與外圓表面加工相比,,孔加工的條件要差得多,,加工孔要比加工外圓困難。這是因?yàn)椋?/div>
(1)孔加工所用刀具的尺寸受被加工孔尺寸的限制,,剛性差,容易產(chǎn)生彎曲變形和振動(dòng);
(2)用定尺寸刀具加工孔時(shí),,孔加工的尺寸往往直接取決于刀具的相應(yīng)尺寸,刀具的制造誤差和磨損將直接影響孔的加工精度,;
(3)加工孔時(shí),,切削區(qū)在工件內(nèi)部,排屑及散熱條件差,加工精度和表面質(zhì)量都不易控制,。
一,、鉆孔與擴(kuò)孔
1.鉆孔1 q! m) C$ U1 ?4 _9 [
鉆孔是在實(shí)心材料上加工孔的第一道工序,鉆孔直徑一般小于80mm ,。鉆孔加工有兩種方式:一種是鉆頭旋轉(zhuǎn),;另一種是工件旋轉(zhuǎn)。上述兩種鉆孔方式產(chǎn)生的誤差是不相同的,,在鉆頭旋轉(zhuǎn)的鉆孔方式中,,由于切削刃不對(duì)稱和鉆頭剛性不足而使鉆頭引偏時(shí),被加工孔的中心線會(huì)發(fā)生偏斜或不直,,但孔徑基本不變,;而在工件旋轉(zhuǎn)的鉆孔方式中則相反,鉆頭引偏會(huì)引起孔徑變化,,而孔中心線仍然是直的,。
常用的鉆孔刀具有:麻花鉆、中心鉆,、深孔鉆等,,其中最常用的是麻花鉆,其直徑規(guī)格為Ф0.1~80mm,。
由于構(gòu)造上的限制,,鉆頭的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度均較低,加之定心性不好,,鉆孔加工的精度較低,,一般只能達(dá)到IT13~I(xiàn)T11;表面粗糙度也較大,, Ra一般為50~12.5μm,;但鉆孔的金屬切除率大,切削效率高,。鉆孔主要用于加工質(zhì)量要求不高的孔,,例如螺栓孔、螺紋底孔,、油孔等,。對(duì)于加工精度和表面質(zhì)量要求較高的孔,則應(yīng)在后續(xù)加工中通過(guò)擴(kuò)孔,、鉸孔,、鏜孔或磨孔來(lái)達(dá)到。
2.?dāng)U孔
擴(kuò)孔是用擴(kuò)孔鉆對(duì)已經(jīng)鉆出,、鑄出或鍛出的孔作進(jìn)一步加工,,以擴(kuò)大孔徑并提高孔的加工質(zhì)量,,擴(kuò)孔加工既可以作為精加工孔前的預(yù)加工,也可以作為要求不高的孔的最終加工,。擴(kuò)孔鉆與麻花鉆相似,,但刀齒數(shù)較多,沒(méi)有橫刃,。金屬加工微信,,內(nèi)容不錯(cuò),值得關(guān)注,。
與鉆孔相比,,擴(kuò)孔具有下列特點(diǎn):(1)擴(kuò)孔鉆齒數(shù)多(3~8個(gè)齒)、導(dǎo)向性好,,切削比較穩(wěn)定,;(2)擴(kuò)孔鉆沒(méi)有橫刃,切削條件好,;(3)加工余量較小,,容屑槽可以做得淺些,鉆芯可以做得粗些,,刀體強(qiáng)度和剛性較好,。擴(kuò)孔加工的精度一般為IT11~IT10級(jí),表面粗糙度Ra為12.5~6.3,。擴(kuò)孔常用于加工直徑小于 的孔,。在鉆直徑較大的孔時(shí)(D ≥30mm ),常先用小鉆頭(直徑為孔徑的0.5~0.7倍)預(yù)鉆孔,,然后再用相應(yīng)尺寸的擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔,,這樣可以提高孔的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
擴(kuò)孔除了可以加工圓柱孔之外,,還可以用各種特殊形狀的擴(kuò)孔鉆(亦稱锪鉆)來(lái)加工各種沉頭座孔和锪平端面示,。锪鉆的前端常帶有導(dǎo)向柱,用已加工孔導(dǎo)向,。
0 o" _5 ?5 B$ y, X, t+ k二,、鉸孔
鉸孔是孔的精加工方法之一,在生產(chǎn)中應(yīng)用很廣,。對(duì)于較小的孔,,相對(duì)于內(nèi)圓磨削及精鏜而言,鉸孔是一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的加工方法,。
1.鉸刀
鉸刀一般分為手用鉸刀及機(jī)用鉸刀兩種。手用鉸刀柄部為直柄,,工作部分較長(zhǎng),,導(dǎo)向作用較好,手用鉸刀有整體式和外徑可調(diào)整式兩種結(jié)構(gòu)。機(jī)用鉸刀有帶柄的和套式的兩種結(jié)構(gòu),。鉸刀不僅可加工圓形孔,,也可用錐度鉸刀加工錐孔。
