内孔加工与外圆表面加工,其切削原理类同,而内孔表面的加工方法则比较复杂,选择时要考虑零件结构特点、孔径大小、长径比、表面粗糙度和加工精度要求以及生产规模等各种因素。加工内孔表面时,刀具尺寸受被加工孔径限制,刀杆细、刚性差,不能采用较大的切削用量;同时,刀具处于被加工孔的包围之中,切削液很难进入切削区,散热、冷却、排屑条件差,测量也不方便。因此,同等精度要求,内孔表面较外圆表面加工困难多,需要的工序多,相应成本也高些。
内孔表面的加工方法很多,切削加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、镗孔、拉孔、研磨、珩磨、滚压等;特种加工孔的方法有电火花穿孔、超声波穿孔和激光打孔等。
钻孔、锪孔用于粗加工;扩孔、车孔、镗孔用于半精加工或精加工;铰孔、磨孔、拉孔用于精加工;珩磨、研磨、滚压主要用于高精度加工。特种加工方法主要用于加工各种特殊的难加工材料上的孔。其中电火花穿孔主要加工高硬导电材料如淬火钢、硬质合金和人造聚晶金刚石上的型孔、小孔和深孔;超声波穿孔主要加工各种又硬又脆的非金属材料,如玻璃、陶瓷和金刚石上的型孔、小孔和深孔;激光打孔可加工各种材料,尤其是难加工材料上的小孔和微孔(如钻石上的小孔)。
孔加工的常用设备有:钻床、车床、铣床、镗床、拉床、内圆磨床、万能外圆磨床、研磨机、珩磨机以及电火花成形机床、超声波加工机床、激光加工机床等。
1.3.3.1 钻孔
钻孔是采用钻头在实心材料上加工孔的一种方法。常采用的钻头是麻花钻头,为排出大量切屑,麻花钻具有较大容屑空间的排屑槽,因而刚度与强度受很大削弱,加工内孔的精度低,表面粗糙度粗。一般钻孔后精度达IT12级左右,表面粗糙度Ra达80~20μm。因此,钻孔主要用于精度低于IT11级以下的孔加工,或用作精度要求较高的孔的预加工。
钻孔时钻头容易产生偏斜,从而导致被加工孔的轴心线歪斜。为防止和减少钻头的偏斜,工艺上常采用下列措施:
(1)钻孔前先加工孔的端面,以保证端面与钻头轴心线垂直。
(2)先采用90°顶角直径大而且长度较短的钻头预钻一个凹坑,以引导钻头钻削,此方法多用于转塔车床和自动车床,防止钻偏。
(3)仔细刃磨钻头,使其切削刃对称。
(4)钻小孔或深孔时应采用较小的进给量。
(5)采用工件回转的钻削方式,注意排屑和切削液的合理使用。
钻孔直径一般不超过75mm,对于孔径超过35mm的孔,宜分两次钻削。第一次钻孔直径约为第二次的0.5~0.7倍。
1.3.3.2 扩孔
扩孔是采用扩孔钻对已钻出、铸出或锻出孔的进一步加工的方法。扩孔时,切削深度较小,排屑容易,加之扩孔钻刚性较好,刀齿较多,因而扩孔精度和表面粗糙度均比钻孔好。扩孔的加工精度一般可达IT10~IT11,表面粗糙度Ra为6.3~3.2μm。此外,扩孔还能纠正被加工孔的轴心线歪斜。因此,扩孔常作为精加工(如铰孔)前的准备工序,也可作为要求不高的孔的终加工工序。
扩孔余量一般为孔径的1/8左右,因扩孔钻的刀齿较多,故扩孔的走刀量一般较大(0.4~2m/r),生产率高。对于孔径大于50mm的孔,扩孔应用较少,而多采用镗孔。
1.3.3.3 铰孔
铰孔是对未淬硬孔进行精加工的一种方法。铰孔时,由于余量较小,切削速度较低。铰刀刀齿较多,刚性好而且制造精确,加之排屑冷却润滑条件较好等,铰孔后孔本身质量得到提高,孔径尺寸精度一般为IT7~IT9级,手铰可达IT6级,表面粗糙度Ra为2.3~0.32μm。
