导柱和导套的加工技巧及注意事项

根据图2-2所示的冲模标准导柱和导套,合理选用机床设备,编写出导柱和导套的加工工艺路线,保证各尺寸、几何公差等符合图样的要求。

1.工艺分析

导柱和导套这两种零件在模具中起导向作用,以保证凸、凹模在工作时具有正确的相对位置。为了保证导向良好,导柱和导套装配后应保证模架的活动部分移动平稳,无滞阻现象。所以,在加工中除了保证导柱和导套配合表面的尺寸和形状精度外,还应保证导柱和导套各自配合面之间的同轴度要求。

图2-2 冲模标准导柱和导套

a)导柱 b)导套

2.毛坯选择

构成导柱和导套的基本表面都是回转体表面,按照图2-2所示的结构尺寸和设计要求,可以直接选用适当尺寸的热轧圆钢制作毛坯。常用材料为20热轧圆钢(还有T8A及T10A钢等,用热处理淬火即可达到规定的硬度要求)。

3.知识讲解

在各种机械中,具有外圆表面的零件占有很大的比例,例如轴类、套筒类、圆盘类等零件。外圆表面的技术要求包括:尺寸与形状精度(直径与长度的尺寸精度,圆度和圆柱度等形状精度)；位置精度(与其他外圆面或孔的同轴度、与端面的垂直度等)；表面质量(表面粗糙度、表面硬度、残余应力等)。

外圆表面的加工方案主要有以下三种,供选用时参考。

方案一:粗车→半精车→磨。

方案二:粗车→半精车→粗磨→精磨→研磨或超级光磨。

方案三:粗车→半精车→精车→精细车→研磨。

一般最终工序采用车削的加工方案,适用于各种金属(淬火钢除外)。

最终工序采用磨削的加工方案,适用于淬火钢、未淬火钢和铸铁,但不宜加工强度低、韧性大的非铁金属。磨削前的车削精度无需很高,较短的大型工件,可选用立式车床；单件生产,应选用卧式车床；成批生产时,一般选用回轮车床和转塔车床加工套类及盘类零件,轴类零件则选用仿形车床及多刀车床；大量生产选用车床加工。

(1)车削加工 车床的加工范围很广,适应性很强。在车床上可以钻中心孔、车外圆、车端面、车槽、切断工件、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、车锥体、车螺纹及车特形面等。

1)车外圆(图2-3a)是车床上最基本的加工方法。工件夹持在卡盘或其他夹具上,对于较长的工件,为提高切削的平稳性,还要采用安装在尾座上的活顶尖顶紧另一端。工件由车床主轴带动旋转,车刀由刀架带动作纵向移动。用这种方法可以加工光轴、阶梯轴、套类及圆盘类零件等的外圆柱面。

图2-3 车外圆和车端面

a)车外圆 b)车端面

图2-4 车环槽和切断

a)车环槽 b)切断

2)车端面(图2-3b)时,工件作旋转运动,车刀作横向移动。用这种方法可以加工轴、套、盘类零件的端面。

3)车环槽和切断(图2-4)时,工件作旋转运动,切断刀作横向移动。车环槽时,刀具切至工件槽深为止；切断时,刀具切至工件断开为止。

4)钻孔、扩孔和铰孔(图2-5)时,工件作旋转运动,通过安装在尾座套筒中的钻头、扩孔钻和铰刀的纵向移动来完成钻、扩、铰的加工。

图2-5 钻孔、扩孔和铰孔

a)钻孔 b)扩孔 c)铰孔

图2-6 镗孔

5)镗孔(图2-6)时,工件作旋转运动,夹持在刀架上的镗孔刀作纵向移动,从而完成对工件内孔的镗削加工。

6)车锥体的方法有几种,这里仅介绍两种。

①采用宽刃刀(图2-7a)车锥体时,将宽刃车刀的刀刃搬至所需要的角度,工件作旋转运动,车刀作纵向或横向移动,即可车出锥体。这种方法只能车锥度要求不高的短锥面。

图2-7 车锥体

a)车短锥 b)转动小滑板车锥体

②转动小滑板车锥体(图2-7b)时,搬动刀架小滑板使其转角等于工件圆锥斜角。工件作旋转运动,转动小滑板手柄进行手动进给,就可以车出所需要的锥体。

7)车螺纹(图2-8)时,螺纹车刀的刃口形状决定了螺纹截面的形状,采用某种形状的螺纹车刀,就能相应地车出这种截面形状的螺纹。车螺纹时,必须严格保证车床主轴每转一周,刀架移动一个导程。

