最詳細:精密機加工(gōng)中孔的五種加工方法!
12-06-2024
  最詳細:精密機加工中孔的五種加工方法!
  與外圓表麵加工相(xiàng)比,孔加(jiā)工的條件要差得多,加工孔要比加工外圓困難。這是因為:
  1)孔(kǒng)加工所用刀具的尺寸受被加工孔尺寸的限製,剛性差,容(róng)易產生彎曲變形和振動;
  2)用定尺寸刀具加工孔時,孔加工的尺寸往(wǎng)往直接取決於刀具的(de)相應尺寸,刀具的製造誤差和磨損將(jiāng)直接影(yǐng)響孔的加(jiā)工精(jīng)度;
  3)加(jiā)工孔時,切削區(qū)在工(gōng)件(jiàn)內(nèi)部,排屑(xiè)及散熱(rè)條件差,加工精度和表麵質量都不易控製。
  一、精密(mì)機加工中鑽孔與(yǔ)擴(kuò)孔(kǒng)
  1.鑽孔
  鑽孔是在實心材(cái)料上加工(gōng)孔的第一道(dào)工序,鑽孔直(zhí)徑一(yī)般小於(yú)80mm。鑽孔加工(gōng)有兩種方式:一種是鑽頭旋轉;另一種是工件旋轉。上述兩種(zhǒng)鑽孔方式(shì)產生的誤差是不相同的,在鑽頭(tóu)旋轉的鑽孔(kǒng)方(fāng)式中,由於(yú)切削刃不對稱和鑽(zuàn)頭剛性不(bú)足而(ér)使鑽頭引偏時,被加工孔的(de)中心線會發生偏斜或不直(zhí),但(dàn)孔徑基本不變;而在工件旋轉的鑽孔方(fāng)式中則相反,鑽頭引偏會引起孔徑變化,而孔(kǒng)中心線仍然(rán)是直的。
  常用的鑽孔刀具有(yǒu):麻花鑽、中心鑽、深孔鑽等(děng),其中最常用的是麻花鑽,其直徑規格為Φ0.1-80mm。
  由於構造上的限製,鑽頭的(de)彎曲剛(gāng)度和扭轉剛度均較低,加之定心性不(bú)好,鑽孔加工的(de)精度較低,一般隻能(néng)達(dá)到IT13~IT11;表麵粗糙度也較大,Ra一般為50~12.5μm;但鑽孔的金屬切除率大,切削效率高。鑽孔主要(yào)用於加工質量要求不高的孔,例如螺栓(shuān)孔、螺紋底孔、油孔等。對於加(jiā)工(gōng)精度和表麵(miàn)質量要求較高的孔,則應在後續加工中通過擴孔、鉸孔、鏜孔(kǒng)或磨孔來達到。
  2.擴孔(kǒng)
  擴(kuò)孔是用擴(kuò)孔鑽對已經鑽出、鑄出或(huò)鍛出的孔作進一(yī)步加工,以擴大孔徑並提高(gāo)孔的加工(gōng)質量,擴孔加工既可以作(zuò)為精加工孔前的預加工,也可以作為要求不高(gāo)的孔的最終加(jiā)工。擴孔鑽與麻花鑽相似,但刀齒(chǐ)數較多,沒有橫刃。
  與鑽孔相比,擴(kuò)孔(kǒng)具有下列特點:(1)擴孔鑽齒數多(3~8個齒)、導向性好,切削比較穩定;(2)擴孔鑽沒有橫刃,切削條件好;(3)加工餘量較小(xiǎo),容屑槽可以做得淺些,鑽芯(xīn)可以做得粗些,刀體強度和剛性較好。擴孔加工的精度一般為IT11~IT10級,表麵粗糙度Ra為12.5~6.3μm。擴孔(kǒng)常用於加工直徑小於的孔。在鑽直(zhí)徑較(jiào)大的(de)孔時(D≥30mm),常(cháng)先用小鑽頭(直徑為孔徑的0.5~0.7倍)預鑽孔,然後再用相應尺寸的(de)擴孔(kǒng)鑽擴孔,這樣可以提高孔的加工質量和生產效(xiào)率。
  擴孔(kǒng)除了可以加工圓柱孔之外,還可以用各種特殊形狀的擴孔鑽(亦稱锪鑽)來加工各種沉頭座孔和锪平(píng)端(duān)麵示。锪鑽的(de)前端常帶有導向柱,用已加工孔導向。
  二、精密機加工中鉸孔
  鉸孔是孔的精加工方法之一,在生產中應用很(hěn)廣。對於較小的孔,相對於內圓磨削及精鏜而言,鉸孔是一種較為經濟實用的加工方法。