铰孔主要用于加工中小尺寸的孔,孔的直径范围一般为φ3~φ150mm。铰孔对纠正孔的位置误差的能力很差,因此,孔的有关位置精度应由铰孔前的预加工工序保证。此外,铰孔不宜于加工短孔、深孔和断续孔。
1.3.3.4 镗孔
镗孔是在扩孔的基础上发展而成的一种常用的孔加工方法,可以作为粗加工,也可作为精加工,加工范围很广。对于小批生产中的非标准孔,大直径孔、精确的短孔以及盲孔、有色金属孔等一般多采用镗孔。镗孔可以在车床、镗床和数控机床上进行,能获得的尺寸精度为IT6~IT8级,表面粗糙度Ra为3.2~0.4μm。镗孔刀具(镗杆与镗刀)因受孔径尺寸的限制(特别是小直径深孔),一般刚性较差,镗孔时容易产生振动,生产率较低。但是由于不需要专用的尺寸刀具(如铰刀),镗刀结构简单,又可在多种机床上进行镗孔,故单件小批生产中,镗孔是较经济的方法。此外,镗孔能够修正前工序加工所导致的轴心线歪斜和偏移,从而可以提高位置精度。
1.3.3.5 磨孔
采用磨头对淬火孔进行孔的精加工方法,一般在内圆磨床上进行。由于内孔磨削的工作条件较差,尺寸精度和表面粗糙度均不如外圆磨削。内孔磨削的尺寸精度一般为IT6~IT7级,表面粗糙度Ra达0.2~0.1μm。加工范围较广,大孔直径受机床规格的限制;小孔直径将受砂轮直径的影响,因而不能太小,若采用风动磨头,最小磨削直径可达1mm左右。从孔的结构形状上看,它既可磨通孔、阶梯孔等圆柱形孔,又可磨锥孔、内滚道或成形滚道等。如图1-17所示。
内孔磨削的加工方法,对于中小型旋转体零件一般均在内圆磨床或万能外圆磨床上进行。这时,工件回转而砂轮轴仅自转。对于重量大、形状不对称的零件内孔,可采用行星式内圆磨削,这时,工件固定而砂轮既自转又回转(公转),如图1-18所示。对于大型薄壁零件,可采用无心内圆磨削,其加工方式如图1-19所示。工件由支持轮支持,压紧轮压紧,并由导轮带动旋转。砂轮轴自转而不回转。
内圆磨削原理与外圆磨削一样,但内圆磨削工作条件不开敞,因而有下列一些特点:
图1-17 内圆磨削工艺范围
(1)砂轮直径D受到工件孔径d的限制(D=0.5~0.9d),尺寸小,易磨损,需经常修整和更换,影响了磨削生产效率。
(2)磨削速度低这是由于砂轮直径较小,即使砂轮转速已高达每分钟几万转,要达到砂轮圆周速度25~30m/s也是十分困难的,因此内圆磨削速度要比外圆磨削低得多,磨削效率低,表面粗糙度也粗。为了提高磨削速度,近年来我国试制成功12000r/min的高频电动磨头及100000r/min的风动磨头,以便磨削直径为1~2mm的小孔。
图1-18 行星式内圆磨削原理图
图1-19 无心内圆磨削原理图
(3)砂轮轴受到工件孔径与长度的限制,刚性差,容易弯曲变形与振动,从而影响加工精度和表面粗糙度。
(4)砂轮与工件接触面积大,单位面积压力小,砂轮显得硬,易发生烧伤,要采用较软的砂轮。
(5)切削液不易进入磨削区,磨削困难,因而对于脆性材料为了排屑方便,有时采用干磨。
虽然内圆磨削有以上一些缺点,但仍是一种常用的精加工孔的方法。特别对于淬硬的孔。断续孔(带键槽或花键槽的孔)和长度很短的精密孔,更是主要的精加工方法。
1.3.3.6 深孔加工
一般将孔的长度L与孔径D之比(L/D)大于5的孔称为深孔。深孔加工与一般孔加工相比较,生产率较低,难度大。
1.深孔加工的工艺特点
由于零件较长,工件安装常用“一夹一托”方式(见图1-20),孔的粗加工多选用深孔钻削或镗削(拉镗或推镗),对要求较高的孔则采用铰削(浮动铰削)、珩磨或滚压等工艺方法。
深孔加工存在的问题:
(1)由于深孔刀具一般都比较细长,强度和刚性较差,从而将导致加工的孔轴心线歪斜,加工中也容易发生引偏和振动。
