套类零件加工工艺分析

1.套类零件加工工艺过程

长套筒和短套筒的装夹及加工方法有很大差别，图5-12所示为一个短衬套，材料为铸造锡青铜，中批生产。图5-13所示是一个液压缸的简图，材料为20钢，属于长套筒零件。两工件的加工工艺分别列于表5-2和表5-3。

图5-12　衬套简图

图5-13　液压缸简图

表5-2　衬套加工工艺过程

续表

表5-3　液压缸加工工艺尺寸

2.套类零件加工的工艺特点

（1）保证套类零件内外圆同轴度的方法

①“一刀下”，即在一次装夹中完成内、外圆柱面和端面的终加工。这时工件内外圆的同轴度及端面与内孔的垂直度主要取决于机床的几何精度，而机床的几何精度较高，因此，工件的位置精度高。但“一刀下”的加工，一般只适合于小型套类零件的车削加工。

②先外圆后内孔，即先终加工外圆，然后以外圆为精基准最后加工孔。采用这种方法保证位置精度的关键，是必须采用定心精度高的夹具，如弹性膜片卡盘、液性塑料定心夹具及经过就地修磨的三爪自定心卡盘或就地车削的软爪等。

③先内孔后外圆。先终加工内孔，再以孔为精基准终加工外圆。这种方法由于所用的夹具（心轴）结构简单、定心精度高而得到广泛应用。

与短套筒不同，加工长套筒外圆时，一般以两端顶或一夹一顶（一头夹紧、一头用尾架顶尖顶）定位，而加工内孔时，采用一夹一托（一头夹紧、一头用中心架托）。位置精度要求高时，要互为基准反复多次加工，与空心主轴的工艺过程有类似之处。

（2）防止加工中套筒变形的措施

套筒零件壁较薄，加工中常因夹紧力、切削力、内应力和切削热等因素的影响而产生变形。因此，在工艺上要注意以下问题。

①粗精分开。为了减少切削力和切削热的影响，粗、精加工应分开进行，使粗加工时产生的变形在精加工中得到纠正。(www.xing528.com)

②尽量减少夹紧力的影响。套筒零件径向的刚度最差，按通常的径向夹紧很容易产生变形，因此，可使用宽爪卡盘或通过过渡套、弹簧套等来夹紧工件（如图5-14（a）、图5-14（b）所示），刚性特别差的或精度高的套筒一般不宜用径向夹紧，可在端部设计凸台结构，采用轴向夹紧或用工艺螺纹夹紧（如图5-14（c）所示）。

图5-14　薄壁套筒

（a）宽爪卡盘；（b）用过渡套加紧；（c）轴向夹紧

③减少热处理变形的影响。一般将热处理安排在粗、精加工之间，使热处理变形在精加工中得到纠正。

（3）套筒孔加工的几种工艺方法

①深孔加工。一般将孔的长度L与直径D之比L/D＞5的孔称为深孔。深孔加工时因刀具刚性差使孔的轴线易歪斜，并且因刀具的散热差、排屑难，给加工带来困难。为此，深孔加工一般采用工件旋转的方式来减轻轴线歪斜问题，并采用强制冷却和排屑。

深孔钻削：深孔钻削是深孔加工的基本方法，单件小批生产时，常采用接长的麻花钻在卧式车床上进行。为了排屑和冷却刀具，钻孔每进给一小段距离就要退出一次。钻头的频繁进退既会影响钻孔效率，又会增加劳动强度。

在成批生产中的深孔钻削，常采用深孔钻头在深孔钻床上进行。

深孔镗削：经过钻削的深孔，当需要进一步提高精度和减小表面粗糙度值时，还可进行深孔镗削。深孔镗仍在深孔钻床上进行。

②孔的珩磨。珩磨属于孔的光整加工方法之一，其工作原理如图5-15所示。珩磨所用的磨具是由几块粒度细的磨料（油石）组成的珩磨头。珩磨头的油石有3种运动（如图5-15（a）所示），即旋转运动、往复直线运动、加压力的径向运动。旋转和往复直线运动是珩磨的主体运动，这种运动使油石的磨粒在孔表面上的切削轨迹成为交叉而不重复的网纹（如图5-15（b）所示），珩磨过程中油石逐步径向加压，当珩到要求的孔径时，压力为零，珩磨停止。

图5-15　珩磨原理

（a）珩磨原理图；（b）珩磨的切削痕迹

珩磨在精磨孔之后进行，油石与孔壁接触面积大，磨粒的切削负荷很小，切削速度又远比普通磨削低，所以发热小，不易烧伤孔的表面，并能获得很高的形状精度。珩磨的公差尺寸精度可达IT6级，圆度和圆柱度可达0.003～0.005 mm，表面粗糙度为Ra0.4～0.05μm，甚至可达Ra0.01μm的镜面，其交叉网纹表面有利于贮存润滑液，这尤其适用于各种发动机的气缸内孔。

③孔的滚压。在精镗孔的基础上进行滚压加工，精度可控制在0.01 mm内，表面粗糙度值Ra0.2μm或更小，工件表面因加工硬化而提高了耐磨性，生产效率高。