最(zuì)詳細:精(jīng)密機加工中孔的五種加工方法!
12-06-2024
  最詳細(xì):精密機加工中(zhōng)孔的五種加工方法!
  與(yǔ)外圓表麵加工相比,孔加工的條件要差得多,加工孔(kǒng)要(yào)比加工外圓困難。這是因為:
  1)孔加工所用刀具的尺寸(cùn)受被(bèi)加工孔尺寸的限製,剛性差,容易產生彎曲變形和振(zhèn)動;
  2)用定尺寸刀具加工(gōng)孔時(shí),孔加工的尺(chǐ)寸往往直接取決(jué)於刀具的相(xiàng)應尺(chǐ)寸,刀具的製造誤差和磨損將(jiāng)直接影(yǐng)響孔的加工精度;
  3)加工孔時,切削區在工件內部,排屑及(jí)散熱條件差,加工(gōng)精度和表麵質量都不易控製。
  一、精(jīng)密機(jī)加工中鑽孔與擴孔
  1.鑽孔
  鑽孔是在實心材料上加工孔的第一道工序,鑽(zuàn)孔直徑(jìng)一般小於80mm。鑽孔加工有兩種方式:一種是鑽頭旋轉;另一種是工件旋轉(zhuǎn)。上述兩種鑽孔方式產生的誤差是不相同的,在鑽頭旋轉的鑽孔(kǒng)方式中,由於(yú)切削刃不(bú)對稱和鑽頭剛性不(bú)足而使鑽頭引偏時,被加工孔的中心線會(huì)發生偏斜或不直,但孔徑基本不變;而在工件旋轉的鑽(zuàn)孔方式中則(zé)相反,鑽頭引偏(piān)會引起孔徑變化,而孔中心線仍(réng)然是直的。
  常用的鑽孔(kǒng)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。
  由於構造上的限製,鑽頭的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)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;但鑽孔的金屬切除率大,切削效率高。鑽孔主要用於加工質(zhì)量要求不高的孔,例如螺栓孔、螺紋底孔、油孔等。對於加工精度和表麵質量要(yào)求較高的孔,則應在後續加(jiā)工中通過(guò)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(kǒng)作進一步加工(gōng),以擴大孔(kǒng)徑並提高孔的加工質量,擴孔加工既可以作為精加工孔前的預加工,也可(kě)以作為要求不高的孔的最終(zhōng)加(jiā)工。擴孔鑽與麻花鑽相似,但刀(dāo)齒數較多,沒有橫刃。
  與鑽孔相比,擴(kuò)孔具有下列特點(diǎn):(1)擴孔鑽齒(chǐ)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(liàng)較小,容屑槽可以做得淺些,鑽芯可(kě)以做得粗些,刀體強度(dù)和剛性較好。擴孔加工(gōng)的精度一般為IT11~IT10級,表麵粗糙度Ra為12.5~6.3μm。擴孔常用於加工直徑小於的孔。在鑽直徑較(jiào)大的孔時(D≥30mm),常先(xiān)用小鑽頭(直(zhí)徑為孔徑的(de)0.5~0.7倍)預鑽孔,然後再(zài)用相應尺寸的擴孔鑽擴孔,這樣可以提高孔的(de)加工質量和生產效率。
  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(zhuàng)的擴孔鑽(亦稱锪鑽)來加工(gōng)各種沉頭座孔和锪(huō)平端(duān)麵示。锪鑽的前端常帶有導向柱,用已加工孔導向。
  二、精密機(jī)加工中鉸孔
  鉸孔是孔的精加工方法之一,在生產中應用很廣。對於較小的孔,相對於(yú)內(nèi)圓磨削及精(jīng)鏜而(ér)言,鉸孔是一種較為經濟實用(yòng)的加工(gōng)方法(fǎ)。
  1.鉸刀
  鉸刀一般分為手用鉸刀及機用鉸刀(dāo)兩種。手用鉸刀柄部為直柄,工作部分較長,導向作用較(jiào)好,手用鉸(jiǎo)刀有整體式和外徑(jìng)可調整式兩種結構。機用鉸(jiǎo)刀有帶柄的和套式的兩種結構。鉸刀不僅可(kě)加工圓形孔,也(yě)可用(yòng)錐度鉸刀加工錐孔。
  2.鉸孔工(gōng)藝及(jí)其應用
  鉸孔餘量對鉸孔質量的(de)影響很大,餘量太大,鉸刀的(de)負荷大,切削刃很快被磨鈍(dùn),不易獲得光潔的加工(gōng)表麵,尺寸公差也(yě)不易保證;餘量太小,不能去掉上(shàng)工序(xù)留下的刀痕,自然也就沒有改善孔加工質量的作用。一般粗鉸餘量(liàng)取(qǔ)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(sù)度(高(gāo)速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時,v<8m/min)進行加(jiā)工。進給量的取值與被加工孔徑有(yǒu)關,孔徑越大,進給量取值越大,高速鋼(gāng)鉸刀加工鋼和鑄鐵時進給量常取為0.3~1mm/r。
