最詳細:精密機加工中孔的五種加工方法!
與外圓表麵(miàn)加工相比(bǐ),孔(kǒng)加工的條件要差得多,加(jiā)工孔要比加工外圓困難。這是因為:
1)孔加工所用刀具的尺(chǐ)寸受被加工孔尺寸的限製,剛性差,容易產生彎曲變形和振動;
2)用定尺寸刀具加工孔時,孔(kǒng)加工的尺(chǐ)寸往往直接取決於刀具的相應尺寸,刀具的製造誤差和磨損將直接影響孔的加工精度;
3)加工孔時,切削區在(zài)工(gōng)件內部(bù),排屑及散熱(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(zuàn)孔與擴孔
1.鑽孔
鑽孔是(shì)在實心材料(liào)上加工孔的第一道工序,鑽孔直徑(jìng)一般小於80mm。鑽孔加工有(yǒu)兩種方式:一(yī)種是鑽頭旋轉;另一(yī)種是工(gōng)件旋轉(zhuǎn)。上述兩種鑽孔方式產生的誤差是不相同的,在鑽頭旋(xuán)轉(zhuǎn)的鑽孔方式中,由於切削刃不(bú)對稱和鑽(zuàn)頭剛性不足而使鑽頭引偏時,被加工孔的中心線會發生偏斜或不直,但孔徑基本不變;而在工件旋轉的鑽孔(kǒng)方式中則相反,鑽頭引偏會(huì)引起孔徑變化,而孔中心線仍然是直的。
常用的鑽(zuàn)孔刀具有:麻花(huā)鑽、中心鑽、深孔鑽等,其中最常(cháng)用的是麻花鑽,其直徑規格為Φ0.1-80mm。
由於構造上的限(xiàn)製,鑽頭的彎曲剛(gāng)度(dù)和扭轉剛度均較低,加(jiā)之定心性不好,鑽孔加工(gōng)的精度較低,一般隻能達到IT13~IT11;表麵粗糙度也較大,Ra一般為50~12.5μm;但(dàn)鑽孔(kǒng)的金屬(shǔ)切除率大,切削效率高。鑽(zuàn)孔主要用於加工(gōng)質量要求不高的孔,例如螺栓孔、螺紋底孔、油孔等。對於加工精度和(hé)表麵質(zhì)量要求較高的孔,則應在後續加工中(zhōng)通過擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔或磨孔來達到。
2.擴孔
擴孔是用擴孔鑽對(duì)已經鑽出、鑄出或鍛出的(de)孔作進一步加(jiā)工,以擴大(dà)孔徑並提高孔的加工質量,擴(kuò)孔加工既可以作為精加工孔前的預加工,也可以作為要求不高(gāo)的孔的最終加工。擴孔鑽與麻花鑽相似,但刀齒數較多,沒有橫刃。
與鑽孔相比,擴孔具(jù)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(tiáo)件好;(3)加工餘(yú)量較小,容屑槽可以(yǐ)做得淺些,鑽芯可以做得粗些(xiē),刀體強(qiáng)度(dù)和剛性(xìng)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。擴孔常用於加工直(zhí)徑小於的孔。在鑽直徑(jìng)較大的孔時(D≥30mm),常先(xiān)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擴孔(kǒng)鑽擴孔(kǒng),這樣可以提高孔的加(jiā)工質量和生產效率。
擴孔(kǒng)除了可以加工圓柱孔之(zhī)外,還可以用各種特殊形狀的擴孔鑽(zuàn)(亦稱锪鑽)來加工各種沉頭座孔和(hé)锪平(píng)端麵示。锪(huō)鑽的前端常帶有導向柱,用已加工孔(kǒng)導向。
二、精密機加工中鉸孔
鉸(jiǎo)孔是孔的精加工方法之一,在生(shēng)產中應用很(hěn)廣。對於較小的孔,相對於內圓磨(mó)削及精鏜而言,鉸孔是一種較為經濟實(shí)用(yòng)的加工方法(fǎ)。
1.鉸刀
