跳动或分度头的校正跳动不对、变化大,则铣出的齿就不是等分齿,两齿之间的连线不通过铰刀轴线,无论如何,测量出来的尺寸就不会是直径而是弦长。另外一种情况是刀具磨在磨刀齿前刀面时,磨削余量不一致,影响了刀齿的均布,也造成了测量误差。如果刀齿在铰刀的端面,一般从端面目测时就会发现问题;如果刀齿在铰刀的中间,有前引导挡住了,就无法准确地目测到铣工分度头的跳动误差,刀具磨削切削刃前刀面的不均等误差影响就大一些。但在刀具不作圆柱刃小后角时(此时圆柱刃的圆柱度一般在0.8~1.2mm之间),铰刀的真实直径可以准确测量到,只要注意就可以解决。

  3. 解决方法和思路

  (1)用千分尺测量两刃尺寸比图示标注尺寸公差若有微量减小时,不一定是合金铰刀的工作直径超差,先进行校正,再测量判断。

  (2)当测得的两刃之间的尺寸比图示标注的尺寸公差要大,那一定是合金铰刀直径大了,要返修,因为任何弦长都不会比直径大。

  (3)如果合金铰刀有4刃或6刃,其中有一对刃在合格尺寸范围内,而其余几对刃尺寸偏小,不一定是合金铰刀不合格,一定要在偏摆仪上找跳动,如果几刃的跳动合格,那此铰刀一定是合格品。如果跳动不合格,那才有可能是把刀齿磨低了,也有可能是铰刀弯曲变形了。

  (4)一般而言,在f20mm以内的合金铰刀,刀齿用千分尺测得的误差在0~0.025mm之间都要进一步推测,分析原因,不要轻易判定铰刀不合格。

  (5)铣刀开齿和刀具磨开齿,对刀不在工件的中心上,只会影响刀齿的前角大小,对直径测量的影响不会太大(对对应的等分齿而言)。

  (6)小合金铰刀刀齿的偏心对直径的测量影响较大,要特别注意排除原因,以免误判。

  (7)在与零件相同材料和热处理状态下的试料上试用,对所合金铰刀铰的孔进行测量,根据测量结果与要求的尺寸进行比较,是否在合格的范围内。