2.鉸孔工藝及其應(yīng)用
鉸孔余量對(duì)鉸孔質(zhì)量的影響很大,,余量太大,,鉸刀的負(fù)荷大,切削刃很快被磨鈍,,不易獲得光潔的加工表面,,尺寸公差也不易保證;余量太小,,不能去掉上工序留下的刀痕,,自然也就沒(méi)有改善孔加工質(zhì)量的作用。一般粗鉸余量取為0.35~0.15mm,,精鉸取為01.5~0.05mm,。
為避免產(chǎn)生積屑瘤,鉸孔通常采用較低的切削速度(高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時(shí),,v <8m/min)進(jìn)行加工,。進(jìn)給量的取值與被加工孔徑有關(guān),孔徑越大,,進(jìn)給量取值越大,,高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時(shí)進(jìn)給量常取為0.3~1mm/r。
鉸孔時(shí)必須用適當(dāng)?shù)那邢饕哼M(jìn)行冷卻,、潤(rùn)滑和清洗,,以防止產(chǎn)生積屑瘤并及時(shí)清除切屑。與磨孔和鏜孔相比,,鉸孔生產(chǎn)率高,,容易保證孔的精度;但鉸孔不能校正孔軸線的位置誤差,,孔的位置精度應(yīng)由前工序保證,。鉸孔不宜加工階梯孔和盲孔。
鉸孔尺寸精度一般為IT9~I(xiàn)T7級(jí),,表面粗糙度Ra一般為3.2~0.8 ,。對(duì)于中等尺寸、精度要求較高的孔(例如IT7級(jí)精度孔),,鉆—擴(kuò)—鉸工藝是生產(chǎn)中常用的典型加工方案,。
! f" T: T1 Z) r5 g4 e; y3 o三、鏜孔
鏜孔是在預(yù)制孔上用切削刀具使之?dāng)U大的一種加工方法,,鏜孔工作既可以在鏜床上進(jìn)行,,也可以在車床上進(jìn)行,。
1:鏜孔方式' d2 Q8 m0 b7 B6 c7 l4 B
鏜孔有三種不同的加工方式。
(1)工件旋轉(zhuǎn),,刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 在車床上鏜孔大都屬于這種鏜孔方式,。工藝特點(diǎn)是:加工后孔的軸心線與工件的回轉(zhuǎn)軸線一致,孔的圓度主要取決于機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度,,孔的軸向幾何形狀誤差主要取決于刀具進(jìn)給方向相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線的位置精度,。這種鏜孔方式適于加工與外圓表面有同軸度要求的孔。
(2)刀具旋轉(zhuǎn),,工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 鏜床主軸帶動(dòng)鏜刀旋轉(zhuǎn),,工作臺(tái)帶動(dòng)工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
(3)刀具旋轉(zhuǎn)并作進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 采用這種鏜孔方式鏜孔,,鏜桿的懸伸長(zhǎng)度是變化的,,鏜桿的受力 變形也是變化的,靠近主軸箱處的孔徑大,,遠(yuǎn)離主軸箱處的孔徑小,,形成錐孔。此外,,鏜桿懸伸長(zhǎng)度增大,,主軸因自重引起的彎曲變形也增大,被加工孔軸線將產(chǎn)生相應(yīng)的彎曲,。這種鏜孔方式只適于加工較短的孔,。
2.金剛鏜8 Z" l" N0 _2 M% ?- `
與一般鏜孔相比,金剛鏜的特點(diǎn)是背吃刀量小,,進(jìn)給量小,,切削速度高,它可以獲得很高的加工精度(IT7~I(xiàn)T6)和很光潔的表面(Ra為0.4~0.05 ),。金剛鏜最初用金剛石鏜刀加工,,現(xiàn)在普遍采用硬質(zhì)合金、CBN和人造金剛石刀具加工,。主要用于加工有色金屬工件,,也可用于加工鑄鐵件和鋼件。