8)车特形面时,对要求不高的特形面,可以同时转动中、小滑板手柄,通过纵、横进给运动的配合来加工出所需要的特形面。

对于精度和形状要求较高的特形面,应采用成形车刀(将刀刃磨成与特形面截面形状相符的形状)。工件作旋转运动,成形车刀作横向移动(图2-9),就可以车出特形面。

图2-8 车螺纹

图2-9 用成形车刀车特形面

车床的种类很多,其中卧式车床的通用性好,应用最为广泛。在模具制造中卧式车床主要用于加工凸模、凹模、导柱、导套、顶杆、型芯和模柄等零件。

工件的加工通常经过粗车、半精车和精车等工序而达到要求。根据模具零件的精度要求,车削一般是外旋转表面加工的中间工序,或作为最终工序。

车削加工是圆柱形零件的常用加工方法。车削加工一般可分为四种:粗车、半精车、精车和精细车。

粗车:主要用于零件的粗加工,作用是去除工件上的大部分加工余量和表层硬皮,为后续加工做准备。加工余量为1.5～2mm,加工后的尺寸精度可达IT11～IT13,表面粗糙度Ra值可达12.5～50μm。

半精车:在粗车的基础上对零件进行半精加工,进一步减少加工余量,降低表面粗糙度,加工余量为0.8～1.5mm,加工尺寸精度可达IT8～IT10,表面粗糙度Ra值可达3.2～6.3μm,一般可用作中等精度要求零件的终加工工序。

精车:在半精车的基础上对零件进行精加工,加工余量为0.5～0.8mm,加工后的尺寸精度可达IT7～IT8,表面粗糙度Ra值可达1.6～3.2μm。

精细车:主要用于非铁金属的精加工。加工余量小于0.3mm,加工后的尺寸精度可达IT6～IT7,表面粗糙度Ra值可达0.32～1.25μm。

(2)磨削加工 磨削加工是用高速回转的砂轮或其他磨具以给定的背吃刀量(或称切深),对工件进行加工的方法。根据工件被加工表面的形状和砂轮与工件之间的相对运动,磨削分为外圆磨削、内圆磨削、平面磨削和无心磨削等几种主要加工类型。此外,还有对凸轮、螺纹、齿轮等零件进行磨削加工的专用磨床。

磨削加工与其他切削加工相比,有以下特点:能加工硬度很高的材料,如淬硬钢、硬质合金、玻璃、陶瓷等；能获得很高的加工精度和很小的表面粗糙度。

组成砂轮的砂粒几何形状不规则,多数砂粒呈负前角,且磨削速度高,工件材料硬,因此磨削过程中产生大量的切削热,使磨削温度升高。故磨削需要进行充分的冷却润滑,以提高加工表面的质量和生产效率。

磨削加工一般是粗加工或半精加工后的最后一道工序,故磨削加工往往在很大程度上影响着机械产品的质量。

1)为了达到模具的尺寸精度和表面粗糙度等要求,有许多模具零件必须经过外圆磨削加工。

外圆磨床主要用于各种零件的外圆加工,如圆形凸模、导柱、导套和顶杆等零件的外圆磨削。其加工方式是以高速旋转的砂轮和低速旋转的工件进行磨削,工件相对于砂轮作纵向往复运动。外圆磨削的尺寸精度可达IT5～IT6,表面粗糙度值Ra为0.2～0.8μm,若采用高光洁磨削工艺,表面粗糙度Ra值可达0.025μm。磨削加工一般既可以用于零件的粗加工又可以用于零件的精加工,是外圆表面精加工的主要加工方法,特别适用于淬硬性材料的粗、精加工。

外圆磨削用砂轮的外圆周面来磨削工件的外回转表面,如图2-10所示。它不仅能加工圆柱面,还能加工圆锥面、端面(台阶部分)、球面和特殊形状的外表面等。这种磨削方式按照不同的进给方向又可分为纵磨法和横磨法两种形式。