(2)刀具的冷却散热条件差,切削温度升高会使刀具的耐用度降低。
(3)切屑排出困难,不仅会划伤已加工表面,严重时会引起刀具崩刃甚至折断。
针对上述三方面问题,工艺上常采用如下措施:
(1)为解决刀具引偏,宜采取工件旋转的方式及改进刀具导向结构。
(2)为解决散热和排屑,采用压力输送切削液以冷却刀具和排出切屑;同时改进刀具结构,使其既能有一定压力的切削液输入和断屑,又有利于切屑的顺利排出。
2.深孔钻削方法
在单件小批生产中,深孔钻削常采用加长麻花钻在普通车床或转塔车床上进行。为了排出切屑和冷却刀具,钻头每进一段不长的距离即需由孔内退出。深孔加工中,钻头的这种频繁进退,既影响钻孔效率,又增加工人劳动强度。
在成批和大量生产中,深孔钻削宜采用深孔钻头在专用深孔钻床(见图1-20)上进行,图(a)中是一种内排屑方式的深孔钻削示意图,图(b)中是一种外排屑方式的深孔钻削示意图。
图1-20 深孔加工示意图
3.深孔精加工
经过钻削的深孔,若需要进一步提高孔的尺寸精度和直线度,以及使表面粗糙细化等,可采用镗刀头镗孔和浮动镗孔(浮动铰孔)。
深孔镗削与一般镗削不同,它所采用的机床是深孔钻床,在钻杆上装上深孔镗头(螺纹连接),如图1-21所示。其结构是前后均有导向块,前导向块是由两块硬质合金组成。后导向块由四块硬质合金组成,镗刀尺寸用对刀块调整其尺寸。前导向块轴向位置应在刀尖后面2mm左右。这种镗刀的进给方式是采用推镗前排屑方式,改变了过去拉镗方法,因为拉镗时虽然刀杆受力(拉力)状态较好,但安装工件、调整尺寸都比较困难,生产率低。
图1-21 深孔镗头
1—对刀块2—前导向块3—调节螺钉4—后导向块5—刀体
浮动镗孔采用的设备仍然是钻削深孔的整套设备,只需取下深孔钻头换上深孔铰刀头。深孔铰刀头的结构如图1-22所示。浮动镗刀块在刀体长方形孔内可以自由的滑动。
浮动镗孔的特点是:消除了由于机床及刀具等误差引起的孔尺寸不稳定;由于镗刀块浮动,并且处于工件旋转的情况,刀块具有自动对中性;刀块导向良好。图1-21中导向块为夹布胶木(或白桦木),有一定弹性,这种材料的导向块,既可避免擦伤已加工表面,又可自动补偿数次铰孔后直径的磨损,维持必要的导向要求。导向块呈台阶形,在调整导向块时,前导向块应与孔紧配,后导向块应略大于镗刀块尺寸,工作时能自动磨去而保持较准确的导向精度。
1.3.3.7 内孔的精密加工
当套筒零件内孔加工精度要求很高和表面粗糙度要求很细时,内孔精加工之后还需要进行精密加工。常用的精密加工有精细镗孔、珩磨、研磨、滚压等。研磨多用于手工操作,工人劳动强度较大,通常用于批量不大且直径较小的孔。而精细镗、珩磨、滚压由于加工质量和生产率都比较高,应用比较广泛。
1.精细镗
图1-22 深孔铰刀头
螺钉2—导向块3—刀体4—楔形块5—调节螺母6—锁紧螺母7—接头
精细镗由于最初是使用金刚石作刀具材料,所以又称金刚镗。这种方法常用于有色金属合金及铸铁的套筒内孔精密加工,柴油机连杆和汽缸套加工中应用较多。为获得高的加工精度和低的表面粗糙度要求,常采用精度高、刚性好和具有高转速的金刚镗床。所采用的刀具是选用颗粒细而耐磨的金刚石和硬质合金,经过刃磨和研磨获得锋利的刃口。精细镗孔中,加工余量较小,高速切削下切去截面很小的切屑。由于切削力很小,故尺寸精度能达到IT5级,表面粗糙度Ra达0.4~0.2μm,孔的几何形状误差小于3~5μm。
镗削精密孔时,为方便于调刀,可采用微调镗刀头,以节省对刀时间,保证孔径尺寸。图1-23所示就是一种带有游标刻度盘的微调镗刀,刀杆4上夹有可转位刀片。