鉸刀一般分為手(shǒu)用鉸刀(dāo)及機用鉸刀兩種。手(shǒu)用鉸刀柄部為直柄,工作部分較長,導向作用較好,手用鉸刀有整體式和外徑可調整式兩種(zhǒng)結構。機用鉸刀有(yǒu)帶柄的和套式的兩種結(jié)構。鉸刀不僅可加工圓形孔(kǒng),也(yě)可用(yòng)錐度鉸刀(dāo)加工錐孔。
2.鉸孔工藝及其應用(yòng)
鉸孔餘量(liàng)對鉸孔質量的影響很大,餘量太(tài)大,鉸刀的負荷大,切(qiē)削刃很快被磨鈍,不易獲(huò)得光潔的(de)加工表麵,尺寸公差也不易保證(zhèng);餘量太小,不能去掉上工(gōng)序留(liú)下的刀痕(hén),自然也就(jiù)沒有改善孔加工質量的作用。一般(bān)粗鉸(jiǎo)餘量取為0.35~0.15mm,精(jīng)鉸取為01.5~0.05mm。
為避免產生積(jī)屑瘤,鉸孔通常采用(yòng)較低的切削速度(高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時,v<8m/min)進行加工。進給量的取值與被加工孔徑有關,孔徑越大(dà),進給量取值越大,高速鋼鉸刀加工鋼(gāng)和鑄鐵時進給量常取(qǔ)為0.3~1mm/r。
鉸孔時必須用適當的切削液進行冷卻、潤滑和(hé)清洗,以防止產生積屑瘤並及時清除切屑。與磨孔和鏜孔相比(bǐ),鉸孔生產率高,容易保證孔的精度;但鉸孔不能校正孔軸線的位置誤差,孔(kǒng)的位置精度應由前工序(xù)保(bǎo)證。鉸孔不宜加工階梯孔(kǒng)和(hé)盲孔。
鉸孔尺寸精(jīng)度一般(bān)為IT9~IT7級,表麵粗糙度Ra一(yī)般為3.2~0.8μm。對(duì)於中等尺寸、精度要求(qiú)較高的孔(例如IT7級精度孔),鑽—擴—鉸工藝是生產中常用的(de)典型加工(gōng)方案。
三、精密機加工中鏜孔
鏜孔是在預(yù)製(zhì)孔上用切削刀具使之擴大的一種加工方法,鏜孔工作既可以在鏜床上進行,也可以在(zài)車床上進行。
1.鏜孔方式
鏜孔有三種不同的加工方式。
(1)工件旋轉,刀具作進給運動在車床上鏜孔大都屬於這種鏜孔方式。工藝特點是:加工後孔的軸心線與工件的回(huí)轉軸線(xiàn)一(yī)致,孔(kǒng)的圓度(dù)主要取決於機(jī)床主軸的回轉精度,孔的軸向幾何形狀誤差主要(yào)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(fāng)式適於加工與(yǔ)外圓表麵有同軸度要求的(de)孔。
(2)刀具旋轉,工件作進給運動鏜床主(zhǔ)軸帶動鏜刀旋轉(zhuǎn),工作(zuò)台帶動工件作進給運(yùn)動。
(3)刀(dāo)具旋轉並作進(jìn)給運動采用這種(zhǒng)鏜孔方式鏜孔,鏜杆的懸伸長度是變化的,鏜杆的受力(lì)變形也是(shì)變化的,靠近主軸箱處的孔(kǒng)徑大,遠離主軸箱處的(de)孔徑小,形成(chéng)錐(zhuī)孔。此外,鏜杆懸(xuán)伸長度增大,主軸因自重引起的彎曲變(biàn)形也增大,被加工孔軸線將產生相(xiàng)應的(de)彎曲。這種鏜孔方式隻(zhī)適(shì)於(yú)加工較短(duǎn)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,切削速度高,它可以獲得很高的加工精度(IT7~IT6)和很光潔的表麵(Ra為0.4~0.05μm)。金剛鏜(táng)最初用金剛石鏜刀加工,現(xiàn)在(zài)普(pǔ)遍(biàn)采用硬質合金、CBN和人造(zào)金剛石刀具加工。主要用於加工有色(sè)金(jīn)屬工(gōng)件,也可用於加工鑄鐵件和鋼件。
