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内圆表面加工:钻削加工原理及应用

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:它们统称为钻削加工。如图8-23所示为常用的立式钻床,由主轴、主轴箱、进给箱、立柱、工作台和底座等部分组成。进给箱和工作台可沿立柱导轨上下移动,以适应加工不同高度的工件。因此,立式钻床适用于加工单件、小批量生产中的中小型工件。图8-25 中心钻的类型麻花钻麻花钻是孔加工刀具中应用最广的刀具,特别适合于直径小于30mm的孔的粗加工。

内圆表面加工:钻削加工原理及应用

内圆表面(即内孔)是轴类、盘套类、支架和箱体类零件的主要表面(如轴承孔、定位孔等),也可能是这些零件的辅助表面(如油孔、紧固孔等)。与外圆相比,孔的加工条件较差,如所用的刀具尺寸(直径、长度)受到被加工孔本身尺寸的限制,孔内排屑、散热、冷却、润滑等条件都较差,故在一般情况下,加工孔比加工同样尺寸、精度的外圆面较为困难。

孔加工可以在车床、钻床镗床、拉床和磨床上进行。常见的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔和磨孔等。

用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻孔;用扩孔钻对已有孔进行扩大再加工的方法称为扩孔。它们统称为钻削加工。

(1)钻削加工的工艺范围

钻削加工可完成钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪孔等工作。其工艺范围如图8-22所示。

图8-22 钻削加工工艺范围

(2)钻削加工的工艺特点

1)钻削加工操作简便,适应性强,应用较广。

2)钻头的两条切削刃对称地分布在轴线两侧,钻削时,所受径向抗力相互平衡,因此钻头不像单刃刀具那样容易弯曲。其切削深度达到孔径的一半,金属切除率较高。

3)钻削过程是半封闭的,切屑容易堵塞,因此排屑和散热困难。已加工的孔壁由于切屑的挤压摩擦常被擦伤,所以钻出的孔表面较粗糙,尺寸精度也较低。

4)钻削时,冷却条件差,切削温度高,因此限制了切削速度的提高,生产率较低。

5)钻削为粗加工,其所能到达的尺寸精度一般为IT13~IT11,表面粗糙度Ra值为12.5~50μm。一般用来加工要求不高的孔(如螺栓通过孔等)或高精度孔的预加工。

钻床是指用钻头在工件上加工孔的机床。加工时,工件固定不动,刀具做旋转主运动,同时沿轴向移动完成进给运动。钻床可完成钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪孔等工作。

钻床的主要类型有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床以及专门化钻床等。

(1)台式钻床

台式钻床是指放置在台桌上使用的小型钻床,用于钻削中小型工件上的小孔,由底座、立柱、主轴架及主轴等部分组成。台式钻床结构简单,用于单件、小批量生产。

(2)立式钻床

立式钻床是应用较广的一种钻床,用于钻削直径较大的孔。如图8-23所示为常用的立式钻床,由主轴、主轴箱、进给箱、立柱、工作台和底座等部分组成。主轴可以自动做轴向进给运动,利用手柄也可实现手动轴向进给。进给箱和工作台可沿立柱导轨上下移动,以适应加工不同高度的工件。当第一个孔加工完成后再加工第二个孔时,需要重新移动工件,使刀具与被加工孔的中心对准。这对于大而笨重的工件,控制很不方便。因此,立式钻床适用于加工单件、小批量生产中的中小型工件。

(3)摇臂钻床

摇臂钻床是摇臂可绕立柱回转和升降,主轴箱在摇臂上可做水平移动的钻床。如图8-24所示为摇臂钻床的外形图,它主要由主轴、立柱、摇臂、工作台、底座等部分组成。在摇臂钻床上钻孔时,工件装夹在底座或工作台上,主轴箱能沿摇臂上的导轨移动,而摇臂又能绕立柱回转和沿立轴上下移动,因此可很方便地调整主轴的位置,使其移动到工件所需的加工位置。摇臂钻床适用于加工大型工件及多孔工件的钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻螺纹等。

图8-23 立式钻床

图8-24 摇臂钻床

钻削加工刀具的种类很多,一般可分为两大类:一类是在实体材料上加工出孔的刀具,如中心钻、麻花钻、深孔钻等;另一类是对工件上已有孔进行再加工用的刀具,如扩孔钻、锪钻、铰刀等。其中麻花钻是钻削加工最常用的刀具之一。