图2-10 外圆磨削加工的各种方式

①采用纵磨法磨削外圆时,砂轮的高速旋转为主运动。工件作圆周进给运动,同时随工作台沿工件轴向作纵向进给运动。每单次行程或每往复行程终了时,砂轮作周期性的横向进给,从而逐渐磨去工件径向的全部磨削余量。采用纵磨法时,每次的横向进给量小,磨削力小,散热条件好,并且能以光磨的次数来提高工件的磨削精度和表面质量,因而加工质量高,是目前生产中使用最广泛的一种磨削方法。

②采用横磨法磨削外圆时,砂轮宽度比工件的磨削宽度大,工件不需要作纵向进给运动,砂轮以缓慢的速度连续或断续地沿工件径向作横向进给运动,直至达到工件尺寸要求为止。横磨法因砂轮宽度大,一次行程就可完成磨削加工过程,所以加工效率高,同时它也适用于成形磨削。然而,在磨削过程中砂轮与工件接触面积大。磨削力大,必须使用功率大、刚性好的磨床。此外,磨削热集中、磨削温度高,势必影响工件的表面质量,必须给予充分的切削液来降低磨削温度。

在外圆磨床上加工外圆、台阶端面和外圆锥面的磨削工艺要点见表2-1。

表2-1 磨削工艺要点

(续)

2)内圆磨削是指用砂轮磨削工件内孔的磨削方式。它可以在专用的内圆磨床上进行,也能够在具备内圆磨头的万能外圆磨床上实现。内圆磨削可以分为普通内圆磨削、无心内圆磨削和砂轮作行星运动的磨削几种方式。

与外圆磨削相比,内圆磨削所用的砂轮和砂轮轴的直径都比较小。为了获得所要求的砂轮线速度,就必须提高砂轮主轴的转速,故容易发生振动,影响工件的表面质量。此外,由于内圆磨削时砂轮与工件的接触面积大,发热量集中,冷却条件差以及工件热变形大,特别是砂轮主轴刚性差,易弯曲变形,所以内圆磨削不如外圆磨削的加工精度高。在实际生产中,常采用减少横向进给量、增加光磨次数等措施来提高内孔的加工质量。

3)平面磨削常见方式有四种,如图2-11所示。工件安装在具有电磁吸盘的矩形或圆形工作台上作纵向往复直线运动或圆周进给运动。由于砂轮宽度的限制,需要砂轮沿轴线方向作横向进给运动。为了逐步地切除全部余量,砂轮还需要周期性地沿垂直于工件被磨削表面的方向进给。

图2-11 平面磨削方式

a)卧轴矩台平面磨床磨削 b)卧轴圆台平面磨床磨削 c)立轴圆台平面磨床磨削 d)立轴矩台平面磨床磨削

图2-11a、b属于圆周磨削。这时砂轮与工件的接触面积小,磨削力小,排屑及冷却条件好,工件受热变形小,且砂轮磨损均匀,所以加工精度较高。然而,砂轮主轴呈悬臂状态,刚性差,不能采用较大的磨削用量,生产效率较低。

图2-11c、d属于端面磨削,砂轮与工件的接触面积大,同时参加磨削的磨粒多。另外磨床工作时主轴承受压力,刚性较好,允许采用较大的磨削用量,故生产效率高。但是,在磨削过程中,磨削力大,发热量大,冷却条件差,排屑不畅,造成工件的热变形较大,且砂轮端面沿径向各点的线速度不等,使砂轮磨损不均匀,所以这种磨削方法的加工精度不高。

(3)孔加工 在实体材料上加工出孔或扩大已有孔的刀具称为孔加工刀具,如麻花钻、中心钻、扁钻、深孔钻等,它们可以在实体材料上加工出孔,而铰刀、扩孔钻、镗刀等可以在已有孔的材料上进行扩孔加工。

孔加工刀具的特点是:大部分孔加工刀具为定尺寸刀具,刀具本身的尺寸精度和形状精度不可避免地对孔的加工精度有重要的影响。由于孔加工刀具的尺寸受到被加工孔直径的限制,刀具横截面尺寸较小,特别是用于加工小直径孔和深径比(孔的深度与直径之比)较大的孔的刀具,其横截面尺寸更小,所以刀具刚性差,切削不稳定,易产生振动。孔加工刀具是在工件已加工表面的包围之中进行切削加工的,切削呈封闭或半封闭的状态,因此排屑困难,切削液不易进入切削区,难以观察切削过程中的实际情况,这对工件质量、刀具寿命都将产生不利的影响。

