铰孔质量的判别及其解决措施
铰孔加工质量控制
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高质量的铰孔加工能够提高产品的性能和可靠性，减少故障和维修成本。
铰孔加工质量对于产品的装配和使用也具有重要影响，低质量的铰孔可能导致装 配困难、噪音、振动和早期失效等问题。
影响铰孔加工质量的因素
刀具因素
包括刀具材料、刀具磨损、刀具几何参数 等。
机床因素
包括机床精度、机床刚性、机床振动等。
工艺因素
包括铰孔前的预加工、铰孔方法、铰孔余 量、冷却液等。
铰孔加工质量控制
2023-11-04
目 录
• 铰孔加工质量概述 • 铰孔加工质量策划 • 铰孔加工质量控制措施 • 铰孔加工质量检验与评估 • 铰孔加工质量控制应用案例
01
铰孔加工质量概述
铰孔加工质量的定义与重要性
铰孔加工质量是指孔的几何精度、表面粗糙度和孔的形状、位置精度等指标的总 和。这些指标对于产品的性能、寿命和互换性具有重要影响。
2
对质量控制计划进行细化，明确责任人、时间 节点和具体措施，确保计划的可行性和可操作 性。
3
在计划执行过程中，根据实际情况对质量控制 计划进行调整和优化，以满足实际需求。
确定铰孔加工质量控制方案
根据铰孔加工的质量目标和质量 控制计划，确定相应的质量控制
方案。
方案应包括对原材料的质量控制 、设备精度和稳定性的保证、工 艺流程的优化、检验标准的制定
详细描述
在铰孔加工过程中，应选择具有良好冷却性能和润滑性能的 切削液。同时，应确保切削液的流量和压力适中，以充分冷 却刀具和工件。
铰孔加工参数优化
总结词
铰孔加工参数的优化对铰孔加工质量影响较大，需要合理选择主轴转速、进给速度和切削深度等参数 。
详细描述
车削加工中钻孔、镗孔和铰孔的质量问题及解决方案
车削加工中钻孔、镗孔和铰孔的质量问题及解决方案摘要：套类零件的车削比轴类零件的车削难度要高，在套类零件车削的过程中，我们会碰到很多零件质量的问题，比如钻孔时孔径偏大或歪斜，镗孔时孔的粗糙度不够理想，铰孔时精度达不到要求，本篇文章介绍钻孔、镗孔及铰孔的质量问题进行分析，从而制定出改进与提高套类零件质量的具体措施。
通过理论教学，使学生掌握套类零件在车削加工中钻孔、镗孔及铰孔的质量问题，为解决问题提供积极方案，有一定的实践意义。
关键词：车削特点问题分析解决方案套类零件车削时，切削情况不能用视力来观察；孔径大小限制刀杆的截面，特别是加工孔径小、长度长的孔，刀杆刚性不足；切屑排出不易，测量套类零件，尤其是测量小孔更加困难。
一、钻孔问题1.孔钻偏歪：问题分析：（1）工件端面没有车平或者有凸台；（2）车平后第二次装夹时工件端面与轴线不垂直；（3）车床装夹钻头的尾座磨损中心降低或者与主轴轴线产生偏移；（4）钻头刚度不好，初钻时手动进给量过大；（5）钢材质量不好，工件内部有硬块。
解决方案：（1）钻孔前必须先车平端面，不能留有中心余头；（2）第二次装夹时校正工件；（3）修配调整车床尾座中心高度并与主轴的同轴；（4）选用较短的钻头或先用中心钻钻中心孔定位导向，初钻时宜采用高速小走刀，或用档铁支顶防止钻头摆动；（5）降低主轴转速，减小进给量；问题2.钻孔直径偏大超差问题分析：（1）由于粗心大意把钻头直径选错，或者选用的钻头过大余量太小；（2）钻头刃磨时切削刃一边长一边短不对称；（3）钻头在钻削时摆动。