图1-23 微调镗刀
—刻度导套4—微调刀杆5—刀片6—垫圈7—夹紧螺钉8—弹簧9—键
刀杆4上有精密的小螺距螺纹。微调时,半松开夹紧螺钉7,用扳手旋转套筒3,刀杆就可作微量进给和退出。键9保证刀杆4只作移动。最后将夹紧螺钉锁紧,这种微调镗刀的刻度盘值可达到2.5μm。
2.研磨
研磨孔的原理与研磨外圆相同。
研具通常是采用铸铁制的心棒,表面开槽以贮存研磨剂。图1-24为研孔用的研具,图(a)中为铸铁粗研具,棒的直径可用螺钉调节;图(b)中为精研用的研具,用低碳钢制成。(www.xing528.com)
内孔研磨的工艺特点:
图1-24 研磨棒
(1)尺寸精度可达IT6级以上;表面粗糙度Ra为0.1~0.01μm。
(2)孔的位置精度只能由前面工序保证。
(3)生产率低,研磨之前孔必须经过磨削、精铰或精镗等工序,对中小尺寸孔,研磨加工余量约为0.025mm。
3.珩磨
珩磨是用4~6根砂条组成的珩磨头(见图1-25)对内孔进行光整加工。珩磨时,砂条上的磨粒以一定的压力、较低的速度对工件表面进行磨削、挤压和刮擦。砂条做旋转运动和上下往复运动,使砂条上的磨粒在孔表面所形成轨迹成为交叉而不重复的网纹(见图1-26),与内孔磨削相比,珩磨参加切削的磨粒多,加在每粒磨粒上的切削力非常小。珩磨的切速低,仅为砂轮磨削速度的几十分之一,在珩磨过程中又施加大量的冷却液,使工件表面得到充分冷却,不易烧伤,加工变形层薄,故能得到较低的表面粗糙度。
图1-25 利用螺纹调压的珩磨头
1—本体2—调整3—砂条座4—顶块5—砂条6—弹簧箍7—弹簧8—螺母
珩磨头与机床主轴采用浮动连接,以保证余量均匀,由于砂条很长,珩磨时工件的凸出部先与砂条接触,接触压力较大,使凸出部分很快被磨去,直至修正到工件表面与砂条全部接触。因此,珩磨能够修正前道工序产生的几何形状误差和表面波度误差(见图1-27),但不能修正轴线位置误差。
图1-26 磨粒在孔表面上形成的轨迹
珩磨不但生产率高,并且加工精度也很高,尺寸精度可达IT5~IT6级,表面粗糙度Ra可达0.8~0.1μm,并能修正孔的几何形状偏差。
为进一步提高珩磨生产率,珩磨工艺朝着强力珩磨、自动控制尺寸的自动珩磨、电解珩磨和超声波珩磨等方向发展。
珩磨的应用范围很广,可加工铸铁,淬硬或不淬硬的钢件,但不宜加工易堵塞油石的韧性金属零件,珩磨可以加工孔径为φ5~φ500mm的孔,也可加工L/D>10以上的深孔,因此,珩磨工艺广泛应用于汽车、拖拉机、煤矿机械、机床和军工等生产部门。
4.滚压
孔的滚压加工原理与滚压外圆相同。由于滚压加工效率高,近年来有用滚压工艺来代替珩磨工艺,效果很好。内孔经滚压后,精度在0.01mm以内,表面粗糙度Ra约为0.1μm,且表面硬化耐磨,生产效率提高了数倍。
目前珩磨和滚压还在同时使用,其原因是滚压对铸铁件的质量有很大的敏感性,铸铁件硬度不均,表面疏松、气孔和砂眼等缺陷对滚压有很大影响,因此对铸铁件油缸滚压工艺尚未采用。
图1-27所示为一油缸滚压头,滚压内孔表面的圆锥形滚柱3支承在锥套5上,滚压时,圆锥形滚柱与工件有一个0°30'或1°的斜角,使工件弹性能逐渐恢复,以避免工件孔壁的表面粗糙度变粗。