根据以上所述,加工一个孔的难度要比加工外圆大得多。孔加工刀具的材料、结构、几何要素等将会直接影响被加工孔的质量。

1)在钻床上进行钻削加工时,刀具安装在机床主轴的前端,工件用夹具或直接固定在机床工作台上(在较大而笨重的工件上钻小孔时可不必夹紧)。主运动是钻床主轴带动刀具的旋转运动,进给运动是主轴的轴向移动。

钻床的加工范围较广。在钻床上采用不同的刀具,可以完成钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪钻埋头孔、修刮端面和镗孔等工作(图2-12)。

图2-12 钻床上常用的加工方法

a)钻孔 b)扩孔 c)铰孔 d)攻螺纹 e)锪钻柱形埋头孔 f)锪钻锥形埋头孔

钻削加工的特点是:钻削主要用于孔加工；钻孔是一种半封闭式切削,切屑变形大,排屑困难,而且难于冷却润滑,故钻削温度较高；钻削力较大,钻头容易磨损。

经常需要在各类机器零件上钻孔,因此钻削的应用还是很广泛的。但由于钻削的精度较低,表面较粗糙,一般加工精度在IT10以下,表面粗糙度Ra值大于12.5μm,生产效率也比较低。因此,钻孔主要用于粗加工,例如精度和表面粗糙度要求不高的螺钉孔、油孔和螺纹底孔等。但精度和表面粗糙度要求较高的孔,也要以钻孔作为预加工工序。单件、小批生产中,中小型工件上的小孔(一般D<13mm)常用台式钻床加工,中小型工件上直径较大的孔(一般D<50mm)常用立式钻床加工；大中型工件上的孔应采用摇臂钻床加工；回转体工件上的孔多在车床上加工。

2)扩孔是用于扩大孔径、提高孔质量的一种孔加工方法。它可用于孔的最终加工或铰孔、磨孔前的预加工。扩孔的加工精度为IT9～IT10级,表面粗糙度Ra值为3.2～6.3μm。

3)铰孔用于中小直径孔的半精加工和精加工。铰刀加工时加工余量小,刀具齿数多、刚性和导向性好,铰孔的加工精度可达IT6～IT7级,甚至IT5级。表面粗糙度Ra值可达0.4～1.6μm,所以得到广泛应用。

4)攻螺纹是用丝锥在光孔内加工出内螺纹的方法。丝锥由切削部分、校准部分和柄部组成。在钻床上攻螺纹时,柄部传递机床的转矩,切削完毕钻床主轴需要立即反转,用以退出丝锥。

图2-13 板牙

用板牙在圆杆表面上切出完整的螺纹,称为套螺纹。板牙的结构如图2-13所示,可任选一面套螺纹。(www.xing528.com)

5)镗孔是一种应用非常广泛的孔加工方法。它可以用于孔的粗加工、半精加工和精加工,可以用于加工通孔和不通孔。对工件材料的适应范围也很广,一般非铁金属、灰铸铁和结构钢等都可以镗削。镗孔可以在各种镗床上进行,也可以在卧式车床、回轮车床或转塔车床、铣床和数控机床、加工中心上进行。与其他孔加工方法相比,镗孔的一个突出的优点是,可以用一种镗刀加工一定范围内各种不同直径的孔,尤其是对于直径很大的孔,它几乎是可供选择的唯一方法。此外,镗孔可以修正上一工序所产生的孔的相互位置误差,这一点是其他很多孔加工方法所难以做到的。

镗孔的加工精度一般为IT7～IT9级,表面粗糙度Ra值为0.8～6.3μm。如在坐标镗床、金刚石镗床等高精度机床上镗孔,加工精度可达IT6以上,表面粗糙度Ra值一般为0.8～1.6μm,用超硬刀具材料对铜、铝及其合金进行精密镗削时,表面粗糙度Ra值可达0.2μm。

