最詳(xiáng)細:精密機加工中孔的五種加工方法!
與外(wài)圓(yuán)表麵加工相比,孔加(jiā)工(gōng)的條件要差得多,加工(gōng)孔要比加工外圓困(kùn)難。這是因為:
1)孔加工所用(yòng)刀具的尺寸受被加(jiā)工孔尺寸的限製,剛性差,容易產生彎曲變(biàn)形和振(zhèn)動;
2)用定尺寸刀具加(jiā)工孔時,孔加工的尺寸往往直接取決於刀具的相應尺寸,刀具的製(zhì)造誤(wù)差和磨(mó)損將(jiāng)直接影響孔的加工精度;
3)加(jiā)工孔時,切削區在工件內部,排屑及散熱條件差,加工精度和表麵質量都不易控製。
一、精密機(jī)加工(gōng)中鑽(zuàn)孔與擴孔(kǒng)
1.鑽(zuàn)孔
鑽孔是在實(shí)心材料上加工孔(kǒng)的第一道工序,鑽孔直徑一般小於80mm。鑽孔加工有兩種方式(shì):一種是鑽頭旋轉;另一種是工件旋轉。上(shàng)述兩種(zhǒng)鑽孔方式產生的誤差是不相同的,在鑽頭旋(xuán)轉的鑽孔方式中,由於切削刃不對稱和(hé)鑽頭剛(gāng)性不足而使鑽頭引偏(piān)時,被加工孔的中心線會發(fā)生偏斜或不直(zhí),但孔徑基本不(bú)變;而在工件旋轉的鑽孔方式中則相反,鑽(zuàn)頭引偏會引起孔徑變化,而孔中心線仍然(rán)是直的。
常用的鑽孔刀具有:麻花鑽、中心鑽、深孔鑽等,其中最常用的是麻花鑽,其直徑規格為Φ0.1-80mm。
由於構(gòu)造上的限製,鑽頭的(de)彎曲剛度和扭轉剛度均較低,加之定心性不好,鑽孔加工的精度較低,一般隻能達到IT13~IT11;表麵粗糙度也較大,Ra一般為50~12.5μm;但鑽孔的金屬切(qiē)除率大,切(qiē)削效率高。鑽孔主要用於加工質量要(yào)求不(bú)高的孔,例如螺栓孔、螺紋底孔、油孔等。對於加工精度和表麵質量要(yào)求較高的孔,則應(yīng)在後續加工中通過擴孔、鉸孔、鏜孔或磨孔來達到。
2.擴孔
擴孔是用擴孔鑽對已經鑽出、鑄出或鍛出的孔作進一步加工,以擴大孔徑並提高孔的加工質量,擴孔加工既可以作為精加工孔前(qián)的預加工,也可以作為要求不高的孔的最終加工。擴孔鑽與麻花鑽相(xiàng)似,但刀齒數較(jiào)多,沒有橫刃。
與鑽(zuàn)孔相比,擴孔具有下列特點:(1)擴孔鑽齒數多(3~8個齒)、導(dǎo)向性好,切削比較穩(wěn)定;(2)擴孔鑽沒有橫刃,切削條件好;(3)加工(gōng)餘量較小,容屑槽可以做得淺些,鑽芯可以做得(dé)粗些,刀體強度和剛性較好(hǎo)。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(yòng)於加(jiā)工直徑小於的孔。在鑽(zuàn)直徑較大(dà)的(de)孔時(shí)(D≥30mm),常先用小(xiǎo)鑽頭(直徑為孔徑(jìng)的0.5~0.7倍)預鑽孔(kǒng),然後再用相應尺寸的(de)擴孔鑽擴孔,這樣可以提高孔的加工質量(liàng)和生產效率。
擴孔除了可(kě)以加(jiā)工圓柱孔(kǒng)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端麵示。锪鑽的前端常帶(dài)有導向(xiàng)柱(zhù),用已加工孔導向。
二、精密機加工(gōng)中鉸孔
鉸(jiǎo)孔是孔的精加工方法(fǎ)之一,在生產中應用很廣。對於較小的孔,相對(duì)於內圓磨削及精鏜而言,鉸(jiǎo)孔是一(yī)種較為經濟實(shí)用的加工方(fāng)法。
1.鉸刀