(1)中心钻

如图8-25所示,中心钻主要用于加工轴类工件的中心孔,根据其结构特点分为无护锥中心钻和带护锥中心钻两种。钻孔前,先打中心孔,有利于钻头的导向,防止孔的偏斜。

图8-25 中心钻的类型

(2)麻花钻

麻花钻是孔加工刀具中应用最广的刀具,特别适合于直径小于30mm的孔的粗加工。

1)麻花钻的组成 标准麻花钻由柄部、颈部和工作部分组成,如图8-26(a)所示。颈部常用来打印钻头的标记,如直径尺寸等。柄部用于夹持钻头、定心和传递转矩。为了夹持、紧固和安装方便,柄部有直柄和锥柄两种形式。直径小于13mm的钻头一般做成直柄,通过钻床主轴上的钻夹头将其夹紧。直径大于13mm的钻头一般做成锥柄,直接插入钻床主轴锥孔中。

图8-26 麻花钻

2)麻花钻的主要角度[图8-26(b)]

①螺旋角ω是指主切削刃上最外缘处螺旋线切线与钻头轴心线之间的夹角。标准麻花钻的螺旋角,直径在10mm以上的,ω=30°;直径在10mm以下的,ω=18°~30°。

②顶角2φ是指两条主切削刃在与其平行的轴向平面上投影之间的夹角。标准麻花钻的顶角一般为118°。

③前角γo是指在正交平面内测量的前刀面与基面的夹角。外缘处的前角最大,一般为30°;靠近横刃处的前角最小,为-50°~-60°。

④后角αo是指在假定工作平面内测量的切削平面与主后刀面之间的夹角。与前角相反,后角在外缘处最小,为8°~14°,靠近钻心处最大,为20°~25°。

⑤横刃斜角φ是指横刃与主切削刃在钻头端平面内投影之间的夹角。标准麻花钻的横刃斜角φ为50°~55°。

3)麻花钻刃磨的基本要求

①根据工件材料刃磨出正确的顶角,钻削一般中等硬度的钢和铸铁时,2φ=116°~118°。

②两条主切削刃的长度应相等,与轴线的夹角也应相等,且成直线。

③磨出恰当的后角,以确定正确的横刃斜角φ,一般φ=50°~55°。

④刃磨时注意冷却,尤其刃磨小直径钻头时,应防止切削部分过热而引起退火。

(3)铰刀

铰刀是孔的精加工刀具,也可用于精细孔的半精加工。铰刀的种类很多,如图8-27所示为几种常见的铰刀。

图8-27 铰刀的种类

1)铰刀的分类 根据使用方式可分为手用铰刀及机用铰刀两种。手用铰刀又分为整体式和可调式两种,机用铰刀又可分为带柄的和套式的;根据加工类型可分为圆形铰刀和锥度铰刀;根据制造材料可分为高速钢铰刀和硬质合金铰刀。高速钢铰刀一般为整体式,硬质合金铰刀一般为焊接式。除此之外,还有装配式铰刀和可调式铰刀等。此类铰刀可以用同一把刀具加工不同直径或不同公差要求的孔。

2)铰刀的结构 如图8-28所示,铰刀由工作部分、颈部和柄部组成。工作部分包括切削和修光部分,切削部分呈锥形,担负主要的切削工作;修光部分用于校准孔径,修光孔壁和导向。铰刀的柄部为夹持和传递扭矩的部分,手用铰刀一般为直柄,机用铰刀多为锥柄。

①前角γp铰刀的前角规定在背平面(即铰刀的端剖面)中测量。为了便于制造,前角一般取0°。粗铰塑性材料时,为了减少变形及抑制积屑瘤的产生,可取γp=5°~10°。硬质合金铰刀为防止崩刃,取γp=0°~5°。

②后角αpα0)校准刃后角αp在背平面内测量,切削刃后角α0在正交平面内测量。硬质合金铰刀校准部分后角取αp=10°~15°,切削部分后角取α0=6°~10°。

③主偏角κr铰刀的主偏角一般取得较小,以利于提高导向性并降低轴向力。

图8-28 铰刀的结构

(4)扩孔钻

扩孔钻是用于扩大工件的孔径、提高孔质量的刀具。它可用于要求不很高的孔的终加工或铰孔、磨孔前的预加工。

1)分类 按装夹连接方式可分为锥柄扩孔钻、直柄扩孔钻和套式扩孔钻3类;按材质及结构形式可分为高速钢整体扩孔钻、焊接硬质合金刀片扩孔钻、机夹刀片组合扩孔钻和复合扩孔钻4类;按刀刃数量可分为两刃扩孔钻、三刃扩孔钻、四刃扩孔钻和多刃扩孔钻四类。三刃扩孔钻是典型的标准扩孔钻,有3条刚性较好的钻刃,是一种通用性较广的扩孔钻。

