模块三：轴承套钻镗加工工艺设计与实施

模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施【学习目标】了解套类零件的种类和功用会分析套类零件的结构特点熟悉常用刀具和检测工具掌握常用套类零件的加工方法能设计常用套类零件的加工工艺【技能目标】能根据套类零件结构特点合理的选择加工方法、设备及刀具模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施一、套类零件的功用及结构特点套类零件是指在回转体零件中的空心薄壁件，应用范围较广，主要起支承或导向作用。主要特点是：零件内外回转面的同轴度要求较高，壁薄易变形，长径比L/D1等，常见的套类零件有：图3.1.1套类零件结构形式a、b-滑动轴承套c-钻套d-轴承衬套e-汽缸套f-液压缸模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施二、套类零件的加工精度要求尺寸精度精度形状精度位置精度1、内圆与外圆的精度要求外圆直径精度通常IT5～IT7，面粗糙度Ra为5～0.63μm，要求较高的可Ra0.04μm；内孔作为套类零件支承或导向的主要表面，它通常与运动着的轴、刀具或活塞等相配合。要求内孔尺寸精度一般IT6～IT7，为保证套类零件的功用和提高其耐磨性，对表面粗糙度要求较高（Ra2.5～0.16μm）模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施二、套类零件技术要求2、几何形状精度外圆与内孔的几何形状精度控制在直径公差以内即可，有些精密轴套控制在孔径公差的1／2～1／33、位置精度位置精度要求主要应根据套筒类零件在机器中的功用和要求而定。如果内孔的最终加工是在套筒装配之后进行时，可降低对套筒内外圆表面的同轴度要求；如果的内孔的加工是在装配之前进行时，则同轴度要求较高，通常同轴度为0.01～0.06mm，套筒端面（或凸缘端面）常用来定位或承受载荷，对端面与外圆和内孔轴心线的垂直度要求较高，一般为0.02～0.05mm。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施三、套类零件材料、毛坯及热处理套类零件一般由钢、青铜、铸铁或者黄铜等材料制成，部分滑动轴承采用双金属结构，在钢或者铸铁轴套上浇铸巴氏合金等合金材料，对于一些强度和硬度要求较高的套筒，可选用优质合金钢等材料。套筒零件的毛坯选择与其材料、结构、尺寸等因素有关。孔径较小时（D20mm）,一般选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件；孔径较大（D20mm）,一般选择无缝钢管、带孔的铸件或锻件；批量生产时，可采用冷挤压和粉末冶金等制造工艺，既节省原材料，又可提高生产率和加工精度。套筒类零件的功能要求和结构特点决定了套筒类零件的热处理方法有渗碳淬火、表面淬火、调质、高温时效及渗氮等。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施一内孔表面的加工孔加工方法较多，常用的有：钻孔、扩孔、铰孔、车孔、镗孔等（一）钻孔用钻头(麻花钻)在工件实体部位加工孔的方法。特点:1．钻头容易偏斜。2．孔径容易扩大。3．孔的表面质量较差。4．钻削时轴向力大。麻花钻由柄部、颈部、切削部分和导向部分组成模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施图3.4.2麻花钻的组成a)麻花钻组成b)切削部分1-刃瓣2-棱边3-莫式锥柄4-扁尾5-螺旋槽模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施麻花钻是孔加工的主要刀具，主要表现特点：1）钻头主切削刃上各点的前角变化很大，钻孔时，外缘处的切削速度最大，而该处的前角最大，刀刃强度最薄弱，因此钻头在外缘处的磨损特别严重。2）钻头横刃较长，横刃及其附近的前角为负值，钻孔时，横刃处于挤刮状态，轴向抗力较大。同时横刃过长，不利于钻头定心，易产生引偏，致使加工孔的孔径增大，孔不圆或孔的轴线歪斜等。3）钻削加工过程是半封闭加工。钻孔时，主切削刃全长同时参加切削，切削刃长，切屑宽，而各点切屑的流出方向和速度各异，切屑呈螺卷状，而容屑槽又受钻头本身尺寸的限制，因而排屑困难，切削液也不易注人切削区域，冷却和散热不良，大大降低了钻头的使用寿命。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施（二）扩孔扩孔是用扩孔钻对已钻出的孔做进一步加工，以扩大孔径。属于孔的半精加工方法，常作铰削前的预加工，也可作为精度不高的孔的终加工。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施扩孔钻的结构与麻花钻相比有以下特点：1、刚性较好。