鉸(jiǎo)刀一般分為手用(yòng)鉸刀及機用鉸(jiǎo)刀兩種。手(shǒu)用鉸刀柄部為直柄,工作部(bù)分較長,導(dǎo)向作用較好,手用鉸刀有整體式和外徑(jìng)可調整式兩種結構。機用鉸刀有帶柄的和套(tào)式(shì)的兩種結構(gòu)。鉸刀不僅可加工圓形孔,也可用錐度鉸刀(dāo)加工錐孔。
2.鉸孔工藝及其應用
鉸孔餘量對鉸孔質量的影響很(hěn)大,餘量太大,鉸刀的負荷大,切削刃很(hěn)快被磨鈍,不易獲得光潔的加工表麵,尺寸公差也不易保證;餘量太小,不(bú)能(néng)去掉上工序留下的刀痕,自然也(yě)就沒有改善孔加(jiā)工質量的作用。一般粗鉸餘量(liàng)取為0.35~0.15mm,精鉸取為01.5~0.05mm。
為避(bì)免產生積屑瘤,鉸孔通常采用較低的切削速度(高(gāo)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,進給量(liàng)取值越大,高速鋼鉸(jiǎo)刀加工鋼和鑄鐵時(shí)進(jìn)給量常取為0.3~1mm/r。
鉸孔時必(bì)須用適當的切削液進行冷卻、潤滑和清洗,以防止(zhǐ)產生積屑瘤並(bìng)及時清除切屑。與磨孔和鏜(táng)孔相比,鉸孔生產率高,容易保證孔的精度;但鉸孔不(bú)能校正孔軸線的位置誤差,孔的位置精度應由前工序保證。鉸孔不宜加工階(jiē)梯孔和盲(máng)孔。
鉸孔尺寸精度一般為IT9~IT7級,表(biǎo)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(kǒng)(例如IT7級精度孔),鑽—擴—鉸(jiǎo)工藝是生產中常用的典型加工方案。
三、精密機加工中鏜孔
鏜孔是在預製孔上用切削刀具使之擴大的一種加工(gōng)方法,鏜孔工(gōng)作既可以在(zài)鏜床上進行,也可以在車床上進行。
1.鏜孔(kǒng)方式
鏜孔有三種不同的加工方式(shì)。
(1)工件旋轉,刀具作進給運動在車(chē)床上鏜孔大都屬於這(zhè)種鏜孔方式。工藝特(tè)點是(shì):加工後孔(kǒng)的(de)軸(zhóu)心線與工件(jiàn)的回轉軸(zhóu)線一致,孔的(de)圓度主要取決(jué)於機床主軸的回轉精度,孔的軸向幾何(hé)形狀誤差(chà)主(zhǔ)要取(qǔ)決於(yú)刀具進給方(fāng)向相對於工件回轉(zhuǎn)軸線的位置精度。這種鏜孔方式(shì)適於加工與(yǔ)外圓表麵有同軸度要求的孔。
(2)刀具旋(xuán)轉,工件作進給運動鏜床主軸帶動鏜刀旋轉,工作台帶動工件作進給運動。
(3)刀具(jù)旋轉並作進給運動采用這種鏜孔方式鏜(táng)孔,鏜杆的懸伸長度是(shì)變化的,鏜杆的受(shòu)力變(biàn)形也(yě)是變化的,靠近主軸箱處的孔徑大,遠離主軸(zhóu)箱處的孔徑小(xiǎo),形成錐孔。此外,鏜杆懸伸(shēn)長度增大(dà),主軸因自重引起的(de)彎曲變形也增大,被加工(gōng)孔軸線將產生相應的彎曲。這種鏜孔方式隻適於加工較短的孔。
2.金剛(gāng)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,它可以獲得很(hěn)高的加(jiā)工精度(IT7~IT6)和很光(guāng)潔的(de)表麵(Ra為0.4~0.05μm)。金剛鏜最初用金剛石鏜刀加工,現在普遍采用硬質合金(jīn)、CBN和人造(zào)金剛石刀具(jù)加工。主要用於(yú)加工有色金屬工件,也可用於加工鑄鐵件(jiàn)和鋼件。
金剛(gāng)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0.01~0.14mm/r;切削速度(dù)加工鑄鐵時為100~250m/min,加工鋼時為150~300m/min,加工有色金屬時為300~2000m/min。