2)标准扩孔钻的结构 其结构和几何参数类似麻花钻,如图8-29所示。但其齿数较多(常为3~4个)。主切削刃不通过中心,无横刃,钻心直径较大,因此扩孔钻的强度和刚性均比麻花钻要好,可以获得较高的加工质量和生产效率。它由刀体部分、颈部和柄部组成。颈部是连接工作部分和柄部的部分,通常将直径、材料牌号及商标标注在这个部位。柄部是钻头的装夹部分,起传递轴向力与扭矩的作用。

(5)锪钻

锪钻用于加工各种埋头螺钉沉孔、沉头座、锥孔及凸台端面等。

1)锪钻的分类 按装夹连接方式可分为锥柄锪钻、直柄锪钻两类;按材质和结构形式可分为高速钢整体锪钻、焊接硬质合金刀片锪钻、机夹刀片组合锪钻和复合专用锪钻4类;按加工型面类型可分为加工锥面锪钻、加工平面锪钻、加工柱面锪钻、加工其他型面锪钻和加工中心孔锪钻共5类;按导向形式可分为带导向柱锪钻和不带导向柱锪钻两类。

图8-29标准扩孔钻的结构

1—前刀面 2—主切削刃 3—钻芯 4—后刀面 5—刃带

2)标准锪钻的结构 如图8-30所示,它由刀体部分、颈部和柄部组成。颈部是连接工作部分和柄部的部分,通常将直径、材料牌号及商标标注在这个部位。柄部是指钻头的装夹部分,起传递轴向力与扭矩的作用。

钻削用量如图8-31所示。

图8-30标准锪钻的结构

图8-31 钻削用量

(1)切削速度vc

切削速度vc是指麻花钻切削刃外缘处的线速度。以d表示。

钻头直径(mm),n表示钻头转速(r/min),则vc(m/min)为:

(2)背吃刀量ap

钻孔时,背吃刀量ap(mm)为麻花钻直径的一半,即

(3)进给量f

进给量f是指钻头每转一转沿自身轴线方向的移动距离,单位为mm/r。因为钻头有两条切削刃(两个刀齿),其每齿进给量fz(mm/r)为进给量的一半,即

对于直柄钻头,需用带锥柄的钻夹头夹紧,如图8-32(a)所示,再将钻夹头插入主轴锥孔中。如果钻夹头的锥柄不够大,可套上钻套后再插入主轴锥孔中,如图8-32(b)所示。对于锥柄钻头若其锥柄规格与主轴锥孔规格相同,可将其直接插入主轴锥孔中,不相符时可加用钻套。

图8-32 钻夹头和钻套

对于孔径较小的小型工件,用平口虎钳装夹即可钻削;当孔径较大时,钻削时的扭矩也大,为保证装夹牢靠和操作安全,应采用压板、螺栓和V形块等装夹工件,如图8-33所示。

图8-33 零件的装夹方法

(1)钻孔

在对单件或小批量工件进行钻孔之前,应在工件上通过划线确定所要钻孔的中心点,然后在孔中心点处用样冲打出冲点(即样冲眼),找正孔中心与钻头的相对位置后钻削,如图8-34(a)所示;如果生产批量较大或孔的位置精度要求较高时,通常采用钻床夹具,即钻模装夹工件,利用夹具上的导向套引导钻头在正确位置上钻孔,以提高效率,如图8-35所示;对于较深的孔,钻孔时要经常退出钻头,排除切屑并进行冷却润滑,防止切屑堵塞、钻头过热、磨损加快或钻头折断;精度高、表面粗糙度小的中小直径孔,在钻孔之后,常常需要采用扩孔和铰孔来进行半精加工和精加工。