  鉸孔時必須用適當的切削(xuē)液進行冷卻、潤滑和清洗,以(yǐ)防止產生積屑(xiè)瘤並及時清除切屑。與磨孔和鏜孔相比,鉸孔生產率高,容易保證孔的精度;但鉸孔不能(néng)校正孔軸線的位置誤差(chà),孔的位置精度應由前工序保證。鉸孔(kǒng)不宜加(jiā)工階梯孔和盲孔(kǒng)。
  鉸孔尺寸精度一般為IT9~IT7級,表麵粗糙度Ra一般為3.2~0.8μm。對於中等尺寸、精度(dù)要求較高的孔(例如(rú)IT7級精度孔),鑽—擴—鉸工藝是生產中常用的典型(xíng)加工方(fāng)案(àn)。
  三、精密機加工中鏜孔
  鏜孔是在預製(zhì)孔上用切削刀具使之擴大的一(yī)種加工方法,鏜孔工(gōng)作既可以在鏜床上進行,也(yě)可以在車床上進行。
  1.鏜孔方(fāng)式
  鏜孔有三種不(bú)同的(de)加工方(fāng)式。
  (1)工件旋(xuán)轉,刀(dāo)具作進給運動在車床上鏜孔大(dà)都屬於這種鏜孔方式。工藝特點是:加工(gōng)後(hòu)孔的軸心線與工件的回轉軸線一致,孔的圓度主要取決於機床主軸的回轉精(jīng)度(dù),孔的軸向幾何形(xíng)狀誤差主要取決(jué)於刀(dāo)具進給(gěi)方向相對於工件回轉軸線的位置精度。這種鏜孔方式適於加工與外圓表麵有同軸度(dù)要求的(de)孔。
  (2)刀具旋轉,工件作進給運動(dòng)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(bìng)作(zuò)進給運動采用(yòng)這種鏜孔方式鏜孔,鏜杆的懸伸長度是變化的,鏜杆的受力變形也是變化的,靠近(jìn)主軸箱處的孔徑大,遠離主軸箱處的孔徑小,形成錐孔。此外,鏜杆懸伸長度增大,主軸因(yīn)自(zì)重引起的彎曲(qǔ)變(biàn)形也增大,被(bèi)加工孔軸線將產生相應的彎曲。這種鏜孔方式隻適於加(jiā)工較短的孔。
  2.金剛鏜(táng)
  與一(yī)般鏜孔相比,金剛鏜的特點(diǎn)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(gōng)精度(IT7~IT6)和很光潔的(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和人造金剛石刀具加(jiā)工。主要用於加工(gōng)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(wéi):背(bèi)吃刀量預鏜為0.2~0.6mm,終鏜為0.1mm;進(jìn)給量為(wéi)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,加工有色金屬時為300~2000m/min。
  為了保證金剛鏜能達(dá)到較高的加工精度和表麵質量,所用機床(金剛鏜床)須具有較高的幾何精度和剛度,機床主軸支(zhī)承常(cháng)用精密的角接觸球軸承或靜壓滑動軸承,高速旋轉零件須經精確(què)平衡;此外,進給機構的運動必須十分平穩,保證工作台能做平穩低速進給運動。
  金剛鏜的加工質量好,生產效率(lǜ)高,在大批大量生產中被廣泛用於精密孔的(de)最終加工,如發動(dòng)機氣缸孔、活塞銷孔、機床主軸箱上的主軸孔等。但須(xū)引起注意的是:用金剛鏜加工黑色金屬製品時,隻能(néng)使用硬質(zhì)合金和CBN製作的鏜刀,不能使用金剛石製作的鏜刀,因金剛石中的碳原子與鐵(tiě)族元素的親和力大,刀具壽命低。
  3.鏜刀
  鏜刀可(kě)分為單(dān)刃鏜刀和雙刃(rèn)鏜刀。
  4.鏜孔的工藝特點及(jí)應用範圍
  鏜孔和鑽—擴—鉸(jiǎo)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(chà),而且能使所鏜孔與定位表麵保持較高(gāo)的位置精度。
  鏜孔和車外圓相比,由於刀杆係統的剛性(xìng)差、變形大,散熱排屑條件不好,工件和刀具(jù)的熱變形(xíng)比較大,鏜孔的加(jiā)工質量和生產效率都不如車外圓高。
  綜上分析可知,鏜(táng)孔的加工範圍廣,可加工各種不同尺寸和不(bú)同精度等級的孔,對於孔徑較大、尺寸和位置精度要求較(jiào)高的孔和孔係,鏜(táng)孔幾乎是唯一的加工方法(fǎ)。鏜孔的加工精度為IT9~IT7級。鏜孔可以在鏜床、車床、銑床等機床上進行,具有(yǒu)機動靈(líng)活的優點,生產中應用(yòng)十分廣泛。在(zài)大批大量生產中,為提高鏜孔效率,常使用鏜模。
  四(sì)、精密機加工中(zhōng)珩磨孔
  1.珩磨原(yuán)理及珩磨頭
  珩磨是利用帶有(yǒu)磨條(油石)的珩磨頭對孔進行光整加工的方法。珩磨時,工件固定不動(dòng),珩磨頭(tóu)由機床主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)並作往(wǎng)複直線運動。珩磨加工中,磨條以一定壓力作用於工件表麵(miàn),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(lì)的運動軌跡不重複,珩磨頭回轉運動的每分鍾轉數與珩磨頭每分鍾往複行(háng)程數應互成質數。