為了保證金(jīn)剛鏜能達到較高的加工精度和表麵質量,所用機床(金剛(gāng)鏜床)須具有(yǒu)較高的(de)幾何精度(dù)和剛度,機床主軸支承(chéng)常用精密(mì)的角接觸球軸承或靜壓滑(huá)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穩(wěn),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(shēng)產效率高(gāo),在大批大量生產中被廣泛用於精密孔(kǒng)的(de)最終加工,如發動機氣缸孔、活(huó)塞銷孔(kǒng)、機床主軸箱上的主軸孔等。但須(xū)引起注意(yì)的是:用金剛鏜加工黑色金屬製品時,隻(zhī)能使用硬質合金和CBN製作的(de)鏜刀,不能使用金剛石製作(zuò)的鏜刀,因金剛石中的碳原子與鐵族元素的親和力(lì)大(dà),刀具壽命低。
3.鏜刀
鏜刀可分為單刃鏜(táng)刀和雙(shuāng)刃鏜刀。
4.鏜(táng)孔的工(gōng)藝特點及應(yīng)用範(fàn)圍
鏜孔和鑽—擴—鉸工藝相比,孔徑尺寸不受刀具尺寸的限(xiàn)製,且鏜孔具有較強的誤差修正(zhèng)能力,可通過多次走刀來修正原(yuán)孔軸線偏斜誤差,而(ér)且能使所鏜孔與定位(wèi)表麵保持較高的位置精度(dù)。
鏜孔和車外圓相比,由於刀杆係統的剛性差、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(de)加工質量和生產效率都不如車外(wài)圓高。
綜上分析可知,鏜孔的(de)加工範圍廣,可加工各種不同尺寸和不同精度等級的孔,對於(yú)孔(kǒng)徑(jìng)較大、尺寸和位置精度要求(qiú)較(jiào)高的孔和孔係,鏜孔幾乎是唯一的加工方法。鏜孔的加(jiā)工精度為IT9~IT7級(jí)。鏜孔可以在鏜床、車床、銑床等機(jī)床上進行,具有機動靈活的優(yōu)點,生產中應用十分廣泛(fàn)。在大批大量生產中(zhōng),為提高(gāo)鏜(táng)孔效率,常使用鏜模。
四、精密機加(jiā)工中(zhōng)珩磨孔
1.珩磨原(yuán)理及珩磨頭
珩磨是利用帶有磨條(油石)的珩磨頭對孔進行光整加工的方法。珩磨時(shí),工件固定不動,珩磨頭由機床主軸帶動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(miàn)上切(qiē)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,珩磨頭回轉運動的每分鍾轉數與珩磨(mó)頭每分鍾往複行程數應互成質數。
珩磨軌跡的交叉角與珩磨頭的往複速(sù)度及(jí)圓周速(sù)度有關,角的大小影響珩磨的加(jiā)工質量(liàng)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,提高加工質量,珩(héng)磨時應使用充足的切削液。
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(yī)段越程量。為保證珩磨餘量均勻,減少機床主(zhǔ)軸回轉誤差對加(jiā)工精度(dù)的影響,珩(héng)磨頭和機床主軸之間大都采用浮動連接。
珩磨頭磨條的徑向伸縮調整有手動、氣動和液壓(yā)等多種結構形式。
2.珩磨的工(gōng)藝特點及應用範圍