解决方案（1）看清图纸，选取的钻头直径需作检查，选用小一点钻头，加大钻削余量。
（2）刃磨钻头必须使切削刃对称，横刃要通过轴心线；（3）初钻时可用档铁支顶钻头头部，防止摆动，并要保证钻头锥柄的配合良好。
问题3.钻孔后孔壁粗糙问题分析：（1）钻头使用过久磨损不锋利；（2）手动进给量过大或不均匀；（3）切削液供应不足或者性能差；（4）排屑不畅，切屑堵塞了螺旋槽；解决方案（1）刃磨钻头，保持钻头锋利；（2）提高钻孔技能，手动进给均匀；（3）随时注意切削液的浇注情况，保持切削液通畅；（4）钻头经常退出到孔外，清除切屑，保持螺旋槽排屑通畅。
铰孔的质量问题及其解决办法
铰孔的质量问题及其解决办法一、背景铰孔广泛应用于各种机械设备中，承担着连接和转动的重要作用。
铰孔的质量问题直接影响整个机械设备的安全性和稳定性。
本文将讨论铰孔常见的质量问题以及解决办法。
二、铰孔常见的质量问题1. 铰孔偏斜铰孔偏斜是指铰孔的中心轴线与设计中心轴线偏离一定的角度。
铰孔偏斜会导致连接件不能正常安装，或者在运行过程中产生振动和噪音等问题。
偏斜的原因铰孔偏斜的原因主要有以下几个方面：1.铰孔施工过程中操作不当。
2.材料强度不够，无法耐受加工过程的应力。
3.设计和制造时的误差。
排除偏斜的方法1.对铰孔进行重复测量，去除误差。
2.优化设计和加工过程。
2. 铰孔尺寸不准铰孔尺寸不准是指铰孔的直径或深度与设计标准不符合。
铰孔尺寸不准可能会使连接件连接时无法安全地嵌入铰孔中，或在连接过程中被卡住，同时还会影响连接件的旋转轨迹。
精度偏差的来源：1.设计不合理或制造过程中的误差。
2.制造设备老化。
3.制造人员技能缺失导致加工精度不高。
解决铰孔尺寸不准的方法：1.通过良好的制造流程和检验来降低尺寸的误差。
2.使用精密检测设备来检查每个铰孔的尺寸和位置。
3. 铰孔表面质量差铰孔表面质量差分为以下两个方面：表面粗糙表面粗糙是铰孔表面的不规则数值。
粗糙表面可能会导致连接件卡住或与铰孔之间产生过多的摩擦力。
表面损伤铰孔表面损伤是指铰孔表面出现划痕或碎壳等现象，可能导致连接件连接不良或摩擦增加。
原因表面粗糙和表面损伤的原因可能是：1.设计不合理或制造工艺错误。
2.制造设备老化。
3.制造人员技能缺失导致加工精度不高。
排除损伤与粗糙的方法1.使用研磨设备将表面粗糙的铰孔表面磨光。
2.合理使用浓缩洁净剂清洗饱和的水泥混凝土表面，保证铰孔的表面水准。
三、铰孔质量问题的解决办法铰孔质量问题的解决办法包括：1. 设计合理化通过优化设计来控制铰孔质量。
合理的设计不仅可以降低生产成本，还可以减少生产过程中的误差。
2. 制造工艺的改进通过改进制造工艺来控制铰孔的质量。
铰孔质量不合格问题的研究
磨损ꎻ 积屑瘤使刀具的实际工作前角大ꎬ 有利于
减小切削力ꎻ 积屑瘤伸出切削刃之外ꎬ 使切削厚
度增加ꎬ 降低了工件的加工精度ꎻ 积屑瘤使工件
已加工 表 面 变 得 较 为 粗 糙ꎮ 积 屑 瘤 对 粗 加 工 有
利ꎬ 生产中应加以利用ꎬ 而对精加工不利ꎬ 应以
削参数、 刀体 材 料 及 降 温 措 施 等 有 很 高 的 要 求ꎮ
铰孔精度越高ꎬ 耗费刀具成本越多ꎬ 越能体现铰