  1.鉸刀
  鉸刀一般分為手用鉸刀及機用鉸刀(dāo)兩種。手用鉸(jiǎo)刀柄部為直柄,工作部分較長,導向作用較(jiào)好,手用(yòng)鉸刀有(yǒu)整(zhěng)體式和(hé)外徑可調整式兩種結構。機用鉸刀有帶柄的和套式的(de)兩種結構。鉸刀不僅可加(jiā)工圓形孔,也可用錐度鉸刀加工錐孔。
  2.鉸孔工藝及其(qí)應用
  鉸孔餘量對鉸孔質量的影響很大(dà),餘量太大,鉸刀的負荷大,切削刃很快被磨鈍,不易(yì)獲得光潔的加工表麵,尺寸(cùn)公差也不易保證;餘量太小,不能去掉上工序留下的刀痕,自然也就沒有改善(shàn)孔加工質量的作用。一般粗鉸餘量取為0.35~0.15mm,精鉸取為01.5~0.05mm。
  為避免產生積屑瘤,鉸孔通常采用較低的切削速度(高速鋼鉸刀加(jiā)工鋼和鑄鐵時,v<8m/min)進行加工。進給(gěi)量的取值與被(bèi)加工孔徑有關,孔徑越(yuè)大,進給量取值越大,高速鋼鉸刀加工鋼和鑄(zhù)鐵時進給量常(cháng)取為0.3~1mm/r。
  鉸孔時必須用適當的切削液進行冷卻、潤滑和清洗,以防(fáng)止(zhǐ)產生積(jī)屑(xiè)瘤並及時清除切屑。與磨孔和鏜孔相比,鉸孔生產(chǎn)率高(gāo),容易保證孔的精度(dù);但鉸孔不能校正孔軸線的位置(zhì)誤差,孔(kǒng)的位置精度應由前工序(xù)保(bǎo)證。鉸孔不宜加工階梯孔和盲孔。
  鉸孔尺(chǐ)寸精度一般為IT9~IT7級,表麵粗糙度(dù)Ra一般為3.2~0.8μm。對於中等尺寸、精度要求較高的孔(例(lì)如IT7級(jí)精度孔),鑽—擴—鉸工藝是生產中常用的典型加工方案。
  三、精密(mì)機加工中鏜孔
  鏜孔是在(zài)預製孔上用切削刀具(jù)使之擴大的一種加工方法,鏜孔工(gōng)作既可以在鏜床(chuáng)上進行,也可以在車床上(shàng)進行。
  1.鏜孔方式
  鏜孔有三種不同(tóng)的加工(gōng)方式。
  (1)工件旋轉,刀具(jù)作進(jìn)給運動在車床上鏜孔大都屬於這種鏜孔方式。工藝特點是:加工(gōng)後孔的軸心線與工件的回(huí)轉(zhuǎn)軸線一(yī)致,孔的圓度主要取決於機床(chuáng)主軸的回轉精度(dù),孔(kǒng)的軸向幾何形狀誤差主要取決於刀具進給方向相對於工件回轉軸線的位置精度。這種鏜孔方式(shì)適於加工與外(wài)圓表麵有同軸度要求的孔。
  (2)刀具旋轉,工(gōng)件作進給運(yùn)動鏜床(chuáng)主軸帶動鏜刀旋轉,工作台帶動工(gōng)件作進給運動。
  (3)刀具旋轉並作進給運動(dòng)采用這(zhè)種鏜(táng)孔方式鏜孔,鏜杆的懸伸長度是變化的(de),鏜杆的受力(lì)變形也是變(biàn)化的,靠近主軸箱處的孔徑大,遠離主軸箱處的孔徑小,形成錐孔。此外,鏜杆懸(xuán)伸長度增大,主軸因(yīn)自重引起的彎曲變(biàn)形也增大,被加工孔軸線將產生相應的彎曲(qǔ)。這種鏜孔方式隻適於加工較短的孔。
  2.金剛鏜
  與一般鏜孔相比,金剛鏜的特點是背吃刀量小,進給量小,切削(xuē)速度高(gāo),它可以獲得很高的加工精度(IT7~IT6)和很光潔(jié)的表麵(Ra為(wéi)0.4~0.05μm)。金剛鏜最初用(yòng)金(jīn)剛石鏜刀加工,現在普(pǔ)遍采用硬質合金、CBN和人造金剛(gāng)石刀具加(jiā)工。主要用於加工有色金屬工件,也可用於加工鑄鐵件和鋼件。