内孔滚压前,需先通过螺母11调整滚压头的径向尺寸。旋转调节螺母可使其相对心轴1沿轴向移动,当其向左移动时,推动过渡套10,止推轴承9,衬套8及套圈6,经销子4使圆锥形滚柱沿锥套的表面左移,结果使滚压头的径向尺寸缩小。当调节螺母向右移动时,由压缩弹簧7压移衬套,经止推轴承使过渡套始终紧贴调节螺母的左端面,同时衬套右移时,带动套圈经盖板2使圆锥形滚柱也沿轴向右移,结果使滚压头的径向尺寸缩小。滚压头径向尺寸应根据孔的滚压过盈量确定,一般钢材的滚压过盈量为0.1~0.12mm,滚压后孔径增大0.02~0.03mm。
图1-27 油缸滚压头
心轴2—盖板3—圆锥形滚柱4—销子5—锥套6—套圈7—压缩弹簧8—衬套9—止推轴承10—过渡套11—调节螺母
径向尺寸调整好的滚压头,滚压过程中圆锥形滚柱所受的轴向力经销子、套圈、衬套作用在止推轴承上,而最终还是经过渡套、调节螺母及心轴传至与滚压头右端M40×4相连的刀杆上。当滚压完毕后,滚压头从内孔反向退出时,圆锥形滚柱会受到一个向左的轴向力,此力传给盖板2,经套圈、衬套将压缩弹簧,实现了向左移动,使滚压头直径缩小,保证了滚压头从孔中退出时不碰伤已滚压好的孔壁。滚压头完全退出孔壁后,在压缩弹簧力的作用下复位,使径向尺寸又恢复到原调数值。
滚压速度一般可取υ=60~80m/min,进给量f=0.25~0.35mm/r。切削液采用50%硫化油加50%柴油或煤油。
1.3.3.8 箱体的孔系加工
多个有相互位置精度要求的孔称为“孔系”。孔系可分为平行孔系、同轴孔系和交叉孔系(见图1-28)。
箱体上的孔不仅本身的精度要求高,而且孔距精度和相互位置精度也要求高,这是箱体加工的关键。根据生产规模和孔系的精度要求可采用不同的加工方法。
1.平行孔系加工
平行孔系的主要技术要求为各平行孔中心线之间及孔轴心线与基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度。生产中常采用以下几种方法。
(1)找正法。
找正法的实质是在通用机床上(如铣床、普通镗床等)依靠操作者的技艺,并借助一些辅助装置去找正每一个被加工孔的正确位置。根据找正的手段不同,又可分为画线找正法、块规心轴找正法、样板找正法等。
(2)坐标法。
图1-28 孔系分类
坐标法镗孔是将被加工孔系间的孔距尺寸换算为两个互相垂直的坐标尺寸,然后按此坐标尺寸精确地调整机床主轴和工件在水平与垂直方向的相对位置,通过控制机床的坐标位移尺寸和公差来间接保证孔距尺寸精度。
普通镗床的坐标位移精度不高,一般为±0.1mm左右。为了能在普通镗床上获得精度较高的坐标位移尺寸,可采用下述方法。
①利用块规、百分表等精密测量装置找正坐标尺寸。在普通卧式镗床上,利用百分表和各种不同尺寸的量块、量棒控制工作台横向位移和头架垂直位移的坐标测量装置如图1-29所示。当需使用后立柱支架时,在后立柱上也可安装这种测量装置。同样,在铣床或其他机床上加工孔系时,也可使用这种坐标测量装置。此法不需专用工艺装备而可获得较高的孔距精度,其定位精度一般可达±0.04mm;但操作技术要求较高,生产效率低,适于单件小批生产。
图1-29 坐标测量装置
②改装精化机床,提高其坐标位移精度在普通镗床上加装一套较精密的测量装置,可以提高其坐标位移精度。目前应用较多的方法是加装一套由金属线纹尺和光学读数头组成的精密长度测量系统。使用时,将读数头或线纹尺的一个固定在机床运动部件(如溜板、工作台、主轴箱等)上,另一个固定在床身上,并将读数头的物镜对准线纹尺的刻线面,当机床部件位移时,刻线面的线纹和数字便依次从镜头前通过,读数头的光学系统则将线纹和数字放大投影到光屏上。操作者观察读数头的光屏窗,即可立即得出部件的精确坐标位置。该测量装置的测量精度不受机床传动系统精度的影响,可将普通镗床的位移定位精度提高到±0.02mm左右。这样,就可直接利用机床的位移读数保证孔系加工的孔距精度要求,大大提高了生产率,是一种经济实用的工艺方法。另外,加装感应同步器、磁尺的数显装置,也可将定位精度提高到0.02mm。近几年来,这种方法在国内的机床制造厂应用较多。