孔的技术水 平ꎮ 如 何 尽 可 能 的 降 低 铰 孔 失 效 率ꎬ
是金属切削行业面对的一个重大难题ꎮ
本课题研究的是在汽车发动机缸盖上铰燃油接
管安装孔的密封圈配合面ꎮ 铰削材料为 ＨＴ２５０ꎬ 在
时拆卸ꎬ 拿到显微设备拍照ꎬ 发现样本刀具前刀
面虽无瘤状突起ꎬ 但有明显的凹坑ꎬ 容易粘结粉
末状切屑ꎮ 使用切削液压力在 １ ５ＭＰａꎬ 符合切削
手册所规定的标准ꎬ 内冷孔布置偏下方ꎬ 对最前
端刀尖的冲刷作用弱化ꎮ 虽然未发现积屑瘤ꎬ 但
将其作为次要因素ꎬ 根据课题进展需要优化ꎮ
(２) 刀具磨损程度的影响分析ꎮ 观察加工表
(２) 铰孔表面有刀纹ꎮ 首件加工孔壁有振纹
( 见图 ２) ꎬ 倒角位置最为明显ꎬ 铰孔孔壁次之ꎮ
铰刀 Ｔ８４ 标称寿命 ５００ 件ꎬ 实际加工至超上
限ꎬ 寿命仅为 ９０ 件ꎮ
课题组对该 刀 具 的 使 用 情 况 进 行 了 长 期 跟
踪分析ꎬ 对 切 削 力、 刀 具 形 状 及 刀 具 磨 损 等 统
２０１９ 金属加工工艺师征文大赛
铰孔质量不合格问题的研究
中国重汽集团济南动力有限公司 （山东济南 ２５０２９９） 柳召芹 贾川川 刘惠龙 程建源 杨 明
铰孔质量的判别及其解决措施
铰孔质量的判别及其解决措施铰孔是半精加工基础上进行的一种精加工。
一般铰孔的尺寸公差等级可达IT8～IT7，表面粗糙度R。
值可达～。
在实际加工中，常见的铰孔质量问题有表面粗糙度和尺寸精度差，孔口呈喇叭状等。
现分析其产生原因和改进方法。
1 表面粗糙度差的原因及其对策铰削速度过大铰削用量各要素对铰孔的表面粗糙度均有影响，其中以铰削速度影响最大，如用高速钢铰刀铰孔，要获得较好的粗糙度µ；m，对中碳钢工件来说，铰削速度不应超过5m/min，因为此时不易产生积屑瘤，且速度也不高；而铰削铸铁时，因切屑断为粒状，不会形成积屑瘤，故速度可以提高到8～10m/min。
如果采用硬质合金铰刀，铰削速度可提高到90～130m/min，但应修整铰刀的某些角度，以避免出现打刀现象。
铰削余量不适当，进给量过大一般铰削余量为～，对于较大直径的孔，余量不能大于，否则表面粗糙度很差。
故余量过大时可采取粗铰和精铰分开，以保证技术要求。
余量过小，不能正常切削也会使表面粗糙度差。
铰孔的粗糙度Ra值随进给量的增加而增大，但进给量过小时，会导致径向摩擦力的增大，引起铰刀颤动，使孔的表面变粗糙。
所以，如用标准高速钢铰刀加工钢件，要得到表面粗糙度µ；m，则进给量不能超过r，对于铸铁件，可增加至r。
铰刀刀刃不锋利，刃带粗糙一般标准铰刀均未经研磨，影响铰孔的表面粗糙度，因此必须对新铰刀进行研磨。
研磨时要注意铰刀的切削部分与校准部分的交界处，因为内孔最后在这里成形，刀具的粗糙度也在该处被反映到铰孔的内壁。
所以研磨铰刀时，应特别注意用油石将该处轻轻地仔细研磨、抛光，使切削部分与校准部分的交接处圆滑过渡。
经研磨的铰刀，切削刃后刀面刃带粗糙度得到改善，切削部分与校准部分交界处的粗糙度也得到改善，实际上是改善了铰刀本身的粗糙度，故有利于改善铰孔的表面粗糙度。
铰孔时未使用润滑液或使用不当的润滑液铰孔时未用润滑液，则铰刀工作部分的后刀面与孔壁会发生干摩擦，使孔的表面粗糙度差。
影响铰孔质量的原因及工艺改进