  金剛鏜常用的切削用量為:背吃刀量預鏜為0.2~0.6mm,終鏜為0.1mm;進給量為(wéi)0.01~0.14mm/r;切削速度加工(gōng)鑄鐵時為100~250m/min,加工鋼時為150~300m/min,加工有色金屬(shǔ)時為(wéi)300~2000m/min。
  為了(le)保證金剛鏜(táng)能達到較高的加工精度(dù)和表麵(miàn)質量,所(suǒ)用機床(金剛鏜床)須具有較高(gāo)的幾何精度和(hé)剛度,機床主軸支承常用精密(mì)的角接觸(chù)球軸承或靜壓滑動軸承,高速旋轉零件須經精確平衡;此外,進給機構的運動必須十分平(píng)穩,保證工作台能做平穩低速(sù)進給運動。
  金剛鏜的加工質量好,生產效率高,在大(dà)批大量生產(chǎn)中被廣泛(fàn)用於精密孔的最終加(jiā)工,如發動機氣缸孔、活塞銷孔、機床主軸箱(xiāng)上的主軸孔等。但須引起注意的是:用金剛鏜加工黑色金屬製品時,隻能使用硬質(zhì)合金和(hé)CBN製作的鏜刀,不能使用金剛石(shí)製作的鏜刀,因金剛石(shí)中(zhōng)的碳(tàn)原子與(yǔ)鐵族元(yuán)素的親和力大,刀具壽命低。
  3.鏜刀
  鏜刀可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。
  4.鏜孔的(de)工藝特點及應用範圍
  鏜(táng)孔和鑽—擴—鉸工藝相比,孔徑尺寸不受刀具尺寸的限製,且鏜孔具有較強的誤差修正能力,可通過多次走刀來修正原孔軸線偏斜誤差,而且能使所鏜孔與定位表麵保持較高的位置精(jīng)度。
  鏜孔和車外(wài)圓相比,由於刀杆係統(tǒng)的剛性差、變形大,散熱排屑條件不好,工(gōng)件(jiàn)和刀具的熱變形比(bǐ)較大,鏜孔的加工質量和生(shēng)產效率都不如車外圓高。
  綜上分析可知,鏜孔的加工(gōng)範圍廣,可加工各種不同尺寸和不同(tóng)精度等級的(de)孔,對於孔(kǒng)徑較大(dà)、尺(chǐ)寸(cùn)和位置精度(dù)要求較高的孔和孔係(xì),鏜孔(kǒng)幾乎是唯一(yī)的加工方法。鏜孔的加工精(jīng)度為IT9~IT7級(jí)。鏜孔可以在(zài)鏜床、車床、銑床等機床上進行,具有機動靈活的優(yōu)點,生產中應用十分廣(guǎng)泛。在大批大量(liàng)生產中,為提高鏜孔效率,常使用鏜模。
  四、精密機加工中珩磨孔
  1.珩磨原理及珩磨頭
  珩磨是利用帶有磨條(油石)的(de)珩磨頭對孔進行光整加工的方法。珩磨時,工件固定不動,珩磨頭由機床(chuáng)主軸帶動(dòng)旋轉並作往複直線運動。珩磨加工中,磨條以一定壓力作用於工件表麵,從工件表麵上切除一層極薄的材料,其切削軌跡是交叉的網紋。為使砂條磨粒的運動軌跡不重複,珩(héng)磨頭回轉運動的每分鍾轉數與珩(héng)磨頭每分鍾往複行程數應互(hù)成質數。
  珩磨軌跡的交叉角與珩(héng)磨頭的往複速度及圓周速度有關,角的大小(xiǎo)影響珩磨的加工質量及效率,一般粗珩時取°,精珩時取。為了便於排出破碎的磨粒和切屑,降低切削溫度,提高(gāo)加(jiā)工質量,珩(héng)磨時應使用充足的切削液。
  為使被加(jiā)工孔壁都能得到均勻的(de)加工,砂條的行程在孔的兩端都要超出一段越程(chéng)量(liàng)。為保證珩磨餘量均(jun1)勻,減少機(jī)床主軸回轉誤差對(duì)加工精度的影響,珩磨頭和機床主軸(zhóu)之間大都采用浮動連接。
  珩磨頭(tóu)磨條的徑向伸縮調整有手動、氣動和液壓等多種結(jié)構形式。
  2.珩磨的工藝特點及應用範圍