图8-34 孔加工工序

图8-35 利用钻模钻孔

1)钻孔特点

①麻花钻各刃的切削条件很不一致。与车削相比,钻孔的切削变形更为剧烈、复杂。

②麻花钻的两个切削齿很难磨得绝对对称,钻头刚度也很差,所以钻孔时易出现孔径扩大、孔轴线歪斜以及振动等现象。因此,钻孔不易获得尺寸精度高、表面质量好的孔。

③钻孔时切削区域被包容在孔中,切削热不易向外传散,切削液难以进入切削区,冷却润滑效果差,钻头磨损快。这些情况限制了切削速度与进给量,因而影响了生产率。

2)钻削用量的选择

①钻头直径d0应由工艺尺寸确定。尽可能一次钻出所要求的孔径,当机床刚度不够时,才采用先钻孔再扩孔的工艺。需进行扩孔时,钻头直径取孔径的(0.5~0.7)倍。

②进给量f小直径钻头进给量主要受钻头的刚性或强度限制,大直径钻头受机床进给机构强度及工艺系统刚性限制。

普通麻花钻进给量可按以下经验公式计算:

加工条件不同时,其进给量可查阅有关切削用量手册。

③钻削速度vc当钻头直径增大时,尽管增大了切削力,但钻头体积也显著增加,因而使散热条件明显改善。因此,钻头直径较大时,可选取较高的切削速度。

一般情况下,钻削速度可参考表8-4选取。

表8-4 普通高速钢钻头钻削速度参考值单位:m/min

(2)扩孔

扩孔是指用扩孔钻对已钻出、铸出、锻出或冲出的孔进行扩大的加工方法,如图8-34(b)所示。扩孔常常作为铰孔等精加工前的准备工序,也可作为要求不高的孔的最终加工。

1)扩孔特点(www.xing528.com)

①扩孔的加工精度可达IT10~IT12,表面粗糙度Ra值为6.3~3.2μm。

②扩孔的加工质量和生产效率比钻孔高。因为扩孔钻的结构刚性好,刀刃数较多,无端部横刃,加工余量较小,切削时轴向力小,切削过程较平稳,因此可以采用较大的切削速度和进给量。

③扩孔能修正孔轴线的歪斜。

2)扩孔切削用量的选择

①扩孔余量一般控制在孔径D的1/8左右。

②在加工钢件时,如果采用高速钢扩孔钻,切削速度应控制在10m/min左右,并且进行充分的冷却润滑。

③如果采用硬质合金扩孔钻,切削速度可以大幅提高,但为了保证扩孔的稳定和扩孔精度,常用低速vc<20m/min进行。

(3)铰孔

铰孔是应用较普遍的孔的精加工方法之一,常用做孔的加工最后工序,如图8-34(c)所示。其加工精度一般达IT6~IT8,表面粗糙度Ra值为0.4~1.6μm。钻-扩-铰是生产中典型的孔加工方法,但对于位置精度要求严格的箱体上的孔系则应采用镗削加工。

1)铰削特点

铰削具有精度高、效率高和适应性差等工艺特点。

2)铰孔应注意事项

①预制孔的精度,对孔的质量影响很大。预制孔的精度低,铰出孔的质量就差。如预制孔轴线歪斜,铰孔时就难以修正。故精度要求高的孔,精铰前应先扩孔和镗孔,或粗铰,尽量减小预制孔的误差。

②为提高铰孔精度,机铰时常使铰刀与机床主轴孔浮动连接,从而避免铰刀与工件孔的轴线不重合引起的加工误差,但这样并不能消除已有孔中心线的歪斜,而只能提高孔本身的尺寸精度和减小表面粗糙度值。

③铰削余量要适中。粗铰余量一般为 0.15~0.35mm,精铰余量一般为 0.05~0.15mm。

④选择合适的切削用量并合理浇注切削液。与钻削相比,铰削的特点是“低速大进给”。一般用高速钢刀具铰削钢材时,vc=1.5~5m/min,f=0.3~2mm/r;铰削铸铁件时,vc=8~10m/min,f=0.5~3mm/r。孔径尺寸大或质量要求高时进给量取小值。

为提高铰孔质量,需施加润滑效果好的切削液,不宜干切。铰削钢件时以浓度较高的乳化液或硫化油为好;铰削铸铁件时,则以煤油为好。

⑤铰刀磨损主要发生在切削部分与校准部分交接处的后刀面上。实践证明,经常用油石研磨该交接处,可提高铰刀耐用度。

⑥根据加工对象正确选择铰刀的类型。铰一般孔时,采用直齿铰刀即可;铰不连续孔时,则应采用螺旋铰刀;铰通孔时应选用左旋铰刀,切屑向前排出;铰不通孔时,只能选用右旋铰刀,以使切屑向后排出。另外,机用铰刀不可倒转,以免崩刃。