（ ４）铰孔 时应 使用而 未 使用切 削液 或 使用不适当的润滑液 铰 肖 时 ，应 使 用 而 未 使 用润 滑 液 ０
的 ， 铰 刀 工 作 部 分 的 后 刀 面 与 孔 壁 会 发
修整铰 刀的角度 ，以避免铰削时出现打 刀
１ 、表面粗糙度差的原因及工艺改进 ；８ｍ ｍ ／ｒ。
饺 孔作 为孔 的精 加 工和 半精 加工 工 艺，在机
方法 原 因有 ：铰 削速 度过 快 ；铰 削 余量不 合 适 ；进 给 量过 大 ；铰 刀切 削 刃不锋 利 、 韧 带粗 糙 度差 ；润 滑液 使用 不恰 当 ；退 出时铰 刀反转等不合适的工艺都将 影响铰 孔 的 表面 粗 糙 度 。
直 径 为 ３ １０ ～ ５ ｍｍ ，不能 加 工短 盲 孔 、断
．
（ ２）铰 削余量 不恰 当 ，进 给量过 大
－
常 用的 铰 削余量 为 ０ １ ．５ ｍ， ． ～Ｏ２ ｒ 对于 ａ 直 径 较 大 的 孔 ，余 量 不能 大于 ０ ３ ，否 ．ｍｍ
得 到较 好的 表面 粗糙 度 ；铰 削铸 铁 工件 时 ，一 般 不用润 滑 液 ，或 只用浓 度 低的 乳 化液 。 在铜 材料 上铰 孔 ，大 多采 用煤 油冷却润滑 。 （ ５）铰 刀反转 退 出时会 使粗 糙度 变
现象 ，可将 铰削速度提高到 ９ ０～１ ０ ｍ／ ３
ｍｉ ｎ。
生干 摩擦 ，使孔 的表 面粗 糙度 变 差 ；使 用切 削液 不 充足或 不 适 当的 ， 反而会 使 摩 擦加 剧 ，影 响 孔的 表 面粗 糙度 。 使 用高速钢 铰 刀铰 肖 素钢 工件 时 ， 恫 可用 １ ～２％的乳化液 ；对铰孔要 求较高 ０ ０
铰孔工艺过程中的质量控制
铰孔工艺过程中的质量控制•发动机零部件加工中有很多装配精密孔，不仅形位公差要求严，而且表面粗糙度要求高。
为了满足图样要求及保证产品质量，很多精密孔的加工均采用铰孔工艺。
然而在加工过程中仍然会因为刀具制造以及设备精度等因素的影响，造成诸多加工不良现象。
•现针对我公司某种机型发动机零部件加工过程中出现的问题，探讨铰孔的质量控制过程。
一、铰孔加工工艺铰孔是扩大一个已经存在的孔、用铰刀从工件原有孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和减小其表面粗糙度值。
由于铰刀一般齿数较多（4～12个），导向性好，心部直径大，刀具的刚性好，加工余量小，切削的厚度较薄，因此，加工精度可达IT7～IT9级，表面粗糙度值一般可达R a=0.4～1.6μm。
铰孔为精加工孔常用的手段之一。
直径在100mm以内的孔可采用铰孔。
在加工中心上铰孔时，一般采用的工艺为：钻（或扩）孔→铰孔。
对于直径＜12mm的孔，由于铰刀本身刚性稍差，因此采用的工艺为：点钻→钻（或扩）孔→铰孔，以保证孔的直线度和同轴度。
二、铰刀结构参数及选用原则铰刀种类很多，根据使用方式可分为手用铰刀和机用铰刀。
目前设备工艺水平先进，加工效率高，大多数采用加工中心铰孔。
机用铰刀常用材质有高速钢和硬质合金，高速钢铰刀一般为整体式，硬质合金铰刀一般为焊接式。
铰刀由工作部分、颈部和柄部组成（见图1）。
工作部分包括切削部分和修光部分，切削部分呈锥形，担负主要的切削工作；修光部分用于校准孔径、修光孔壁和导向。
