热加工工艺基础第四章孔加工

第四章孔加工（P65）孔是各类机械中常用零件（轴类、盘套、支架和箱体类零件等）的基本表面，如轴承孔、定位孔等。也可能是这些零件的辅助表面，如油孔、气孔和减重孔等。§4－1概述一、孔的技术要求（P65）1、尺寸精度：孔径大小和深度；2、形状精度：孔的圆度、圆柱度及轴线的直线度；3、位置精度：孔与孔、孔与外圆表面的同轴度；孔与孔、孔与其它表面的平行度；4、表面质量：表面粗糙度、表层的加工硬化和组织变化等。二、孔的分类（P65）根据孔的结构和用途，可分为以下几种类型：（如P65图4－1和图4－2所示）1、紧固孔和辅助孔：IT12～IT11；Ra值12.5～6.3um。2、回转体零件的轴心孔：一般是与轴类零件相配合的表面或是其它表面的基准面。对精度要求很高。3、箱体支架类零件的轴承孔：孔本身尺寸精度及Ra值均要求很高；孔与孔、孔与基准面之间也有很高的位置精度要求。§4－2孔的加工方法及特点（P65）由于孔的技术要求不同，孔的结构差异较大，所以孔的加工方法较多，常用的有钻、扩、铰、镗、拉、磨、研磨和珩磨等。一、钻孔（P66）用钻头在零件的实体部位加工孔叫钻孔。钻孔是一种最基本的孔加工方法。精度低，IT10以下，Ra值为50～12.5um，一般只能用作粗加工。钻孔可以在车床、钻床或镗床上进行。钻孔最常用的刀具是麻花钻头(视频)。一、钻床加工简介（P66）钻床主要用于加工中小型的孔。钻床上钻削时，刀具旋转为主运动，同时刀具沿直线进行进给运动；在车床上钻孔时，工件旋转，刀具进给。钻孔简介1）台式钻床：加工小型工件，一般孔径13mm。2）立式钻床：加工中小型工件，一般孔径50mm，可自动走刀。3）摇臂钻床：如图13-25所示，结构完善，操作方便。加工大中型工件，一般孔径80mm。钻孔的特点（P67）1、精度低、Ra值大、孔径扩大、轴线歪斜和圆度误差较大等。（主要原因：钻头刚性差、轴向后座力抗力大、切悄易括伤已加工表面）2、生产率低。（主要原因：切削热多、切削液很难注入、切削温度高，这些限制了速度的提高）麻花钻的改进（P67）为了提高钻孔的质量和生产率，倪志褔（上个世纪50年代，北京市三个著名劳动模范之一）对麻花钻的结构进行了改进，即所谓的群钻，如P67图4－4所示。1）在钻头的主刀刃上磨出凹弧刃R，以增大横刃附近主刀刃上各点的前角；2）把横刃磨到只有原来长度的1/5～1/7；3）在刀刃上磨出分悄槽。二、扩孔（P68）扩孔是用扩孔钻对工件上已有的孔进行加工，作用是扩大孔径、提高精度，降低Ra值；扩孔钻如P68图4－8所示。通常作为精加工的（铰孔）前工序或最终工序，精度可达IT10～IT9、Ra值为6.3～3.2um；扩孔钻齿数较多，有3～4个刀齿，导向性好，切削平稳；扩孔刀无横刃；加工余量较小、容屑槽较窄并较浅，故钻心较粗，刚性好。故加工质量比钻孔高。扩孔钻和扩孔加工视频三、铰孔（P68）铰孔是应用较普遍的孔的精加工方法之一，铰孔的精度可达IT8～IT6，Ra值为1.6～0.4um。铰削用的刀具是铰刀，如P71图4-10所示。铰刀的工作部分为切削部分和修光部分。1)切削部分：锥形、担任主要切削工作；锥角为2Kr(Kr为主偏角)，Kr小，轴向抗力小，定位精度高。前角为0°，后角一般取6～8°。2)修光部分：主要作用是修光孔壁、校正孔径和导向等；有棱边，其宽度很小，且前后角均为0°；后半部分有很小的倒锥，以减小棱边与孔壁磨擦，并避免孔径扩大。