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内镀法金刚石铰刀的设计与制造上-【新闻】宁波

发布时间:2021-04-20 12:08:57 阅读: 来源:欧式琉璃瓦厂家

内镀法金刚石铰刀的设计与制造(上)

摘要:金刚石铰刀具有加工精度高、表面粗糙度值小、效率高、寿命长等优点,目前已日益广泛应用于精密孔零件的加工之中。文章介绍了精密金刚石铰刀的一种新型设计与制造的方法——内包容电镀法,阐述了此种铰刀的设计与制造中一些关键技术问题。

2前言

金刚石铰刀是近22年发展起来的一种高精度内孔加工刀具。由于它的加工精度高、表面粗糙度值小、加工效率高、寿命长、质量稳定可靠,因而在液压、农机、汽车、机床、军工等行业中得到了日益广泛的应用。

电镀金刚石铰刀是利用电镀的方法,以金属镍、铁或铜等作结合剂,将金刚石颗粒包络在刀体上形成的。电镀铰刀要求电镀层表面达到较高的几何精度,以确保磨粒切削刃具有较好的等高性和锋利性,减小切削负荷,提高铰刀的几何质量、物理质量和耐用度。

目前,国内金刚石铰刀采用外镀法制造。制造时,需要对磨粒进行严格筛选,通过镀层金属直接将磨粒固定在刀体周围。所镀铰刀磨粒等高性差,需用金刚石砂轮修磨,但修磨将破坏磨粒的天然刃口,钝化磨粒,影响加工效率及被加工孔的表面质量。为此,我们提出了一种新型设计与制造的方法——内包容电镀法,并进行了铰刀设计、制造与切削试验研究,以求其在精密孔加工中取得更佳的加工效果。

2金刚石铰刀的内镀法原理与铰削机制

迄今为止,内包容电镀技术已成功应用于高精度金刚石滚轮的制造,但一直未用于制造金刚石铰刀。金刚石铰刀内镀的方法是,采用稳定材料制造一个与铰刀外形相反的高精度内孔胎模,将金刚石磨粒电镀在胎模内表面,加厚形成电镀层,再将镀层与刀杆粘结在一起。为将胎膜顺利脱出,可在胎膜内表面先镀一层低熔点金属,最后加热脱模制成铰刀。同时,也可保证高精度内孔胎模不受损伤而能重复使用,以降低制造成本。

采用内镀法制造的铰刀,其磨粒完全由高精度内孔胎模包容,镀层磨粒表面可以达到较高的几何精度,磨粒等高性好,微刃锋利,所以其切削性能优于外镀法铰刀,所加工孔的表面粗糙度值小,且刀具不需修磨,使用寿命长。

在金刚石铰刀铰削过程中,铰刀磨粒与工件孔壁相互干涉,相互作用,不断地将干涉点切去而进行相互修整。铰刀表面和孔表面不断地产生新的干涉点,使孔壁与铰刀表面的接触面积不断增大,特别是铰刀校正部的磨粒顶部的锐边和锐角被磨成了一个个小平面,如图2所示。与此同时,切削余量越来越小,切削作用也越来越弱。而铰刀对孔壁的挤压和抛光的作用却越来越强,这就使孔的圆度越来越高、表面粗糙度值越来越小。这就是为什么金刚石铰刀使用时间越长,加工孔的表面粗糙度值越小的原因所在。

金刚石铰刀铰削工件内孔的过程中,铰刀切削部切除工件大部分余量,而校正部只切除少许余量,但其对工件表面的挤压和抛光作用却是金刚石铰刀铰孔的主要过程,是保证工件加工质量的主要因素。同时通过挤压和抛光,工件表面会产生塑性变形而提高硬度。据实验测定,工件表面经金刚石铰刀铰削后的硬度比铰削前明显提高2.5~2.2倍,这无疑对提高工件使用寿命是非常有利的。

2.金刚石2.切屑 图2

2.金刚石颗粒2.切屑3.粘结剂4.刀体 图3

2.夹持部2.后导部3.倒锥部4.校正部5.切削部6.前导部 图4

对于一把正常使用的金刚石铰刀,其磨粒应露出来参加切削。因此,磨粒间的结合剂应形成一个个凹坑。在铰削的过程中,大量的切屑藏于这些凹坑中,并蚀除部分结合剂,使得磨粒前面的凹坑逐渐加深;磨粒后面的结合剂则很少被切屑所蚀除,同时由于挤压力的作用,使结合剂向后蠕动,更加强了对磨粒的支撑作用。这就是金刚石铰刀的颗粒不容易脱落,铰刀保持较长寿命的原因之一。

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