坐标镗床具有精确的坐标测量系统,如用精密丝杠(加校正尺)、光屏-刻线尺、光栅、感应同步器、磁尺、激光干涉仪等,其坐标位移定位精度可达0.002~0.008mm。孔距精度要求特别高的孔系,如镗模、精密机床箱体等零件的孔系,大都是在坐标镗床上进行加工的。目前,国外一些机床厂,为了提高机床的制造精度和适应机床行业多品种小批量生产的需要,已在生产第一线直接采用坐标镗床加工一般机床箱体,国内的一些主要机床厂也开始采用。
此外,一些高精度的数控镗铣床,也具有较高的坐标位移定位精度,可以直接利用其坐标位移读数来加工孔距精度较高的孔系。
应该指出:在采用坐标法加工孔系时,原始孔和镗孔顺序的选择是十分重要的,因为孔距精度是靠坐标尺寸间接保证的,坐标尺寸的累积误差必然会影响孔距精度。因此,在选择原始孔和镗孔顺序时,应考虑以下几个原则:
①要把有孔距精度要求的两孔的加工顺序紧紧地连在一起,以减少坐标尺寸的累积误差影响孔距精度。
②原始孔应位于箱壁的一侧,这样,依次加工各孔时,工作台朝一个方向移动,以避免因工作台往返移动由间隙而造成的误差。
③所选的原始孔应有较高的精度和较低的表面粗糙度,以便在加工过程中,需要时可以重新准确地校验坐标原点。
(3)镗模法。
用镗模加工孔系,如图1-30所示。工件装夹在镗模上,镗杆被支承在镗模的导套里。由导套引导镗杆在工件的正确位置上镗孔。
用镗模镗孔尺寸,镗杆与机床主轴多采用浮动连接,机床精度对孔系加工精度影响很小,孔距精度主要取决于镗模,因而可以在精度较低的机床上加工出精度较高的孔系。同时镗杆刚度大大提高,有利于采用多刀同时切削;定位夹紧迅速,不需找正,生产效率高。因此,不仅在中批以上生产中普遍采用镗模加工孔系,就是在小批生产中,对一些结构复杂、加工量大的箱体孔系,采用镗模加工也往往是合算的。
但也应看到:镗模的精度高,制造周期长,成本高;并且,由于镗模自身的制造误差和导套与镗杆的配合间隙对孔系加工精度有影响,因此,用镗模法加工孔系不可能达到很高的加工精度。一般孔径尺寸精度为IT7级左右,表面粗糙度Ra为1.6~0.8μm;孔与孔的同轴度和平行度,当从一端加工时,可达0.02~0.03mm,从两头加工可达0.04~0.05mm;孔距精度一般为±0.05mm左右。另外,对大型箱体来说,由于镗模的尺寸庞大笨重,给制造和使用带来困难,故很少采用。
图1-30 用镗模加工孔系
用镗模法加工孔系,既可在通用机床上加工,也可在专用机床或组合机床上加工。
2.同轴孔系加工
在中批以上生产中,一般采用镗模加工孔系,其同轴度由镗模保证;当采用精密刚性主轴组合机床从两端同时加工同轴线的各孔时,其同轴度则直接由机床保证,可达0.01mm。
单件小批生产时,在通用机床上加工,且一般不使用镗模,保证同轴线孔的同轴度有下列一些方法。
(1)利用已加工孔作支承导向。
如图1-31所示,当箱体前壁上的孔加工完毕,在孔内装一导向套,支承和引导镗杆加工后壁上的孔,以保证两孔的同轴度要求。此法适于加工箱壁相距较近的同轴线孔。
(2)利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆。
这种方法其镗杆系两端支承,刚性好;但后立柱导套的位置调整麻烦、费时,往往需要用心轴块规找正,且需要用较长的镗杆,此法多用于大型箱体的孔系加工。
