孔类工件加工工艺及典型示例

1.轴瓦工件加工示例和工艺

普通轴瓦工件如图3-68所示。加工该轴瓦工件时，一般先铣刮平面，再将两块轴瓦用锡焊焊在一起，在车床上用划针盘找正，然后加工内、外圆和端面。但在大批量加工时，这样不但工时多，而且不易找正。为此，可改变工艺路线，其工艺如下：

1）在立式铣床上粗、精铣轴瓦接合面。

2）铣削工艺面。将两端大头圆弧处铣平，距接合面尺寸h要比D₁大1～1.5mm（每一对在立铣床上仅铣一块，见图3-69a）。

3）检测。

4）在CA6140型车床上采用专用车内孔夹具（图3-69b），粗、精车内孔D₃（控制内孔公差，上极限尺寸比图样内孔上极限尺寸小0.02mm）。其方法是：用螺钉将夹具体1装在车床法兰盘上，把轴瓦工件（铣有工艺面的一块放在下面）放在夹具上，使轴瓦大外圆D₁靠住定位销2，拧动中心螺杆8，用压块3将工件压紧。内孔加工完后，松开螺杆8，取下轴瓦。

图3-68 轴瓦工件

图3-69 轴瓦工件加工工艺（一）

a）铣工艺面 b）车内孔D₃

1—夹具体 2—定位销 3—压块 4—压头 5—螺杆 6—螺母 7—压板 8—中心螺杆

5）检测。

6）用心轴类车外圆夹具车工件两端大头外圆D₁至规定尺寸，并车平两端面（使总长H及开挡尺寸H₁留余量6mm），精倒两端工艺角2×60°。

7）使用车外圆夹具（图3-70a）精、精车外圆D₂及开挡H₁（图3-68）至规定尺寸，并做印记。其方法是：D₁圆柱面左侧A处车有60°斜面，将轴瓦套在D₃圆柱面上，拧紧螺母4，推动带有60°斜面的压块3将轴瓦紧紧抱合在圆柱面D₃上。

8）用车端面夹具精车两端面（图3-70b），保证总长H及翻边厚度L₁的尺寸倒角C2和R。其方法是：用夹块夹紧两轴瓦开挡处，在车床上用自定心卡盘夹紧夹块。

图3-70 轴瓦工件加工工艺（二）

a）车外圆D₂及H₁ b）车两端面，保证H尺寸

1—心轴 2—工件 3—压块 4—螺母

9）检测。

10）在立式铣床上铣轴瓦内孔处的沟槽。

2.弹性夹头工件加工示例和工艺

弹性夹头也称弹簧夹头，其结构多种多样，图3-71和图3-72所示为两种常用形式。

图3-71 弹性夹头结构形式Ⅰ

弹性夹头的同轴度要求较高，加工时容易出现圆跳动过大等问题，而达不到精度要求。加工时可参考以下工艺过程。

1）对毛坯进行锻造。

2）金相检查，碳化物偏析不超过3级。

3）球化退火处理。

4）粗车，留余量1～1.5mm（留工艺头部）。

5）高温回火处理，以消除粗加工应力。

6）半精车和精车，留余量0.3～0.5mm（按直径大小选余量）。

7）在卧式铣床上铣槽。

8）热处理。

9）粗磨并切去工艺头。

10）人工时效（240℃油煮6h）。

11）弹胀定型处理。

12）用酒精细致清洗，保证已铣出槽内没有任何脏物。

13）60℃温度下烘干6h。

14）把已配好的环氧树脂粘结剂填塞在已铣出的槽内。

15）在室温下干燥8h，然后以80～90℃的温度烘干2～4h，使粘结剂硬化。

16）精磨外圆及端面。

17）以外圆定位精磨内孔。

18）钳工去除粘结剂。粘结剂去除后，弹性片略有收缩，一般缩小0.003～0.005mm。所以磨内孔时，应控制在上极限尺寸。

19）打印记。

以上主要工序的操作要点如下：

1）该工件质软壁薄，车削过程中的夹持部分不允许有轻微的夹持痕迹或划伤。制作时，应在夹头的尾部增加一段工艺头（图3-73），作为各工序加工装夹用；精磨前切去工艺头。

2）铣槽。开槽（图3-74）时必须注意各条槽要等分，否则会因不等分而造成应力不均匀，弹力不相等，产生变形和影响使用性能。

图3-72 弹性夹头结构形式Ⅱ

图3-73 在夹头尾部增加一段工艺头(www.xing528.com)