由于镗刀和镗杆的截面尺寸及长度受到所镗孔直径和深度的限制,所以镗刀(及镗杆)的刚性比较差,容易产生变形和振动,加之切削液的注入和排屑困难,以及观察和测量的不便,所以生产效率较低,但在单件和中、小批生产中,仍是一种经济的应用广泛的加工方法。

(4)机床夹具 现代自动化生产中,数控机床的应用已越来越广泛。数控机床夹具必须适应数控机床的高精度、高效率、多方向同时加工、数字程序控制及单件小批生产的特点。为此,对数控机床夹具提出了一系列新的要求:推行标准化、系列化和通用化；发展组合夹具和拼装夹具,降低生产成本；提高精度；提高夹具的高效自动化水平。

根据所使用机床的不同,用于数控机床的通用夹具通常可分为以下几种。

1)数控车床夹具主要有自定心卡盘、单动卡盘、花盘等。

自定心卡盘的构造如图2-14所示,可自动定心,装夹方便,应用较广,但它的夹紧力较小,不便于夹持外形不规则的工件。

单动卡盘的构造如图2-15所示,其四个爪都可单独移动,安装工件时需要找正,夹紧力大,适用于装夹毛坯及截面形状不规则和不对称的较重、较大的工件。

图2-14 自定心卡盘的构造

图2-15 单动卡盘的构造

1—卡盘体 2—卡爪 3—丝杆

图2-16 平口钳的构造

1—底座 2—固定钳口 3—活动钳口 4—螺杆

通常用花盘装夹不对称和形状复杂的工件,装夹工件时需要反复校正和平衡。

2)数控铣床常用的夹具是平口钳,先把平口钳固定在工作台上,找正钳口,再把工件装夹在平口钳上,这种方式装夹方便,应用广泛,适用于装夹形状规则的小型工件,平口钳的构造如图2-16所示。

3)数控回转工作台是各类数控铣床和加工中心的理想配套附件,有立式工作台、卧式工作台和立卧两用回转工作台等不同类型的产品。立卧两用回转工作台在使用过程中可分别以立式和水平两种方式安装于主机工作台上。工作台工作时,利用主机的控制系统或专门配套的控制系统,完成与主机相协调的各种必需的分度回转运动。

为了扩大加工范围,提高生产效率,加工中心除了沿X、Y、Z三个坐标轴的直线进给运动之外,往往还有A、B、C三个回转坐标轴的圆周进给运动。数控回转工作台作为机床的一个旋转坐标轴由数控装置控制,并且可以与其他坐标联动,使主轴上的刀具能加工到工件除安装面及顶面以外的周边。回转工作台除了用来进行各种圆弧加工或与直线坐标进给联动进行曲面加工以外,还可以实现精确的自动分度。因此回转工作台已成为加工中心一个不可缺少的部件。

4)组合夹具是一种标准化、系列化、通用化程度很高的工艺装备,我国目前已基本普及。组合夹具由一套预先制造好的不同形状、不同规格、不同尺寸的标准元件及部件组装而成。

组合夹具一般是为某一工件的某一工序组装的专用夹具,也可以组装成通用可调夹具或成组夹具。组合夹具适用于各类机床,但以钻模和车床夹具用得最多。

组合夹具把专用夹具的设计、制造、使用、报废的单向过程变为组装、拆散、清洗入库、再组装的循环过程。可用几小时的组装周期代替几个月的设计制造周期,从而缩短了生产周期；节省了工时和材料,降低了生产成本；还可减小夹具库房面积,有利于管理。

组合夹具的元件精度高、耐磨,并且实现了完全互换,元件精度一般为IT6～IT7级。用组合夹具加工的工件,位置精度一般可达IT8～IT9级,若精心调整,可以达到IT7级。

由于组合夹具有很多优点,又特别适用于新产品试制和多品种小批量生产,所以近年来发展迅速,应用较广。组合夹具的主要缺点是体积较大,刚性较差,一次投资多,成本高,这使组合夹具的推广应用受到一定限制。