(4)锪孔

锪孔是指用锪钻加工各种埋头螺钉、沉头座、锥孔及凸台端面等。常用的几种加工方法如图8-36所示。如图8-36(a)所示为锪圆柱形沉头孔,图8-36(b)(c)所示为锪圆锥形沉头孔(锥角有60°、90°、120°三种),图8-36(d)所示为锪孔端面的凸台平面。锪钻上制有定位导柱d1,用来保证被锪孔或端面与原来孔的同轴度或垂直度要求。

图8-36 锪钻及其应用

镗削是用镗刀对已经钻出、铸出或锻出的孔作进一步加工的方法。镗孔可以在多种机床上进行,回转体零件上的孔,多用车床加工。而箱体零件上的孔或孔系,则常在镗床上加工。

(1)镗削是孔加工的主要方法之一。镗削加工的主运动是刀具的旋转,与以工件旋转为主运动的孔加工方式相比,它避免了以大型工件(如箱体、机架等)做旋转运动的缺点,如工件外形尺寸大,不易实现高速切削;工件结构复杂,外形不规则,旋转时平衡较困难等。

(2)镗床多个部件能做进给运动,因此,工艺范围非常广,能加工形状多样、大小不一的各种零件的多种表面,能较方便地实现孔系的加工。

(3)镗孔的经济精度可达IT10~IT7,表面粗糙度Ra值为6.3~0.8μm。

镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床,镗床的主要类型有卧式铣镗床、坐标镗床和金刚镗床等。下面以TP619型卧式铣镗床为例,介绍其组成、运动及工艺范围。

(1)镗床的主要组成部件

如图8-37所示是TP619型卧式铣镗床的外形图。

(2)机床的运动情况

1)主运动 是镗轴或平旋盘的旋转运动。

2)进给运动 是镗轴的轴向移动,刀架溜板沿平旋盘尾槽的径向移动,主轴箱的上下移动,上下滑座的横向与纵向移动等。

图8-37 TP619型卧式铣镗床外形图

1—主轴箱 2—前立柱 3—主轴 4—平旋盘 5—工作台6—上滑座 7—下滑座 8—床身 9—后支架 10—后立柱

镗刀是应用广泛的孔加工刀具,在许多机床上都可以用镗刀镗孔(如车床、铣床、镗床及组合机床等)。它特别适用于分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔系的加工。

镗刀按切削刃数量分,有单刃镗刀(见图8-38)、双刃镗刀(见图8-39)和多刃镗刀;按被加工表面性质分,有通孔镗刀、不通孔镗刀、阶梯镗刀和端面镗刀;按结构形式分,有机夹式[见图8-38(c)]、整体焊接式[见图8-38(b)]、可转位式镗刀[见图8-38(a)]和浮动镗刀(见图8-40)。

在镗床上主要用来加工箱体类零件上的孔或孔系。如果被加工孔的轴线与其底面平行时,应在镗削前的工序中把该平面加工好,镗削时用作定位基准,直接将工件用压板、螺栓固定在工作台上;如果孔与底平面垂直,则可在工作台上用弯板(角铁)装夹工件。

图8-38 单刃镗刀

图8-39 双刃镗刀

图8-40 浮动镗刀

在成批生产中,对孔系的镗削常将工件装夹在镗床夹具内加工,以保证孔系的位置精度及提高生产效率,此时镗杆与主轴常采用浮动连接。

卧式铣镗床通常用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔,特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔。卧式铣镗床除镗孔外,还可以进行铣削、钻孔、扩孔、铰孔、锪平面等工作。因此,镗床的工艺范围较广,如图8-41所示为卧式铣镗床的主要典型加工方法。

根据箱体上孔的分布情况,可将镗削分为单一表面加工和孔系加工两种类型。

(1)单一表面的加工

①镗削直径不大的孔 刀头用镗刀杆夹持,镗刀杆锥柄插入主轴锥孔中并随之做旋转主运动,工作台(工件)固定不动,让镗轴兼做轴向进给运动,如图8-41(a)所示。每完成一次进给,让主轴退回起点位置,通过调节刀头从镗刀杆的伸出长度来调节切削深度,直至加工完毕。