图3-74 弹性夹头开槽

3）粘接。粘接时使用环氧树脂。选择配方时，尽量考虑粘接收缩率要小。否则，会因收缩过大而使弹性夹头内孔缩小；当粘结剂去除后，又使内孔胀大。根据实践，选用以下配方较好（质量分数）：粘结剂为环氧树脂101#，100份；固化剂为乙二胺，5份；填料为纯铝粉（320#），45份。

粘接步骤为：将环氧树脂按比例称好，放在烧杯内，在100℃烘箱内加热30min后取出；为了便于粘接，应使环氧树脂稍稀一些，可加入几滴丙酮搅拌均匀，使其浓度适中；把按质量比例称好的铝粉加入环氧树脂内搅拌均匀；滴入乙二胺搅拌均匀（必须严格控制比例，因乙二胺过多，会使凝固时间过短，造成操作困难，而且脆性大；若乙二胺过少，则凝固时间太长）；把配好的粘结剂仔细地填入弹性夹头槽内。为了防止粘结剂阻塞内孔，应预先塞入一根心轴（心轴上可涂一层石蜡或油料），填完后取出，在室温下干燥6～8h，再用80～90℃的温度烘干即可。

4）弹胀定型处理。该处理将决定夹头的弹性及夹头内径与工件外径的弹胀量。定型处理时，采用如图3-75a所示的凹套，将凹套装在弹性夹头（工件）上（图3-75b），用锥度为1∶30的心轴将夹头胀开。凹套内径尺寸D的大小由夹头工件材质、回火温度、颈部薄厚等因素决定，工件所用的凹套内径为ϕ（36.3±0.03）mm，比夹头实际外径大0.8mm。试验证明，夹头颈部弹性区的硬度以38～40HRC为最佳。在硝盐炉中，夹头经过480℃保温6～8min的回火处理，既保证了头部的高硬度，又保证了颈部弹性区的最佳硬度值。

5）精磨。精磨外圆时，使用如图3-75a所示的凹套，凹套的内径D与已经过精磨的弹性夹头的外径一致，作外径及端面定位用。磨削时，工作区域内必须有足够的切削液，以使磨下的环氧树脂粉末很快被冲走，不至于附着在砂轮表面上而影响生产率。

精磨内孔时，可采用如图3-76所示的夹具和装夹形式。

图3-75 夹头弹胀定型处理

a）凹套 b）定型处理

3.筒体工件加工示例和工艺

如图3-77所示的筒体工件长3050mm，内径为ϕ590mm。这样长、大的工件，如果使用悬臂长刀柄来车削内孔是无法进行的。某厂加工该工件时，在大型车床上采用了如图3-78所示的方法，其操作要点如下。

图3-76 精磨弹性夹头内孔

1—拉杆 2—磨床主轴 3—弹性夹头工件 4—衬套 5—砂轮

图3-77 大直径超长筒体工件

（1）车外径 车削筒体工件10的外径，留余量5～6mm。用托辊支承板1和支承轮6将筒体工件前端托起支承好（拆去尾座）。

（2）车内孔 先在筒体工件前端车出长300mm的一段内孔，然后将小滑板拆除，安装上车内孔夹具。

图3-78 长、大筒体工件的加工情况

1—支承板 2—螺栓 3—顶丝 4—车孔刀 5—轴 6—支承轮 7—刀冠体 8—夹刀柄座 9—刀柄 10—筒体工件

车内孔夹具由夹刀柄座8固定在车床中滑板上，上部的剖分式瓦座通过螺栓将长4500mm的刀柄9夹紧。夹刀柄座孔中心高与车床主轴中心等高，需左右调整时可摇动中滑板。

刀柄9可用ϕ150mm的无缝钢管制成，外圆精车成ϕ（150±0.02）mm，表面粗糙度值为Ra1.6μm。刀柄通过与其焊接成一体的连接法兰安装在刀冠体上。调整顶丝3可使支承板1伸缩，以满足切削内径变化时支承刀冠体的需要。刀冠体上装有两把车孔刀4。

车内孔时，先将刀冠体放入筒体工件前端预先车好的一段内孔中，调整顶丝使四个支承轮6的外圆面与筒体工件10的内孔面贴紧（最后精车时要适当增加预紧力），用塞尺检查支承轮面，全长贴紧间隙不超过0.02mm，同时用百分表检测刀柄上素线和侧素线，其与车床床身导轨面的平行度误差为0.02mm/1000mm。