2、导向性好。3、切屑条件较好。因此扩孔与钻孔相比，加工精度高。（三）铰孔用铰刀从被加工孔的孔壁上切除微量金属，使孔的精度和表面质量得到提高的加工方法。铰孔的方式有机铰和手铰两种。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施其特点：1、铰孔的精度和表面粗糙度主要不取决于机床的精度，而取决于铰刀的精度、铰刀的安装方式、加工余量、切削用量和切削液等条件。2、铰刀为定径的精加工刀具，铰孔比精镗孔容易保证尺寸精度和形状精度，生产率也较高，对于小孔和细长孔更是如此。但由于铰削余量小，铰刀常为浮动联接，故不能校正原孔的轴线偏斜，孔与其它表面的位置精度则需由前工序或后工序来保证。3、铰孔的适应性较差。一定直径的铰刀只能加工一种直径和尺寸公差等级的孔。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施（四）镗孔镗孔是用镗刀对已钻出、铸出或锻出的孔做进一步的加工。镗削具有以下特点：1、镗削的适应性强。2、镗削成本较低3、镗削的生产率低。4、镗削广泛应用于单件小批生产中各类零件的孔加工。在大批量生产中，镗削支架和箱体的轴承孔，需用镗模。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施镗孔不但能校正原有孔轴线偏斜，而且能保证孔的位置精度，所以镗削加工适用于加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件上的孔径较大、尺寸精度要求较高、有位置要求的孔和孔系。镗刀可分为单刃镗刀、双刃镗刀（固定式和浮动式）和多刃镗刀。车床、镗床和铣床镗孔多用单刃镗刀。对有同轴度要求的孔系可用多刃镗刀。在成批或大量生产时，对于孔径大（D＞80mm）、孔深长、精度高的孔，均可用浮动镗刀进行精加工。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施五、拉削在拉床上利用拉刀加工工件的工艺过程称为拉削。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。见下图模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施拉刀模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施拉削的工艺特点（1）拉削时拉刀多齿同时工作，在一次行程中完成粗精加工，因此生产率高。（2）拉刀为定尺寸刀具，且有校准齿进行校准和修光；拉床采用液压系统，传动平稳，拉削速度很低（=2～8m/min），切削厚度薄，不会产生积屑瘤，因此拉削可获得较高的加工质量。（3）拉削不能加工台阶孔和盲孔。由于拉床的工作特点，某些复杂零件的孔也不宜进行拉削，例如箱体上的孔。（4）拉刀制造复杂，成本昂贵，一把拉刀只适用于一种规格尺寸的孔或键槽。因此拉削主要用于大批大量生产或定型产品的成批生产。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施六、磨孔利用磨具对工件内孔进行精加工的工艺方法。外圆磨削相比，内孔磨削主要有下列特征：1）磨削精度较难控制。因为接触面积大，发热量大，冷却条件差，工件易产生热变形；同时砂轮轴的刚性差，易产生弯曲变形，造成形状误差。2）磨削表面粗糙度Ra大。内圆磨削时砂轮转速和砂轮直径的原因使其线速度很难达到外圆磨削时的值。3）生产率较低。因为砂轮容易堵塞，故砂轮需要经常修整或更换。此外磨削深度和增加光磨次数的增加，也必然影响生产率。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施七、孔的精密加工1．精细镗精细镗与镗孔方法基本相同，由于最初是使用金刚石作镗刀，所以又称金刚镗。这种方法常用于材料为有色金属合金和铸铁的套筒零件孔的终加工，或作为珩磨和滚压前的预加工。2．珩磨珩磨是用油石条进行孔加工的一种高效率的光整加工方法，需要在磨削或精镗的基础上进行。珩磨的应用范围很广，可加工铸铁件、淬硬和不淬硬的钢件以及青铜等，但不宜加工易堵塞油石的塑性金属。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施3.研磨研磨也是孔常用的一种光整加工方法，需在精细镗、精铰或精磨IT6IT5，表面粗糙度值Ra为0.1～0.008μm亦相应提高。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，近年来多采用滚压工艺来代替珩磨工艺，效果较好。滚压对铸件的质量有很大的敏感性，如铸件的硬度不均匀、表面疏松、含气孔和砂眼等缺陷，对滚压有很大影响。