金剛鏜常(cháng)用的切削用量為(wéi):背吃刀量預鏜為0.2~0.6mm,終鏜為0.1mm;進給量為0.01~0.14mm/r;切削速度加工鑄鐵時為100~250m/min,加工鋼時為150~300m/min,加工有(yǒu)色金屬時為300~2000m/min。
為了保證金剛鏜能達(dá)到較高的加工(gōng)精度和表麵質(zhì)量,所用機床(金剛鏜床)須具有較高的幾何精度(dù)和(hé)剛度,機床主軸支(zhī)承常用精(jīng)密的角接觸球軸承或靜壓滑動軸(zhóu)承,高速旋轉零件須經精確平衡;此外,進給機構的運動(dòng)必須十分(fèn)平穩(wěn),保證工作台能(néng)做平穩(wěn)低速進給運動(dòng)。
金剛鏜的(de)加工質量好,生產效率高,在大批大量生產中(zhōng)被廣泛用於(yú)精密孔的最終(zhōng)加工,如發動機氣缸孔、活塞(sāi)銷(xiāo)孔、機(jī)床主軸箱上的主軸孔等。但須引起(qǐ)注意的是(shì):用金剛鏜加工黑色金屬製品時,隻能(néng)使用硬質合金和CBN製作的(de)鏜刀,不(bú)能使(shǐ)用金剛石製作的鏜刀,因金剛石中的碳原子與鐵族元素的親和力大,刀(dāo)具(jù)壽命低。
3.鏜刀
鏜刀可分為單刃鏜刀和雙(shuāng)刃(rèn)鏜刀。
4.鏜(táng)孔的工藝特點及應(yīng)用範圍
鏜孔和(hé)鑽—擴—鉸工藝相比,孔徑尺寸不受刀具尺寸的限製,且鏜孔(kǒng)具有較強的誤差修正能力,可通(tōng)過多次走刀來修(xiū)正原(yuán)孔軸線(xiàn)偏斜誤差,而且能使所鏜孔與定位表麵保持(chí)較高的位置(zhì)精度。
鏜孔和車外圓相比,由於刀杆係統的剛(gāng)性差(chà)、變形大,散熱排屑條件不好,工件和刀具的熱(rè)變形(xíng)比較(jiào)大,鏜孔的加(jiā)工質量和生產效率都(dōu)不(bú)如車外(wài)圓(yuán)高。
綜上(shàng)分析可知(zhī),鏜孔的加工範圍廣(guǎng),可加工各種不同尺寸和不同精度等(děng)級的孔(kǒng),對於孔(kǒng)徑較(jiào)大、尺寸和位置精度要求較高的孔和孔係,鏜孔幾乎是唯一的加工方法。鏜孔的加工(gōng)精度為IT9~IT7級。鏜孔可以在鏜床、車床、銑床等(děng)機床上進行,具有機動靈活的優點,生產中(zhōng)應用十分廣泛(fàn)。在大批大量生產(chǎn)中(zhōng),為提高鏜(táng)孔效率,常(cháng)使用鏜(táng)模。
四、精密(mì)機(jī)加工中珩磨孔
1.珩(héng)磨原理及珩磨頭
珩磨是利用帶(dài)有磨條(油石)的珩磨頭對孔(kǒng)進行光整加工的方法。珩磨時,工件固定不動,珩磨頭由機(jī)床主軸帶動旋轉並作往複直線(xiàn)運動。珩磨加工(gōng)中,磨(mó)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,珩磨頭回轉運動(dòng)的每分鍾轉數與(yǔ)珩磨(mó)頭每分鍾往複行程數應互成(chéng)質數(shù)。
珩磨軌(guǐ)跡的交叉角與珩磨頭的往(wǎng)複速度及圓周速(sù)度有關,角的(de)大小影響珩磨的加工質量及效率(lǜ),一般粗珩時取(qǔ)°,精珩時取。為了便(biàn)於(yú)排出破碎的磨(mó)粒和(hé)切屑,降低切削溫度,提高加工質量,珩磨時應使用(yòng)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(chāo)出一段越程量。為保證珩磨餘量均(jun1)勻,減少機床主軸回轉誤差對加工精度的影響,珩磨頭和機床主軸之間大(dà)都采用(yòng)浮動連接。
珩磨頭磨條的徑向伸縮調整有手動、氣動和(hé)液壓等(děng)多種結構形式。