组合夹具分为槽系和孔系两大类。

①为了适应不同工厂、不同产品的需要,槽系组合夹具分大、中、小型三种规格。图2-17所示为钻盘类零件径向孔的组合夹具。

图2-17 钻盘类零件径向孔的组合夹具

1—基础件 2—支承件 3—定位件 4—导向件 5—夹紧件 6—紧固件 7—其他件 8—合件

②图2-18所示为孔系组合夹具组装示意图。元件与元件间用两个销钉定位,一个螺钉紧固。定位孔孔径有10mm、12mm、16mm、24mm四个规格,相应的孔距为30mm、40mm、50mm、80mm,孔径公差为H7,孔距极限偏差为±0.01mm。

图2-18 孔系组合夹具组装示意图

孔系组合夹具的元件每面用两圆柱销定位,属于允许使用的过定位。其定位精度高,刚性比槽系组合夹具好,组装可靠,体积小,元件的工艺性好,成本低,可用作数控机床夹具。但组装时元件的位置不能随意调节,常用偏心销钉或部分开槽元件进行弥补。

4.主要表面加工方案的选择

导柱和导套主要是外圆柱面和内孔加工,为获得所要求的精度和表面粗糙度,外圆柱面和孔的加工方案及加工精度可参考表2-2和表2-3。

表2-2 外圆柱面的加工方案及加工精度

(续)

表2-3 孔的加工方案及加工精度

图2-2所示冲模标准导柱和导套的主要加工面及拟订的加工方案包括:

1)ϕ32r6,Ra=0.4μm,粗车—半精车—粗磨—精磨。

2)ϕ32r6,Ra=0.1μm,粗车—半精车—磨削—精磨—研磨。

3)外圆,ϕ45r6,Ra=0.4μm,粗车—半精车—粗磨—精磨。

4)内孔,ϕ32h7,Ra=0.2μm,钻—粗镗—精镗—粗磨—精磨—研磨。

5.工艺路线的拟订

导柱拟订路线一:双顶尖法。下料—车端面、钻中心孔—车外圆—热处理—研中心孔—磨削—研磨。

导柱拟订路线二:工艺夹头法。下料—车端面、钻中心孔—车外圆—热处理—研中心孔—磨削—研磨—线切割。

在导柱的加工过程中,外圆柱面的车削和磨削都是以两端的中心孔定位的,这样可使外圆柱面的设计基准与工艺基准重合,并使各主要工序的定位基准统一,易于保证外圆柱面间的位置精度和使各磨削表面都有均匀的磨削余量。由于要用中心孔定位,因此在外圆柱面进行车削和磨削之前总是先加工中心孔,以便为后续工序提供可靠的定位基准。所以,优先选择路线一。

导套拟订路线:下料—车端面、内孔、外圆—热处理—磨内、外圆—研内孔。

图2-19 中心孔的圆度误差使工件产生圆度误差

6.工艺实施

基准重合、统一:以中心孔定位。

导柱中心孔的修正:可采用磨、研磨和挤压方法。

中心孔的形状精度和同轴度对加工质量有直接影响,特别是加工精度要求高的轴类零件时,保证中心孔与顶尖之间的良好配合是十分重要的。若中心孔有较大的同轴度误差,将导致中心孔和顶尖不能良好接触,影响加工精度,尤其是当中心孔出现圆度误差时,直接反映到工件上是工件也产生圆度误差,如图2-19所示。

导柱在热处理后修正中心孔,目的在于消除中心孔在热处理过程中可能产生的变形和其他缺陷,使磨削外圆柱面时能获得精确定位,以保证外圆柱面的形状和位置精度要求。修正中心孔可以采用磨、研磨和挤压等方法,可以在车床、钻床或专用机床上进行。图2-20所示为在车床上用磨削方法修正中心孔。可在被磨削的中心孔处加入少量煤油或机油,手持工件进行磨削。用这种方法修正中心孔效率高,质量较好；但砂轮磨损快,需要经常修整。

用研磨法修整中心孔,是用锥形的铸铁研磨头代替锥形砂轮,在被研磨的中心孔表面加研磨剂进行研磨。如果用一个与磨削外圆的磨床顶尖相同的铸铁顶尖作为研磨工具,将铸铁顶尖和磨床顶尖一起磨出60°圆锥角后研磨出中心孔,则可保证中心孔和磨床顶尖达到良好配合,能磨削出圆度和同轴度误差不超过0.002mm的外圆柱面。