(3)采用调头镗法。
当箱体箱壁相距较远时,宜采用调头镗法。
调头镗是在工件的一次安装中,当镗出箱体一端的孔后,将镗床工作台回转180°,再对箱体另一端同轴线的孔进行加工。采用调头镗时,为了保证同轴线孔的同轴度,应注意以下两点:首先应确保镗床工作台精确的回转180°,否则两端所镗孔轴线会出现交叉;其次调头后应保证镗杆轴线与已加工孔轴线位置重合。
普通镗床工作台的回转精度一般较低,为了提高回转精度可采用下述方法:当箱体上具有与所镗孔轴线平行而又较长的加工平面时,镗孔前先以装在镗杆上的百分表对此平面进行校正(见图1-31(a)),使其和镗杆轴线平行。工件校正后可调整主轴位置加工箱体A壁上的孔。A壁上孔镗出后可回转工作台,并以镗杆上的百分表沿以上平面重新校正,即可保证工作台准确地回转180°(见图1-31(b))。
图1-31 调头镗时工件的校正
机床工作台精确地回转180°后,应调整主轴位置使其轴线和已加工孔轴线重合,常见的调整方法有两种:其一,在镗杆上装一百分表,使其与已加工孔表面(或插入已加工孔内之心棒表面)接触,然后转动主轴以百分表的示值变化逐步调整主轴位置,直至同轴度符合要求为止。其二,以上述校正平面(或平尺)为统一的度量基准,调整加工箱体两端孔的主轴位置。即工作台回转前后,主轴距统一度量基准的距离尺寸应完全相等。
调头镗的调整工作比较麻烦,但不需配备专用的导向套,镗杆也比较短,刚性较好两相距较远的同轴线孔应用比较普遍。
3.交叉孔系的加工
交叉孔系的主要技术条件为控制各孔的垂直度。在普通镗床上主要靠机床工作台上的90°对准装置。因为它是挡块装置,故结构简单。但对准精度低(例如T68出厂精度0.04/900,相当于8″),每次对准,需凭经验保证挡块接触松紧程度一致,否则不能保证对准精度。所以,国内有些镗床(如TM617)采用端面齿定位装置,90°定位精度为5″(任意位置为10″)。有些则用光学瞄准器。
当有些普通镗床的工作台90°对准装置精度很低时,可用心棒与百分表找正法进行。即在加工好的孔中插入心棒,然后将工作台转90°,摇工作台用百分表找正。箱体上如果有交叉孔存在,则应将精度要求高或粗糙度要求较细的孔先全部加工好,然后再加工另外与之相互交叉的孔。对于交叉贯穿孔,为保证孔心距精度,往往在加工完大孔之后,在大孔中配上一个专用堵头,然后再加工其余两个小孔,以免因加工余量不均而引偏刀具。
4.箱体孔系加工的自动化
如前所述,箱体孔系的精度高,加工量大,实现加工自动化对提高产品质量和劳动生产率都有重要的意义。随着生产批量的不同,实现自动化的途径也不一样。大批大量生产箱体广泛使用组合机床和自动线加工,不但生产率高,而且利于降低成本和稳定产品质量。单件小批生产箱体,大多数采用通用机床,产品的加工质量很大程度上取决于机床操作者的技术熟练程度。在加工具有较多加工表面的复杂箱体时,如果仍用万能机床加工,则工序分散,占用设备多,要求有技术熟练的操作者,生产周期长,生产效率低,成本高。为了解决这个矛盾,可以采用铣镗加工中心。这样,箱体经一次装夹(最多两次装夹),机床的数字控制系统能控制机床自动地更换刀具,连续地对工件的各个加工面自动地完成铣、钻、扩、镗(铰)及攻丝等工序。这样,便能保证高的加工精度并缩短零件的加工周期,提高生产率。因而对于小批量、多品种的箱体孔系加工,加工中心是一种较为理想的设备。
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