  1)珩磨能獲得較高的尺寸精度和形狀精度,加工精度為(wéi)IT7~IT6級(jí),孔的圓度和(hé)圓柱度誤差可控製在的範圍之內,但珩磨不能提高被加(jiā)工孔的(de)位置精度。
  2)珩磨能獲得較高的表(biǎo)麵質量,表麵粗糙度Ra為0.2~0.25μm,表層金屬的變質缺陷(xiàn)層深度極微2.5~25μm。
  3)與磨削速度相比,珩磨頭的圓周速度雖不(bú)高(vc=16~60m/min),但由於砂條與工件的接觸麵積大,往複速度(dù)相對較高(va=8~20m/min),所(suǒ)以珩磨仍有較高的生產率。
  珩磨在大批大量生產中廣泛用於發動機缸孔及各種液壓裝置中精密孔的加工,孔徑範圍一般為或更大,並可加工長徑比大於10的深孔。但珩磨不適(shì)用於加工塑性較大的有色金屬工件上的孔(kǒng),也不能加工帶(dài)鍵槽的孔、花鍵孔等。
  五、拉孔
  1.拉削與拉刀
  拉孔(kǒng)是一(yī)種高生產率的精加工方(fāng)法,它是用特製的拉刀在拉床上進(jìn)行的。拉(lā)床分臥式拉床和立式拉床兩種,以臥式拉床最為常見。
  拉(lā)削時(shí)拉(lā)刀隻作低速直線運動(主運動)。拉刀同時工作的齒數一般應(yīng)不少於3個,否則拉刀工作不平穩,容易在工件表麵產(chǎn)生環狀波紋。為了避免產生過(guò)大的拉削力而使拉刀斷裂,拉刀工作時,同時工作刀齒數一般不應超過6~8個。
  拉(lā)孔有三種不同(tóng)的拉削方式,分述如下:
  1)分層式拉削這種(zhǒng)拉削方式的特(tè)點是拉刀將工件加工餘量一層一層順序地切除。為了便於斷(duàn)屑,刀(dāo)齒上磨有相互交錯的分屑槽。按分層式拉削方式設計的的(de)拉刀稱為普通拉刀。
  2)分塊式(shì)拉削這種拉削方式的特(tè)點是加(jiā)工表(biǎo)麵的每一層金屬是由一組尺寸基本(běn)相(xiàng)同但刀齒相互(hù)交錯的刀齒(通(tōng)常(cháng)每組(zǔ)由2-3個刀齒組成)切除的。每(měi)個刀齒僅切去(qù)一層金屬的一部分。按分塊拉削方式設計的拉刀稱為輪切式拉刀。
  3)綜合式(shì)拉削這種方式(shì)集中了分層及分塊式拉削的優點,粗切齒部分采用分塊式拉削,精切齒部(bù)分采用分層式拉削。這樣既可縮短拉(lā)刀長度,提高生產率,又能獲得較好的表麵質量。按(àn)綜合拉削方式(shì)設計的拉刀稱為綜合(hé)式拉(lā)刀。
  2.拉孔的工藝特征及應用範圍
  1)拉刀是多刃刀具,在一次(cì)拉削行程中就(jiù)能(néng)順序完(wán)成孔的粗加工、精加工和光整(zhěng)加工工作,生產效率高。
  2)拉孔精度主要取決於拉刀(dāo)的精度,在通常條件下,拉孔精度可(kě)達IT9~IT7,表麵粗糙度Ra可達6.3~1.6μm。
  3)拉(lā)孔時,工件以被加工孔自身定位(拉刀前導部就是工件的定(dìng)位元件),拉孔不易保證(zhèng)孔與其它(tā)表麵(miàn)的相互位(wèi)置(zhì)精度;對(duì)於那些內外圓表(biǎo)麵具有同軸度要求的回(huí)轉體零件(jiàn)的加工,往往都是先拉孔,然後以孔為定位基準加工(gōng)其它(tā)表麵。
  4)拉刀不僅能加工圓孔,而且(qiě)還可以加工(gōng)成形孔,花鍵孔。
  5)拉刀是定尺寸刀具,形狀複雜,價格昂貴,不適合於加工大(dà)孔。
  拉孔常用在大批大(dà)量生產中加工孔徑為Ф10~80mm、孔深不超過孔徑(jìng)5倍的中小零件(jiàn)上的通(tōng)孔。
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