图2-20 用磨削方法修正中心孔

1—自定心卡盘 2—砂轮 3—工件 4—尾顶尖

图2-21所示为挤压中心孔的硬质合金多棱顶尖。挤压时多棱顶尖装在车床主轴的锥孔内,其操作和磨顶尖孔相类似,利用车床的尾顶尖将工件压向多棱顶尖,通过多棱顶尖的挤压作用来修正中心孔的几何误差。此法生产效率极高(只需要几秒钟),但质量稍差,一般用于修正精度要求不高的顶尖孔。

磨削导套时正确选择定位基准,对保证内、外圆柱面的同轴度是十分重要的。可以先磨好内孔,再把导套装在专门设计的锥度心轴上,如图2-22所示,以心轴两端的中心孔定位(使定位基准和设计基准重合),借助心轴和导套间的摩擦力带动工件旋转,从而实现磨削外圆柱面。这种操作能获得较高的同轴度,并可使操作过程简化,生产效率提高。这种心轴应具有高的制造精度,其锥度在1∶5000～1∶1000的范围内选取,硬度在60HRC以上。

图2-21 多棱顶尖

图2-22 用小锥度心轴安装导套

1—导套 2—心轴

导柱和导套研磨加工的目的在于进一步提高被加工表面的质量,以达到设计要求。在生产数量大的情况下(如专门从事模架生产),可以在专用研磨机床上研磨；单件小批生产,可以采用简单的研磨工具(图2-23和图2-24),在普通车床上进行研磨。研磨时将导柱安装在车床上,由主轴带动旋转,在导柱表面均匀地涂上一层研磨剂,然后套上研磨工具并用手将其握住,作轴线方向的往复直线运动。研磨导套与研磨导柱相类似,由主轴带动研磨工具旋转,手握套在研磨工具上的导套,作轴线方向的往复直线运动。调节研磨工具上的调整螺钉和调整螺母,可以调整研磨套的直径,以控制研磨量的大小。

图2-23 导柱研磨工具

1—研磨架 2—研磨套 3—限动螺钉 4—调整螺钉

图2-24 导套研磨工具

1—锥度心轴 2—研磨套 3—调整螺母 4—调整螺钉

磨削和研磨导套孔时常见的缺陷是喇叭口(孔的尺寸两端大中间小),造成这种缺陷的原因来自以下两方面:

图2-25 磨孔时喇叭口的产生

1)磨削内孔时,若砂轮完全处在孔内(如图2-25中实线所示),则砂轮与孔壁的轴向接触长度最大,磨杆所受的径向推力也最大,由于刚度原因,它所产生的径向弯曲位移使磨削深度减小,孔径相应变小。当砂轮沿轴向往复运动到两端孔口部位时,砂轮必将超越两端口,径向推力减小,磨杆产生回弹,使孔径增大。要减小喇叭口,就要合理控制砂轮相对孔口端面的超越距离,以便使孔的加工精度达到规定的技术要求。

2)研磨时工件的往复运动使磨料在孔口处堆积,在孔口处切削作用增强。所以,在研磨过程中应及时清除堆积在孔口处的研磨剂,以防止和减轻这种缺陷的产生。

研磨导柱和导套用的研磨套和研磨棒一般用铸铁制造。研磨剂用氧化铝或氧化铬(磨料)与机油或煤油(磨液)混合而成。

按被研磨表面的尺寸大小和要求,一般导柱和导套的研磨余量为0.01～0.02mm。

将导柱、导套的工艺过程进行适当归纳,大致可划分成如下几个加工阶段:备料阶段(获得一定尺寸的毛坯)→粗加工和半精加工阶段(去除毛坯的大部分余量,使其接近或达到零件的最终尺寸)→热处理阶段(达到需要硬度)→精加工阶段→光整加工阶段(使某些表面的表面粗糙度达到设计要求)。

在各加工阶段中应划分多少工序,零件在加工中应采用什么工艺方法和设备等,应根据生产类型、零件的形状、尺寸大小、零件的结构工艺性以及工厂的设备技术状况等条件综合考虑。在不同的生产条件下,加工同一零件所采用的加工设备、工序的划分也不一定相同。

通过以上分析,导柱和导套的加工工艺路线见表2-4和表2-5。

表2-4 导柱的加工工艺路线

表2-5 导套的加工工艺路线