为减小修光部分与已加工孔壁的摩擦，并防止孔径扩大，修光部分的后端应加工成倒锥形状，其倒锥量为（0.005～0.006mm）/100mm。
铰刀主要参数及设计经验介绍如下：1、前角γo由于铰孔余量很小，背吃刀量很小，切屑与前刀面接触长度很短，因此铰刀前角作用不是主要因素。
为了便于制造，前角一般取0°～5°。
2、后角αo铰刀是定尺寸刀具，为了使铰刀重磨后直径尺寸变化不大，取较小的后角（一般为6°～8°），高速钢铰刀切削部分的刀齿刃磨后应锋利不留刃带，校准部分刀齿则须留有0.05～0.30mm宽的刃带（b a），以起修光和导向作用，也便于铰刀制造和检验。
铰孔加工常见的问题及解决措施
序号
问题
解决措施
1
孔径变大
（1）减小铰刀直径
（2）铰刀的中心没有对准工件的中心，提高铰刀与铰孔的同轴度
（3）铰刀径向跳动过大，好的径向跳动是铰削成功的关键
（4）铰刀的柄部存在碰撞划痕
（5）使用套管、套筒时，锥柄部应该保持干净，无杂物
（6）出现积屑瘤，使用合适的切削液，调整切削条件
7
铰刀的柄部破损
（1）柄部的硬度是否足够，太低可能会导致疲劳或变形；太高可能会破损
（2）检查刀柄与套管的配合是否不良，不要使用有缺陷的刀柄
8
寿命较短
（1）提高铰刀的刃部硬度
（2）铰刀的刃部采用高级材料
（3）检查切削液
（4）采用软氮化等表面处理
（5）将直刃改为螺旋刃
（6）综合检查影响铰刀加工精度的各因素
（8）确定铰刀倒锥与被加工材料是否匹配
（9）适当增大刃带宽和刃背宽
5
孔的加工精度较差
（1）铰刀退刀时，应向同一方向旋转的同时拔出，绝不可反转
（2）降低转速
（3）增加刃数
（4）适当扩大刃带宽增强导向性能和挤压效果
（5）通过表面处理增加润滑性
（6）选择合适的切削液
6
铰刀出现折断、烧伤
（1）导孔在铰削前存在缺陷，比如说导孔直线度较差
（4）调整导孔与铰刀的同轴度
（5）确保铰削余量均匀
4
孔的精加工面表面粗糙度较差
（1）铰刀切入部的表面粗糙度太差
（2）降低转速
（3）确保铰削余量正确。太大或太小都会导致表面粗糙度变差
（4）确定铰刀的容屑槽足够，避免切屑的堵塞
（5）增大铰刀切入部的后角
（6）切入部及刃带面有无熔着物
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铰孔质量的判别及其解决措施
铰孔是半精加工基础上进行的一种精加工。
一般铰孔的尺寸公差等级可达IT8～IT7，表面粗糙度R。
值可达1.6～0.4。
在实际加工中，常见的铰孔质量问题有表面粗糙度和尺寸精度差，孔口呈喇叭状等。
现分析其产生原因和改进方法。
1 表面粗糙度差的原因及其对策
铰削速度过大
铰削用量各要素对铰孔的表面粗糙度均有影响，其中以铰削速度影响最大，如用高速钢铰刀铰孔，要获得较好的粗糙度Ra0.63µ；m，对中碳钢工件来说，铰削速度不应超过5m/min，因为此时不易产生积屑瘤，且速度也不高；而铰削铸铁时，因切屑断为粒状，不会形成积屑瘤，故速度可以提高到8～10m/min。
如果采用硬质合金铰刀，铰削速度可提高到90～130m/min，但应修整铰刀的某些角度，以避免出现打刀现象。
铰削余量不适当，进给量过大
一般铰削余量为0.1～0.25mm，对于较大直径的孔，余量不能大于0.3mm，否则表面粗糙度很差。