铰刀视频铰削条件的控制（P69）为了保证铰削质量，切削条件应加经控制：1)铰削余量：余量宜小，粗铰一般为0.15～0.35mm；精铰一般为0.05～0.15。2)切削用量：采用低速，目的是避免产生积屑瘤，但轴向进刀速度不宜过小，否则会造成打滑、啃刮现象，其进给速度一般为钻孔的3～5倍。3)切削热：铰削钢件时，必须使用切削热，以便散热，减小磨擦；加工铸铁时可不用切削热。铰削加工视频2、铰削的特点（P70）1)较高的精度和较低的Ra值：主要是刀具、加余量及切削条件所致。2)铰孔纠正位置误差的能力很差；3)适应小孔和深孔的加工，Φ80mm以上的孔径不宜铰削加工；4)铰削的适应性较差：不能加工阶梯孔、短孔，且是定径刀具。5)可加工钢、铸铁和有色金属件，但不宜加工淬火件和硬度较高的材料。四、镗孔（P70）镗孔是用镗刀对已经锻出、钻出或铸出的孔作进一步的加工，是常用的孔的加工方法之一。镗床最主要的加工对象是孔，其不但可以加工大型的孔，而且能够保证孔系的形状、尺寸和位置精度。粗镗：IT10～IT9；Ra值为6.3～3.2um；半精镗：IT9～IT8；Ra值为3.2～1.6um；精镗：IT7；Ra值为1.6～0.8um；金刚镗：IT7～IT6；Ra值为0.4～0.2um。1、镗孔的方法和刀具（P70）1)在车床上镗孔：如P71图4-12所示；主运动为工件的旋转、进给运动为镗刀装在小刀架上作纵向或横向的移动。适合车回转体的轴心孔。2)在镗床上镗孔：如P71图4-13和图4-14所示：主运动—镗刀刀杆装在机床主轴锥孔中，随主轴一起旋转；进给运动—工作台带动工件作纵向移动，也可以由主轴带动镗刀作轴向移动来实现。镗床结构视频镗床应用视频镗床加工视频2、镗削的特点（P72）1)可用多次走刀来校正孔轴线的偏斜，其位置精度也较高；(这些是铰孔所不能的)2)镗孔的适应性较强：可满足不同精度和不同Ra值的要求；一把刀可加工一定范围孔径和长度的孔；除特别小和特别长的孔，一般均能镗削加工。3)镗刀制造和刃磨简单、方便、费用低。4)生产率较低：镗杆受孔径限制，刚性较差，不得使用大的切削速度和切削深度；孔径尺寸大小靠调节镗刀来实现，很费时。5)可加工各种钢、铸铁、有色金属，但不能加工淬硬件和硬度过高的材料。五、磨孔（P73）磨孔是精加工孔的一种方法，精度可达IT7、Ra值可达1.6～0.4um；磨孔可在内圆磨床或万能外圆磨床上进行，图4-18为内圆磨示意图。主运动为砂轮的高速旋转；其进给运动有工件低速旋转的圆周进给、砂轮的往复轴向进给、砂轮沿径向移动的径向进给。磨孔的特点（P73）1)与铰孔相比，磨削适应性较广：可用同一砂轮磨一定直径的孔；可磨削淬硬件；不适应磨削有色金属件、小孔和深孔；生产率低。2)与外圆磨削相比，Ra值大、生产率低：因为砂轮轴直径小、刚性差、易变形，只能采用低速磨削；砂轮需经常修整、更换。六、拉削（P73）拉削是一种高生产率的加工方法。加工精度可达IT7，Ra值可达0.8～0.4mm。拉刀是一种多齿刀具。拉削时，由于后一个刀齿直径大于前一个刀齿直径，从而能够一层层从工件上切出金属。拉削过程如P74图4-19所示。拉削视频外拉削视频圆孔拉刀的组成部分及作用（P73）头部L1：用来将拉刀夹持在机床上并传递动力；颈部L2：直径最小，拉力过大时在此部位发生断裂；过渡锥L3：使拉刀容易进入工件的孔中；前导部分L4：起引导作用，使工件轴线和拉孔轴线重合；切削部分L5：承担主要的切削任务；校准部分L6：没有齿升量，起刮光孔壁和校正孔径作用；后导部分L7：保证拉刀最后一齿与工件间的正确位置。