金剛鏜常用的切削用量為:背吃刀量預(yù)鏜為 0.2~0.6mm,,終鏜為0.1mm ,;進(jìn)給量為0.01~0.14mm/r ;切削速度加工鑄鐵時(shí)為100~250m/min ,,加工鋼時(shí)為150~300m/min ,,加工有色金屬時(shí)為300~2000m/min。
為了保證金剛鏜能達(dá)到較高的加工精度和表面質(zhì)量,,所用機(jī)床(金剛鏜床)須具有較高的幾何精度和剛度,,機(jī)床主軸支承常用精密的角接觸球軸承或靜壓滑動(dòng)軸承,,高速旋轉(zhuǎn)零件須經(jīng)精確平衡,;此外,,進(jìn)給機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)必須十分平穩(wěn),保證工作臺(tái)能做平穩(wěn)低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng),。金屬加工微信,,內(nèi)容不錯(cuò),值得關(guān)注,。
金剛鏜的加工質(zhì)量好,,生產(chǎn)效率高,在大批大量生產(chǎn)中被廣泛用于精密孔的最終加工,,如發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔,、活塞銷孔、機(jī)床主軸箱上的主軸孔等,。但須引起注意的是:用金剛鏜加工黑色金屬制品時(shí),,只能使用硬質(zhì)合金和CBN制作的鏜刀,不能使用金剛石制作的鏜刀,,因金剛石中的碳原子與鐵族元素的親和力大,,刀具壽命低。
3.鏜刀
: h$ B. l& d' M4 S+ |! |. m9 y6 h 鏜刀可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀,。
4.鏜孔的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍
鏜孔和鉆—擴(kuò)—鉸工藝相比,,孔徑尺寸不受刀具尺寸的限制,且鏜孔具有較強(qiáng)的誤差修正能力,,可通過(guò)多次走刀來(lái)修正原孔軸線偏斜誤差,,而且能使所鏜孔與定位表面保持較高的位置精度。
鏜孔和車外圓相比,,由于刀桿系統(tǒng)的剛性差,、變形大,散熱排屑條件不好,,工件和刀具的熱變形比較大,,鏜孔的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率都不如車外圓高。
綜上分析可知,, 鏜孔的加工范圍廣,,可加工各種不同尺寸和不同精度等級(jí)的孔,對(duì)于孔徑較大,、尺寸和位置精度要求較高的孔和孔系,,鏜孔幾乎是唯一的加工方法。鏜孔的加工精度為IT9~I(xiàn)T7級(jí),,表面粗糙度Ra為 ,。鏜孔可以在鏜床,、車床、銑床等機(jī)床上進(jìn)行,,具有機(jī)動(dòng)靈活的優(yōu)點(diǎn),,生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。在大批大量生產(chǎn)中,,為提高鏜孔效率,,常使用鏜模。
四,、珩磨孔
1. 珩磨原理及珩磨頭# p- Z9 G3 O( J
珩磨是利用帶有磨條(油石)的珩磨頭對(duì)孔進(jìn)行光整加工的方法,。珩磨時(shí),工件固定不動(dòng),,珩磨頭由機(jī)床主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)并作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),。珩磨加工中,磨條以一定壓力作用于工件表面,,從 工件表面上切除一層極薄的材料,,其切削軌跡是交叉的網(wǎng)紋。為使砂條磨粒的運(yùn)動(dòng)軌跡不重復(fù),,珩磨頭回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)與珩磨頭每分鐘往復(fù)行程數(shù)應(yīng)互成質(zhì)數(shù),。
珩磨軌跡的交叉角 與珩磨頭的往復(fù)速度 及圓周速度 有關(guān), 角的大小影響珩磨的加工質(zhì)量及效率,,一般粗珩時(shí)取 °,,精珩時(shí)取。為了便于排出破碎的磨粒和切屑,,降低切削溫度,,提高加工質(zhì)量,珩磨時(shí)應(yīng)使用充足的切削液,。