2.珩(héng)磨的工(gōng)藝(yì)特點及應用範圍
1)珩磨能獲得較高的尺寸(cùn)精(jīng)度和(hé)形狀精度,加工精度(dù)為(wéi)IT7~IT6級,孔的圓度和圓柱度誤差可(kě)控(kòng)製在的範圍之內,但珩磨不能提高被加工孔(kǒng)的位置精度。
2)珩磨能獲得較(jiào)高的表麵質量,表麵粗糙度Ra為0.2~0.25μm,表層金屬的變質缺陷層(céng)深度極(jí)微2.5~25μm。
3)與磨(mó)削速(sù)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(jiē)觸麵積大,往複(fù)速度相對較高(va=8~20m/min),所以珩磨仍有較高(gāo)的生產率。
珩磨(mó)在大批大(dà)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(zhǎng)徑比大於10的深孔。但珩磨(mó)不適用於加工(gōng)塑性較大的有色金屬工件上的孔,也(yě)不能(néng)加工帶(dài)鍵槽的孔、花鍵孔等。
五、拉(lā)孔
1.拉削與(yǔ)拉刀(dāo)
拉孔是一種(zhǒng)高生(shēng)產(chǎn)率的精加工方法,它是用特製的拉刀(dāo)在拉床上進行的。拉床分臥式拉床和立式拉床(chuáng)兩種,以臥式拉床最為常見(jiàn)。
拉削時拉刀隻作低速直(zhí)線運動(主運動)。拉刀同時工作的(de)齒數一般應不(bú)少於3個,否則拉刀工作不平穩,容易在工件表麵產生環狀(zhuàng)波紋(wén)。為了避免產生過大的拉削力(lì)而使拉(lā)刀斷裂,拉刀工作時,同時(shí)工作刀齒數一般不應超過6~8個。
拉(lā)孔有三種不同的拉削方式,分述如下(xià):
1)分層式拉削這種拉削方(fāng)式(shì)的特點是拉刀(dāo)將工件加工餘量一層一層順序地切除。為了便於斷屑,刀齒上磨有相互交錯的分屑槽。按分層式拉削方式設計的的拉刀稱(chēng)為(wéi)普(pǔ)通拉刀。
2)分塊式拉削這種拉削方式的特點是加工表麵的(de)每一層金屬是由一組尺寸基本相同但刀(dāo)齒(chǐ)相互交錯的刀齒(通常每組由2-3個刀齒組成)切除(chú)的。每個刀齒僅切去一層金屬的一部分。按分塊拉削方式設(shè)計的拉刀稱為輪切式拉刀。
3)綜合式拉削這種方式集(jí)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(qiē)齒(chǐ)部分采用分層式拉削(xuē)。這樣既可縮短拉刀長度,提高生產率,又能獲得較好的表麵質量。按綜合拉削方式設計的拉刀稱為綜合式拉(lā)刀。
2.拉孔的工藝特征(zhēng)及應用範圍
1)拉刀是多刃刀具(jù),在一(yī)次拉(lā)削行程中就能順序完(wán)成孔的(de)粗加工、精加工和光整加工工作,生產效率高。
2)拉孔精度主要取決於拉刀的精(jīng)度(dù),在通常條件下,拉孔精(jīng)度可達IT9~IT7,表麵粗糙度Ra可達6.3~1.6μm。
3)拉孔時,工件以被(bèi)加工孔自身定位(拉刀前導部就是工件的定位(wèi)元件),拉孔不易(yì)保證孔與(yǔ)其它表麵的相互位置精度;對於那些內外圓表麵具有同軸度要求的回轉體零件的加工,往往(wǎng)都是先拉孔,然後以孔(kǒng)為定位基準加工其它表麵。
4)拉刀不僅能加工圓孔(kǒng),而且還可以加工成形孔,花鍵孔。
5)拉(lā)刀是定尺寸刀具,形狀複雜,價格昂貴,不適(shì)合於加工大孔。
拉孔常用在大批大量生產中加工孔(kǒng)徑為Ф10~80mm、孔深不超過孔徑5倍的中小零(líng)件上的通孔。
最詳(xiáng)細:精密機加工中孔的五種加工方法!
12-06-2024