因此，对铸件油缸不可采用滚压工艺而是选用珩磨。对于淬硬套筒的孔精加工，也不宜采用滚压。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施二、孔加工方案及其选择。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施一、钻床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．立式钻床如图为一方柱立式钻床，其主轴是垂直布置的，在水平方向上的位置固定不动必须通过工件的移动，找正被加工孔的位置。立式钻床生产率不高，大多用于单件小批量、中小型工件的加工。1工作台；2主轴；3主轴箱；4立柱；5操纵机构模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施2．摇臂钻床在大型工件上钻孔，需要工件不动，钻床主轴能任意调整其位置。摇臂钻床能满足这个要求。如图是摇臂钻床的外形图。摇臂钻床广泛地用于大、中型工件的加工。1底座2立柱3摇臂4主轴箱5主轴6工作台模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施二、镗床镗床主要用于加工尺寸较大且精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求很严格的孔系。镗床主要类型有卧式镗床、坐标镗床以及精镗床等1.卧式躺床如图所示它主要由床身10、主轴箱8、工作台3、平旋盘5和前后立柱7、2等组成。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施2.坐标镗床坐标镗床是一种高精度机床，刚性和抗振性很好，还具有工作台、主轴箱等运动部件的精密坐标测量装置，能实现工件和刀具的精密定位。单柱坐标镗床双柱坐标镗床模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施三、拉床拉床是指用拉刀进行切削加工的机床，拉床运动简单，只有主运动，同时拉削切削力很大，且要求平稳，故拉床通常采用液压传动，适用于大批量生产。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施四、内圆磨床内圆磨床主要用于磨削各种圆柱孔和圆锥孔。内圆磨床的主要类型有普通内圆磨床、无心内圆磨床、行星式内圆磨床和坐标磨床等。1.普通内圆磨床模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施2.无心外圆磨床磨削时，工件4支承在滚轮1和导轮3上，压紧轮2使工件紧靠导轮，由导轮带动工件旋转，实现圆周进给运动。无心内圆磨床的工作原理1—滚轮2—压紧轮3—导轮4—工件模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施3磨削时，工件固定不转，砂轮除了绕其自身轴线高速旋转实现主运动外，同时还要绕被磨削孔的轴线以缓慢的速度做公转，实现圆周进给运动。此外，砂轮还做周期性的横向进给运动及纵向进给运动(纵向进给也可由工件的移动来实现)。由于砂轮所需运动种类较多，砂轮架的结构复杂，刚性较差。目前这类机床只用来磨削大型工件或因工件形状不对称不适于旋转的工件，如磨削高速大型柴油机大连杆上的孔。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施例：外圆表面表面粗糙度要求为1.6μm，加工方案：毛坯—粗车—精车；内孔表面表面粗糙度要求为1.6μm，加工方案：毛坯—钻孔—铰孔；下面确定各工序尺寸及其公差。A模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施一、钻削加工刀具钻削加工使用的钻头是定尺寸刀具，按其结构特点和用途可分为扁钻、麻花钻、深孔钻和中心钻等，均由工具厂专业生产，钻孔直径为0.1～100mm1、麻花钻的组成模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施二、麻花钻钻孔的方法(1)钻头主切削刃上各点的前角变化很大，钻孔时，外缘处的切削速度最大，而该处的前角最大，刀刃强度最薄弱，因此钻头在外缘处的磨损特别严重。(2)钻头横刃较长，横刃及其附近的前角为负值，达-60-55(3)钻削加工过程是半封闭加工。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施三、扩孔钻扩孔钻与麻花钻相比有以下特点。(1)刚性较好(2)导向性好。(3)切屑条件较好。模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施四、铰刀模块三轴承套钻镗加工工艺设计与实施五、深孔钻1.单刃外排屑深孔