為使被加工孔壁都能得到均勻的加工,,砂條的行程在孔的兩端都要超出一段越程量。為保證珩磨余量均勻,,減少機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響,,珩磨頭和機(jī)床主軸之間大都采用浮動(dòng)連接。
珩磨頭磨條的徑向伸縮調(diào)整有手動(dòng),、氣動(dòng)和液壓等多種結(jié)構(gòu)形式,。
2. 珩磨的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍4 u& V* _/ E4 H1 V6 @
(1)珩磨能獲得較高的尺寸精度和形狀精度,加工精度為IT7~IT6級(jí),,孔的圓度和圓柱度誤差可控制在 的范圍之內(nèi),,但珩磨不能提高被加工孔的位置精度。
(2)珩磨能獲得較高的表面質(zhì)量,表面粗糙度Ra為 ,,表層金屬的變質(zhì)缺陷層深度極微(),。
(3)與磨削速度相比,珩磨頭的圓周速度雖不高(vc=16~60m/min),,但由于砂條與工件的接觸面積大,,往復(fù)速度相對(duì)較高(va=8~20m/min),所以珩磨仍有較高的生產(chǎn)率,。金屬加工微信,,內(nèi)容不錯(cuò),值得關(guān)注,。
珩磨在大批大量生產(chǎn)中廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔及各種液壓裝置中精密孔的加工,孔徑范圍一般為 或更大,,并可加工長(zhǎng)徑比大于10的深孔,。但珩磨不適用于加工塑性較大的有色金屬工件上的孔,也不能加工帶鍵槽的孔,、花鍵孔等,。
五、拉孔
1. 拉削與拉刀( ~ o3 \1 t+ V' ~- [
拉孔是一種高生產(chǎn)率的精加工方法,,它是用特制的拉刀在拉床上進(jìn)行的,。拉床分臥式拉床和立式拉床兩種,以臥式拉床最為常見,。
拉削時(shí)拉刀只作低速直線運(yùn)動(dòng)(主運(yùn)動(dòng)),。拉刀同時(shí)工作的齒數(shù)一般應(yīng)不少于3個(gè),否則拉刀 工作不平穩(wěn),,容易在工件表面產(chǎn)生環(huán)狀波紋,。為了避免產(chǎn)生過(guò)大的拉削力而使拉刀斷裂,拉刀工作時(shí),,同時(shí)工作刀齒數(shù)一般不應(yīng)超過(guò)6~8個(gè),。
拉孔有三種不同的拉削方式,分述如下:
(1) 分層式拉削 這種拉削方式的特點(diǎn)是拉刀將工件加工余量一層一層順序地切除,。為了便于斷屑,,刀齒上磨有相互交錯(cuò)的分屑槽。按分層式拉削方式設(shè)計(jì)的的拉刀稱為普通拉刀,。
(2) 分塊式拉削 這種拉削方式的特點(diǎn)是加工表面的每一層金屬是由一組尺寸基本相同但刀齒相互交錯(cuò)的刀齒(通常每組由2-3個(gè)刀齒組成)切除的,。每個(gè)刀齒僅切去一層金屬的一部分。按分塊拉削方式設(shè)計(jì)的拉刀稱為輪切式拉刀,。
(3) 綜合式拉削 這種方式集中了分層及分塊式拉削的優(yōu)點(diǎn),,粗切齒部分采用分塊式拉削,精切齒部分采用分層式拉削,。這樣既可縮短拉刀長(zhǎng)度,,提高生產(chǎn)率,,又能獲得較好的表面質(zhì)量。按綜合拉削方式設(shè)計(jì)的拉刀稱為綜合式拉刀,。
2. 拉孔的工藝特征及應(yīng)用范圍
(1)拉刀是多刃刀具,,在一次拉削行程中就能順序完成孔的粗加工、精加工和光整加工工作,,生產(chǎn)效率高,。
(2)拉孔精度主要取決于拉刀的精度,在通常條件下,,拉孔精度可達(dá)IT9~IT7,,表面粗糙度Ra可達(dá)6.3~1.6 μm。
(3)拉孔時(shí),,工件以被加工孔自身定位(拉刀前導(dǎo)部就是工件的定位元件),,拉孔不易保證 孔與其它表面的相互位置精度;對(duì)于那些內(nèi)外圓表面具有同軸度要求的回轉(zhuǎn)體零件的加工,,往往都是先拉孔,,然后以孔為定位基準(zhǔn)加工其它表面。
(4)拉刀不僅能加工圓孔,,而且還可以加工成形孔,,花鍵孔。
(5)拉刀是定尺寸刀具,,形狀復(fù)雜,,價(jià)格昂貴,不適合于加工大孔,。
拉孔常用在大批大量生產(chǎn)中加工孔徑為Ф10~80mm ,、孔深不超過(guò)孔徑5倍的中小零件上的通孔。