内镀法金刚石铰刀的设计与制造(下)

魔神

    

　　3内包容金刚石铰刀的结构设计

　　目前金刚石铰刀有固定式和可调式两大类型，。为了加工出高精度内孔，金刚石铰刀宜采用固定式。因为固定式铰刀制造工艺简单，易于修磨，成本较低，加工孔的尺寸稳定性好。加工通孔用固定式金刚石铰刀的结构简图如图4所示。下面具体讨论一下铰刀主要部分的结构设计。校正部的设计校正部是铰刀的修光和提高精度的部分，主要承担清除切削部加工时遗留下来的粗糙波峰的少许余量，是影响被加工孔的加工质量的关键因素。一般地，校正部的长度按加工孔径的2～3倍来选取。孔长时取小值，孔短时取大值。校正部径向尺寸取决于工件表面粗糙度、孔的形状、预制孔精度和铰削扩张量等具体条件。切削部的设计切削部是铰刀的切削部分，负担切除被加工工件的80%～90%的加工余量，对铰刀寿命和加工质量有很大影响。

　　L——切削部长度，x——实际切削长度，q——切削部锥角图5

 

　　图6

　　切削部的长度和锥角主要根据切削余量的大小来确定，一般地，长度取15～25mm；切削锥角粗铰时取q=0°3′～0°15′，精铰时取q=0°1′～0°5′，以保证铰刀在2/5～1/2处即进入实际的切削状态(图5)。锥角大小的计算公式为tgq=S/LK式中S——切削深度，mm L——切削部长度,mm K——长度系数，取2/5～1/2 锥角公差取3～4级。

　　冷却槽的设计金刚石铰刀铰孔时，若热量和切屑来不及排出，刀体将发热膨胀，孔的加工质量会明显降低，严重时还会发生“咬死”刀现象。因此铰刀的各主要表面上都要设计有冷却槽，并满足下列条件：①冷却槽必须保证铰刀工作时能得到充分冷却；②冷却槽不能影响铰刀的刚性和寿命；③冷却液流道通畅，以便能将切屑带走。

　　螺旋槽一般设计2～5条，螺旋角取ψ=20°～45°，螺旋方向选用左旋，使切屑和冷却液向未铰削表面推进，确保已铰过的表面免受擦伤。同时螺旋槽和螺旋角的选择要保证铰刀切削宽度大小适当，一般以12～18mm为宜(图6)。

　　4金刚石铰刀的内镀法制造工艺

　　由于内包容铰刀的尺寸精度与形状精度主要由胎模精度保证，所以胎模的设计与制造至关重要。胎模内孔应设计成与铰刀外形相反，并在高精度磨床上精磨而成。

　　电镀工艺方面，利用电解作用，采用光亮镀镍方法，通过制造添加剂含量，来减小镀层内应力，同时保证镀层平整。比较合理的电镀工艺规范如下表所示：

 

名称	含量(g/L)
硫酸镍(NiSO4—7H2O)	250～300
氯化钠(NaCl)	10～20
硼酸(H3BO3)	35～40
糖精(6H5COSO2NH2)	1～2
香豆素(C9H6O2)	0.5～1
十二烷基硫酸钠(C12H25SO4Na)	0.1～0.2
PH值	4.0～4.5
温度(℃)	40～45
电流密度(A/dm2)	1.5～3

 

　　了使电镀层尺寸均匀且沉积速度快，针对内镀法电镀液流动性差的缺陷，电镀时宜采用流动电镀工艺，电镀液循环流动的速度大约为5～30m/min。

　　刀体材料一般用45钢，淬火至硬度40～45HRC，经精磨而成。

　　开刃和开槽处理时，必须保证铰刀的镀层尺寸精度不受影响。开刃时可用刚玉砂轮修磨镀层金属，也可通过电镀两种化学溶解度不同的金属，再进行腐蚀处理。开槽时采用电化学腐蚀及机械加工的方法即可。

　　5结束语

　　经过反复试验，最终我们得到了系列化和标准化的内包容精密金刚石铰刀。通过对典型材料与典型零件的加工与试验，以及和外镀法制造的铰刀技术指标与切削性能的对比，可以得到以下结论：精密和高精度金刚石铰刀更适宜采用内镀法进行设计与制造。金刚石铰刀的内镀法比外镀法加工精度更高、表面粗糙度值更小。只要工艺参数合理和规范，内镀法金刚石铰刀的设计与制造同样简单、方便。