刀头伸出长度的调节方法:粗镗时常采取松开紧定螺钉,轻轻敲击刀头来实现调节;精镗时常采用各种微调装置调节,以保证加工精度。

②镗削深度不大直径较大的孔 将主刀架与镗刀装在平旋盘的溜板上,由平旋盘带动刀架和镗刀旋转做主运动,在镗刀切入所需深度后,再让工作台带动工件做纵向进给运动,如图8-41(b)所示。切削深度用移动刀架溜板调节。

③镗削孔边的端面 把刀具装在平旋盘的刀架上,由平旋盘带动刀具旋转,同时刀架在刀架溜板的带动下沿平旋盘径向进给,如图8-41(c)所示。

④钻孔、扩孔 加工小孔时,可在主轴锥孔中逐次装上钻头、扩孔钻及铰刀,让主轴旋转并在轴向做进给运动,就可以完成小孔的钻、扩、铰等切削加工,如图8-41(d)所示。

⑤镗削螺纹 将螺纹镗刀装夹在特制的刀架上,由主轴带动旋转做主运动,工作台沿床身做进给运动(须刀具每转一转、工作台带动零件准确移动一个导程),便可镗出螺纹,如图8-41(e)所示。切削深度的控制,是通过在每一行程结束时将特制刀架沿溜板移动所需的距离来调节的。镗内螺纹还可以采用如图8-41(f)所示的加工方法,即将另一特制刀具装在镗杆上,镗杆既旋转,又按要求做轴向进给运动。

⑥用镗床铣削 在镗床主轴锥孔中装上立铣刀或端铣刀,就可以对箱体零件侧面上的平面和沟槽进行铣削加工。

图8-41 卧式铣镗床的加工方法

(2)孔系的加工

孔系是指两个或两个以上在空间具有一定相对位置的孔。常见的孔系有同轴孔系、平行孔系和垂直孔系。其加工方法如下:

①镗削同轴孔系 使用长镗刀杆,将其一端插入主轴锥孔中,另一端穿越工件的预制孔由后立柱支承,主轴带动镗刀旋转做主运动,工作台带动工件做纵向进给运动,即可镗出两同轴孔,如图8-42所示。若同轴孔系诸孔直径不相等,可在镗刀杆轴向的相应位置上,安装几把镗刀,将同轴孔先后或同时镗出。

图8-42 镗削同轴孔系

②镗削平行孔系 若两平行孔的轴线在同一水平面内,可在镗削完一个孔后,将工作台在横向移动一个孔距,便可对另一个孔进行镗削。若两平行孔的轴线在同一垂直平面内,则可在镗削完一个孔后,将主轴箱垂直移动一个孔距,便可对另一个孔进行镗削,如图8-43所示。若两平行孔的轴线既不在同一水平面内,又不在同一垂直平面内,则可在镗削完一个孔后,用先横向移动工作台,再垂直移动主轴箱的方法,以此来确定工件与刀具的相对位置。

③镗削垂直孔系 若两孔的轴线在同一水平面内垂直相交,可在镗削完一个孔后,将工作台连同工件调转90°,便可对另一个孔进行镗削,如图8-44所示。若两孔的轴线在空间交错垂直,则在工作台调转90°后,再将主轴箱升高或降低一定距离,便可对另一个孔进行镗削。

图8-43 镗削平行孔系

图8-44 镗削垂直孔系

车孔是指用车削方法扩大工件的内孔或加工空心工件的内表面,是一种常用的加工方法之一。加工时工件旋转,刀具作进给运动。其特点是加工后孔的轴线和工件的回转轴线一致,孔轴线的直线度好,能保证在一次安装加工的外圆和内孔有较高的同轴度,并与端面垂直,刀具进给方向不平行于回转轴线或不呈直线运动,都不影响轴线的位置和直线度,也不影响孔在任何一个面内的圆度,仅会使孔径发生变化,产生锥度、鼓形、腰形等缺陷。

常见的车孔方法如图8-45所示。车孔时用车孔刀,车孔刀有通孔车刀和阶台孔或不通孔车刀两类,其主要区别是阶台孔车刀或不通孔车刀的主偏角大于90°,以保证阶台平面或不通孔底面的平行度。车孔刀杆应尽可能粗些,安装时,其伸出刀架的长度应尽量小些,以免颤振,其刀尖与孔轴线等高或略高,刀杆中心线应大致平行于进给方向。车不通孔和阶台孔时,车刀先纵向进给,当车到孔的根部时再横向从外向中心进给车端面或阶台端面。