故余量过大时可采取粗铰和精铰分开，以保证技术要求。
余量过小，不能正常切削也会使表面粗糙度差。
铰孔的粗糙度Ra值随进给量的增加而增大，但进给量过小时，会导致径向摩擦力的增大，引起铰刀颤动，使孔的表面变粗糙。
所以，如用标准高速钢铰刀加工钢件，要得到表面粗糙度Ra0.63µ；m，则进给量不能超过0.5mm/r，对于铸铁件，可增加至0.85mm/r。
铰刀刀刃不锋利，刃带粗糙
一般标准铰刀均未经研磨，影响铰孔的表面粗糙度，因此必须对新铰刀进行研磨。
研磨时要注意铰刀的切削部分与校准部分的交界处，因为内孔最后在这里成形，刀具的粗糙度也在该处被反映到铰孔的内壁。
所以研磨铰刀时，应特别注意用油石将该处轻轻地仔细研磨、抛光，使切削部分与校准部分的交接处圆滑过渡。
经研磨的铰刀，切削刃后刀面刃带粗糙度得到改善，切削部分与校准部分交界处的粗糙度也得到改善，实际上是改善了铰刀本身的粗糙度，故有利于改善铰孔的表面粗糙度。
铰孔时未使用润滑液或使用不当的润滑液
铰孔时未用润滑液，则铰刀工作部分的后刀面与孔壁会发生干摩擦，使孔的表面粗糙度差。
同样，使用不适当的润滑液，不但不能改善摩擦情况，反而会使摩擦加剧，影响表面粗糙度。
用高速钢铰刀铰削碳素钢时，可用10%～15%的乳化液或硫化油，都能得到较好的表面粗糙度。
铰削铸铁时，一般不用润滑液。
铰刀反转退出时会使表面粗糙度变差
铰刀反转退出时，因切削挤压铰刀，而划伤孔壁，故铰完后，应把铰刀从孔内沿进给方向拉出孔外，对柄部直径大于工件部分的铰刀，应保持与切削时相同转向退出。
2 喇叭状孔的起因及解决措施
铰孔为喇叭状主要原因是：铰刀的切削部分与底孔不同心，进给方向和工件旋转中心不一致等。
解决措施如下：
改善铰刀的导向性能
可采用精密导向套，使铰刀沿规定的孔道铰削，如条件不允许用导向套，则可采用浮动夹头装夹铰刀，这样也可减小孔的喇叭形。
缩短铰刀标准长度来改善喇叭形
其方法有2种：①铰刀的标准长度取4～12mm，其余部分直径磨小0.2～0.7mm；②取铰刀的标准部分为4～12mm，其余部分磨出较大的反锥，这2种方法均能缩短标准长度，有利于铰刀更好工作，后一种方法导向性略有降低，在实际工作中常用第1种方法。
3 防止孔径扩大
开始铰孔、孔径就较大
开始铰孔的孔径较大。
其原因是一般由于设备、铰刀某些缺陷和铰削用量选择不妥，所以应当检查相互位置是否正确，铰刀和工件是否同心、主轴或夹头有无径向跳动等因素。
如果这些都无问题，则考虑选择的切削用量是否合适。
一般来说，孔径的增大是随切削速度、走刀
量和铰削余量的增大而增大，选用适当的润滑液能改善孔径的扩张。
总之，必须具体分析研究、找出原因，才能解决。
开始铰孔时孔径精确，后来孔径增大这种孔扩大原因是刀齿上形成积屑瘤，或刃带粘屑而引起的。
对高速钢铰刀除淬火外，还需表面硬化处理，铰削时采用极压润滑油等措施。
均能改善粘屑情况。
另外，正确选择切削速度，也可减少粘屑，一般工件材料越软，铰削速度应越小。
此外，为改善铰孔质量，去除孔壁上的刀痕，铰刀应设计成不等距的刀齿。
4 结语
以上简略地谈了有关铰孔的质量问题，但在整个加工过程中，影响因素是很多的，故在实际生产中对具体问题应具体分析，从中找出原因，制定对策，以提高铰孔质量。
表1——1 绞刀铰孔加工问题产生的原因及解决办法。