  珩磨軌跡的交(jiāo)叉角與珩(héng)磨頭的往複速度及圓周速度有關,角的大小影響珩磨的加工質量及效率,一(yī)般粗(cū)珩時取°,精珩時取。為了便於排出破碎的磨粒和切(qiē)屑,降低切削溫度,提高加工(gōng)質量,珩磨時應(yīng)使用充足的(de)切削(xuē)液。
  為使被加工(gōng)孔壁都能(néng)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(yuè)程量。為保證珩磨(mó)餘量均勻,減少機床主軸回轉誤差對加工精度的影響,珩磨頭和機床(chuáng)主軸之間大都采用(yòng)浮動連(lián)接。
  珩磨頭磨(mó)條的徑向伸縮調整有手動、氣(qì)動和(hé)液壓等多種結構形(xíng)式。
  2.珩(héng)磨的工藝特點及應用範圍
  1)珩磨能獲得(dé)較高的尺寸精度(dù)和形狀精度,加(jiā)工精(jīng)度為IT7~IT6級,孔的圓度和圓(yuán)柱度誤差可控製在(zài)的範圍(wéi)之內,但珩磨(mó)不能提高被加工孔的位置精度。
  2)珩磨能獲得較高的表(biǎo)麵質量,表(biǎo)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(héng)磨(mó)頭的圓周速度雖不高(gāo)(vc=16~60m/min),但(dàn)由於砂條與工件的接(jiē)觸麵積大,往(wǎng)複速度相(xiàng)對較(jiào)高(va=8~20m/min),所以珩磨仍有(yǒu)較高(gāo)的生產率(lǜ)。
  珩磨在大批大量生產中廣泛(fàn)用(yòng)於發動機缸孔(kǒng)及(jí)各種液壓裝(zhuāng)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。但珩磨不適用於加工塑性較大的有色金屬工件上的孔,也不能加工帶鍵(jiàn)槽的孔、花鍵孔等。
  五、拉孔
  1.拉削與拉刀
  拉孔是一種高生產率的精(jīng)加工方法,它是用特製的拉刀在拉床上進(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。
  拉削時拉刀隻作低速直線運動(dòng)(主運動)。拉(lā)刀同時(shí)工作(zuò)的齒數一般應不少於3個,否則拉刀工作不平穩,容(róng)易在工件表麵產生環狀波紋。為了避免產生過大的拉削力而使拉刀斷裂,拉(lā)刀工作時,同時工(gōng)作刀齒數一般不應超過6~8個。
  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(lā)削方式的特(tè)點是拉(lā)刀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(jiāo)錯(cuò)的(de)分屑槽。按分層式拉削方式設計的(de)的拉刀稱為(wéi)普通拉刀。
  2)分塊式拉(lā)削(xuē)這種拉削方式的特點是加工表麵的每一層(céng)金屬是由一組尺寸基本相同但刀齒相互交錯的刀齒(通常每組由2-3個刀齒組成)切除的。每個刀齒僅切去(qù)一層金屬(shǔ)的一部分。按分塊拉削方式設計的拉刀稱為輪切式(shì)拉刀。
  3)綜合式拉削這種方式集中了分層及分(fèn)塊(kuài)式拉削的優點(diǎn),粗切齒(chǐ)部分采用分(fèn)塊式拉削(xuē),精切齒部分采用分層式拉削。這樣既可縮短拉(lā)刀長度,提高生產率(lǜ),又能獲得較好的表麵質量。按綜合拉(lā)削方式設計的拉刀稱(chēng)為(wéi)綜(zōng)合式拉刀。
  2.拉孔的工藝特征及應用範圍
  1)拉刀是多刃刀(dāo)具,在一次拉削行程中(zhōng)就能順序完成孔的粗加工、精加工(gōng)和光整加工工作,生產效率高。
  2)拉孔精度主要(yào)取決於拉刀的(de)精度,在通常條(tiáo)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(gōng)件(jiàn)以被加工孔自身定位(拉刀前導部就是工件的定(dìng)位元(yuán)件),拉孔不易保證孔與其它表麵的相互位置精度;對於(yú)那些內外圓表麵具有同軸度(dù)要求的回轉體(tǐ)零(líng)件的加工,往(wǎng)往都(dōu)是先拉孔,然後以孔為定位基準加工其(qí)它表麵。
  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(chǐ)寸刀具,形狀複雜,價格昂貴,不適合(hé)於加工大孔。
  拉孔常用在大批大量生產中加工孔徑為Ф10~80mm、孔深不超過孔徑5倍的中小零件上的通孔。
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