拉孔刀视频拉削的特点（P75）1)加工精度高，Ra值小；2)生产率高；3)拉削不能纠正孔的位置公差；4)一般在钻孔或粗镗后直接进行，对前工序加工要求不高；5)拉刀的制造及刃磨复杂，成本高；由于以上一些特点，拉孔只适用于大批量生产。七、研磨孔（P75）研磨孔是常用的一种孔的光整加工方法。用于对精镗、精铰或精磨后的孔进一步光整加工。精度可达IT7～IT6、Ra值可达0.1～0.008um。研磨工具的材料、研磨剂、研磨余量均与研磨外圆相同。八、珩磨孔（P75）珩磨是对精镗、精铰或精磨后的孔进一步光整加工的一种加工方法。精度可达IT7～IT6、Ra值可达0.1～0.008um。珩磨一般在专用的珩磨机上进行。珩磨所用的磨具，是由几根粒度很细的磨条所组成的珩磨头。P75图4-22为一种结构简单的珩磨头的工用原理图。§4-3孔加工方案的选择(P77)确定孔的加工方案的原则：首选满足技术要求，同时考虑经济性和生产率等方面的因素。拟定孔的加工方案比外圆表面复杂，这是因为：1)孔的类型很多，功用不同，孔径和孔径比及技术要求相关甚远；2)孔的加工方法很多，且每一种加工都有一定的局限性；3)带孔零件的结构和尺寸多种多样。一、机床的选用(P77)1、回转体零件的轴心孔：轴心孔通常为重要的基准面，一般和外圆面和端面一道在车床上完成精加工，以保证位置精度。2、箱体支架类零件的轴承孔：这类孔是主要的基准面，技术要求高，对于大中型支架和箱体的轴承孔，通常在卧式镗床上加工；中小型可在铣床上加工。3、其它孔，如紧固孔、辅助孔等可根据零件大小及批量在各类钻床上加工。二、孔加工方案的选用1、孔加工常用的方案(P78)孔加工常用的方案如表4-2所示。拟定孔加工方案时，除考虑加工表面精度、粗糙度、材料性质、热处理要求以及生产规模以外，还要考虑孔径大小和孔径比。2、选用孔加工方案的几点说明(P79)1)在实体上加工孔，首选必须钻孔。2)中等精度和粗糙度：(1)未淬硬的钢件或铸铁件：对于小于10mm的孔，采用钻铰或钻粗铰精铰的方案。对于大于10mm的孔，宜采用钻扩铰的方案。对于大于30mm的孔，长径比小的孔，钻后宜采用镗。对于大于30mm的孔，长径比大的孔，常采用钻扩铰的方案。对于大于80mm的孔，一般不采用扩和铰的方案。2、选用孔加工方案的几点说明(P79)(2)淬火钢件：淬火之前，一般采用钻和镗，淬火之后只能磨削。其加工方案为钻镗(淬火)磨。3)精度为IT7以上，Ra值为0.4以下的孔，在精加工以后应进行光整加工，除短孔外，一般采用珩磨。4)对于有色金属，不能采用磨削加工，其精加工常采用精镗、精细镗、精铰或手铰方案。作业(P80)第3、8题一、钻孔2.高速钢麻花钻的结构一、钻孔2.高速钢麻花钻的结构钻头切削部分5个刀刃6个刀面两条主切削刃两条副切削刃一条横刃两个螺旋形前刀面两个经刃磨获得的后刀面两个圆弧段的副后刀面铰刀的类型图6-14铰刀的类型直柄机用铰刀锥柄机用铰刀硬质合金锥柄机用铰刀手用铰刀可调节手用铰刀套式机用铰刀直柄莫氏圆锥铰刀锥度铰刀手用1：50五、拉孔1.拉削过程五、拉孔1.拉削过程图6-27拉削圆孔五、拉孔1.拉削过程图6-26拉削键槽图6-22常见的拉削截形（A～Ｇ为内拉拉削，Ｈ～Ｌ为外拉削）2.拉削工艺范围返回文挡五、拉孔3.拉刀结构图6-25圆拉刀结构六、内圆磨削1.珩磨头及珩磨原理图6-29珩磨原理与珩磨头结构返回文挡