图8-45 车孔及车刀

在拉床上用拉刀加工工件的工艺过程,称为拉削加工。拉削工艺范围广,不但可以加工各种形状的通孔,还可以拉削平面及各种组合成形表面。如图8-46所示为拉削加工的典型工件截面形状。

图8-46 拉削加工的各种内外表面

拉刀是一种加工精度和切削效率都比较高的多齿刀具。拉刀的类型不同,其外形和构造也各有不同,但其组成部分和基本结构是相似的。如图8-47所示为圆孔拉刀的组成,它由头部、颈部、过渡部、前导部、切削部、校准部、后导部和尾部组成。

图8-47 圆孔拉刀的组成

拉刀是一种加工精度和切削效率都比较高的多齿刀具。拉削时拉刀作等速直线运动,由于拉刀的后一个(或一组)刀齿高出前一个(或一组)刀齿,从而能够一层层地从工件上切下多余的金属,如图8-48所示。

图8-48 拉削的过程

拉削加工具有拉床结构简单,加工精度与表面质量高,生产率高,拉刀耐用度高,使用寿命长,切削条件差等工艺特点。

由于拉刀的结构比一般刀具复杂,制造成本高,因此一般多用于大量或成批生产。

拉削加工在拉床上进行。拉床按用途可分为内拉床及外拉床,按机床的布局可分为卧式和立式。其中,以卧式内拉床应用最广。

如图8-49所示为卧式内拉床的外形结构。液压缸1固定于床身内,工作时,液压泵供给压力油驱动活塞,活塞带动拉刀4,连同拉刀尾部活动支承5一起沿水平方向左移,装在固定支承上的工件3即被拉制出符合精度要求的内孔。其拉力通过压力表2显示。

图8-49 卧式内拉床外形图

1—液压缸 2—压力表 3—工件 4—拉刀 5—活动支承

拉孔时,工件一般不需要夹紧,只以工件的端面支承。因此,孔的轴线与端面之间应有一定的垂直度要求,如果垂直度误差太大,则需将工件的端面贴紧在一个球面垫圈上,如图8-50所示。

图8-50 拉圆孔方法

拉削加工的孔径通常为10~100mm,孔的深度与直径之比不应超过3~5。被拉削的圆孔一般不需要精确的预加工,在钻削或粗镗后就可以进行拉削。

对于薄壁孔,因为拉削力大,易变形,一般不用拉削加工。

内圆表面的磨削加工可以在内圆磨床上进行,也可以在万能外圆磨床上进行。其加工精度可达IT6~IT8,表面粗糙度Ra值为0.4~1.6μm。

内圆磨床的主要类型有普通内圆磨床、无心内圆磨床和行星内圆磨床。不同类型的内圆磨床其磨削方法是不相同的。

(1)内圆磨削方法

如图8-51所示为在普通内圆磨床上进行的内孔磨削。与外圆磨削类似,内孔磨削也分为纵磨法和横磨法。由于砂轮轴的刚性很差,横磨法仅适用于磨削短孔及内成形面,磨削内孔多数情况下是采用纵磨法。

(2)内圆磨削工艺特点

内圆磨削与外圆磨削相比,加工条件差,内圆磨削有以下一些特点:

1)砂轮直径受到被加工孔径的限制,直径较小。砂轮很容易磨钝,需要经常修整和更换,增加了辅助时间,降低了生产率。

图8-51 普通内圆磨床的磨削方法

2)砂轮直径小,即使砂轮转速高达每分钟几万转,要达到砂轮圆周速度25~30m/s也是十分困难的,由于磨削速度低,因此内圆磨削比外圆磨削效率低。

3)砂轮轴的直径尺寸较小,而且悬伸较长,刚性较差,磨削时容易发生弯曲和振动,从而影响加工精度和表面粗糙度。

4)切削液不易进入磨削区,磨屑排除困难。

(3)内圆磨削应用范围

虽然内圆磨削比外圆磨削加工条件差,但仍然是一种常用的精加工孔的方法。特别适用于淬硬的孔、断续表面的孔和长度较短的精密孔的加工。

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