夹具调整好之后，按已车好的300mm内孔面为基准对刀和试切，进行内孔加工。切削过程中，当车床溜板运行到极限位置后，需要时可松开夹刀柄座8上部的紧定螺栓，反向移动溜板至一定位置后，再夹紧刀柄继续进行加工。

（3）筒体工件10内孔采用主轴反转切削 粗车进给量为0.45mm/r，主轴转速为48r/min；精车进给量为0.25mm/r，主轴转速为24r/min。切削过程中，通过固定在刀冠体7上的胶管，采用压缩空气吹排切屑。

由于支承轮6对筒体工件10内孔表面存在滚压作用，因此改善了内孔的表面质量，使整个加工过程平稳。

图3-79 衬套工件

4.衬套工件加工示例和工艺

衬套工件（形似轴瓦）如图3-79所示，要求内圆喷涂耐磨硬质合金粉末以增强其耐磨性，并要求分两半制造。该衬套的外径为ϕ211mm，内径为ϕ181mm，长280mm，材质为Q345，其加工工艺如下。

1）材料选用Q345钢管，内、外圆均有加工余量。在车床上加工工件内、外圆，外圆留有一定的精车余量，内圆加工后的尺寸控制在ϕ185mm。

2）在镗床上，以内圆圆心为基准，将刀柄上提和下降X/2、加工半径为R=185mm/292.5mm（X为切削半圆时的切口留量），加工出一个椭圆形的内孔衬套工件，如图3-80a所示。

3）将整体衬套切开，切口量为X。

4）在工件两半圆的内圆喷涂硬质合金，厚度大于2mm。

5）将喷涂完的两半衬套焊为一体，形成一个整圆。

6）用夹紧工具将衬套工件夹住，在车床上加工外圆达到所要求尺寸。内孔车削改为用砂轮磨削，采用一台微型电动机，在电动机轴上装一个小砂轮，将其固定在车床刀架上。加工时，工件和砂轮旋转，并随刀架进给进行磨削，如图3-80b所示。加工完成后，工件整圆的壁厚应一致。

图3-80 衬套工件的加工

a）加工出椭圆内孔 b）在车床上磨削工件内孔

图3-81 在钢板上车大孔及其工件装夹

5.钢板上车大孔加工示例和工艺

某厂在大批量加工中，需在400mm×400mm×3mm的钢板上加工ϕ280mm的孔。该工件看起来似乎很简单，其实不然。如果用模具冲出ϕ280mm圆孔，经过测算，冲孔在经济上不合算；若用气割法，则割出的工件因受热不均而变形太大，无法整平，并且气割时熔渣布满圆孔两边，很难除掉。另外，由于钢板本身有平面度误差，压不紧，刚性差，因此很容易打刀，不易加工。该厂经反复试验，终于找出了在车床上加工此工件的一些规律。

（1）工件的定位和压紧 该工件在车削时的装夹很重要，除使工件定位正确外，还须使同时被加工的几个工件压紧在一起，以增加其整体刚性。

图3-81中，在花盘上装有两个定位块，调整定位块的位置，使得工件中心在主轴中心线上，然后固定定位块的位置，用两个宽大的压板对角把工件压紧在一起，再将一个小于ϕ280mm的压紧圆盘压在工件中心上，用回转顶尖顶紧。一次可装夹四个工件，但只车削三个，第四个用于垫底，以保护花盘。车削前，调整中滑板位置，使车刀在ϕ280mm圆周上，然后纵向进给车削，第一个工件被车透后，将顶尖松开，取下压紧圆盘，把第一个工件拿掉，再把压紧圆盘放上，用顶尖顶紧，继续车削第二个工件，依次车削，最后打开压板，将三个工件取下。

（2）所选用车刀及其几何角度的确定 所使用车刀为弹性刀柄结构，其几何角度如图3-82所示。这种车刀在切削过程中偶遇切削力差异时可自动缓稳冲击力，使切削刃受力均匀，防止打刀。

图3-82中俯视图上的偏角为15°，可在加工时使副切削刃对钢板材料有一压紧力。车削时，切削力对钢板有一个压紧作用，由于钢板的局部变形，钢板被车透时，切削力突然消失，钢板突然恢复原状，容易将车刀挤坏，所以这时应注意减小进给量。

图3-82 弹性刀柄结构的车刀