1)珩磨(mó)能獲得較高的尺寸精度和形狀精度,加工(gōng)精度為IT7~IT6級,孔的(de)圓度和圓柱度誤(wù)差可控製在的範圍之內,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深度極微2.5~25μm。
3)與磨削速度相比,珩磨頭的圓周速度雖(suī)不高(vc=16~60m/min),但由於砂條與工件的接觸麵積大,往複速度相對較高(va=8~20m/min),所以珩(héng)磨仍有較高(gāo)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(yè)壓裝置中精密孔的加工,孔徑範圍一般為或更(gèng)大(dà),並可加工長徑比大於(yú)10的深(shēn)孔。但珩磨不適用於加工(gōng)塑性較(jiào)大的有色金屬工(gōng)件上的(de)孔,也不能(néng)加工帶鍵槽的孔(kǒng)、花鍵孔等。
五、拉孔
1.拉削與拉刀
拉孔是一種高生產率的精加工方法,它是用(yòng)特製的拉刀在拉床上進行的。拉床分臥式拉(lā)床和立式拉床兩種,以臥式拉床最為常見。
拉削(xuē)時拉刀隻作低速直線(xiàn)運動(主運動(dòng))。拉刀同(tóng)時工作(zuò)的齒數(shù)一般應不少於3個,否(fǒu)則拉刀工作不平穩,容易在工件表麵產(chǎn)生環狀波紋(wén)。為了避免產生過大(dà)的拉削(xuē)力而使(shǐ)拉刀斷裂,拉刀工作時(shí),同時工作刀齒(chǐ)數一般不(bú)應超過6~8個(gè)。
拉孔有三種不同的拉(lā)削方式,分述如下(xià):
1)分層式(shì)拉削這種拉削方式的特點是拉刀將工件加工餘量一層一層順序(xù)地切除。為了便於斷屑,刀齒上磨有相互交錯的分屑槽。按分(fèn)層式拉削方式設計的的拉刀(dāo)稱為普通拉刀。
2)分塊式拉削這種拉(lā)削方式的特點是加工表麵的每一層金屬是由一組尺寸基本相同但刀齒相互(hù)交錯的刀齒(通常每組由2-3個刀齒組成)切除的。每個刀齒僅切去一層金屬的一部分。按(àn)分塊拉削方式設計的拉刀稱為輪切式拉刀。
3)綜(zōng)合式拉(lā)削這種方式集中了(le)分層及分(fèn)塊式拉削的優點,粗切齒部分采用分塊式拉(lā)削,精切齒部分采用分層式拉(lā)削。這樣既可縮短(duǎn)拉刀長(zhǎng)度(dù),提高生產率,又能獲得較好的表麵質量(liàng)。按綜(zōng)合拉(lā)削方式設計的拉刀稱為綜合式(shì)拉(lā)刀。
2.拉孔的工(gōng)藝特征及應用範圍
1)拉刀是(shì)多刃(rèn)刀具,在一次拉削行程(chéng)中就能(néng)順序完成孔的粗加工、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度,在通常條件下,拉孔精度可達IT9~IT7,表麵粗糙度Ra可達6.3~1.6μm。
3)拉孔時,工件以被加工(gōng)孔自身定(dìng)位(拉刀前導部就是(shì)工件的定位元件),拉孔不(bú)易保證(zhèng)孔與其它(tā)表麵的相互位(wèi)置精度(dù);對於那些內外(wài)圓表麵具有同軸度要求(qiú)的回轉體零件(jiàn)的加工(gōng),往往都是先拉孔,然後以孔為定位基準(zhǔn)加工其它表麵。
4)拉(lā)刀不僅能加工圓孔,而且還可以加工成(chéng)形孔,花鍵孔。
5)拉刀是定(dìng)尺寸(cùn)刀具(jù),形狀複雜,價格昂貴,不適合於(yú)加工大孔。
拉孔常用在大批大量生產(chǎn)中加(jiā)工孔徑為Ф10~80mm、孔深(shēn)不超過孔徑5倍的中小零件上的通孔(kǒng)。
最詳細:精密機加工中孔的五種加工方法!
12-06-2024
