孔位加工方法

二、孔的加工•孔是箱体、支架、套筒、环、盘类零件上的重要表面，也是机械加工中经常遇到的表面。•在加工精度和表面粗糙度要求相同的情况下，加工孔比加工外圆面困难，生产率低，成本高：•（1）刀具的尺寸受到被加工孔的尺寸的限制，故刀具的刚性差，不能采用大的切削用量。•（2）刀具处于被加工孔的包围中，散热条件差，切屑排出困难，切削液不易进入切削区，切屑易划伤加工表面。①尺寸精度:孔径和长度的尺寸精度。②形状精度:孔的圆度、圆柱度及轴线的直线度。③位置精度:孔与孔或孔与外圆面的同轴度，孔与孔或孔与其它表面之间的尺寸精度、平行度、垂直度等。④表面质量:表面粗糙度、表层加工硬化和表层物理力学性能要求等。孔的技术要求•孔的加工方法:钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔、孔的光整加工等。高速钢刀具应用（钻头、铰刀）钻孔(drilling):在工件的实体部位加工孔的工艺过程刀具:麻花钻。机床:钻床、车床、镗床、铣床（一）钻孔台钻的主轴进给由转动进给手柄实现。台钻小巧灵活，使用方便，结构简单，主要用于加工小型工件上的各种小孔。在仪表制造、钳工和装配中用得较多。•立钻主轴的轴向进给可自动进给，也可作手动进给。•在立钻上加工多孔工件可通过移动工件来完成。用于大型工件、多孔工件上的大、中、小孔加工，广泛用于单件和成批生产中。钻孔播放麻花钻主要用于孔的粗加工，IT11级以下；表面粗糙度Ra25μm~6.3μm。麻花钻的组成和切削部分麻花钻的构造为了保证钻头必要的刚性和强度，工作部分的钻心直径向柄部方向递增。刀柄：钻头的夹持部分，用来传递扭矩颈部：磨柄部时退砂轮用，打标记一、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1、麻花钻结构特点1）横刃较长，横刃处前角为负值切削阻力大，据实验50%的轴向力和15%的扭距。2）主切削刃上各点前角不同（靠近钻心处前角为负值），切削性能差。3）钻头的副后角为零，摩擦力大。4）主切削刃外缘处刀尖角小，刀齿薄弱。5）主切削刃长，且全刀宽切削，排屑困难。特点图示一、钻孔3.钻削用量1）背吃刀量asp单位：mmdospa一、钻孔3.钻削用量2）钻削速度vc单位：m/min1000ndocv一、钻孔3.钻削用量3）钻削进给量与进给速度：f单位：mm/rfz单位：mm/zVf单位：mm/min钻孔用的夹具•（1）易引偏•引偏是孔径扩大或孔轴线偏移和不直的现象。•由于钻头横刃定心不准，钻头刚性和导向作用较差，切入时钻头易偏移、弯曲。•在钻床上钻孔易引起孔的轴线偏移和不直；•在车床上钻孔易引起孔径扩大钻孔的工艺特点a）在钻床上钻孔b）在车床上钻孔•（2）排屑困难•钻孔的切屑较宽，在孔内被迫卷成螺旋状，流出时与孔壁发生剧烈摩擦而刮伤已加工表面，甚至会卡死或折断钻头。•（3）切削温度高，刀具磨损快•切削时产生的切削热多，加之钻削为半封闭切削，切屑不易排出，切削热不易传出，使切削区温度很高。(1)仔细刃磨钻头，使两个切削刃的长度相等和顶角对称；在钻头上修磨出分屑槽，将宽的切屑分成窄条，以利于排屑。提高孔的加工精度的措施•（2）用顶角2φ=90～100°的短钻头，预钻一个锥形坑可以起到钻孔时的定心作用。（3）用钻模为钻头导向，可减少钻孔开始时的引偏，特别是在斜面或曲面上钻孔时更有必要。•钻孔加工精度很低，生产率低。•可用于质量要求不高的孔的终加工，如螺钉孔、油孔等；也可用于技术要求高的孔的预加工或攻螺纹前的底孔加工。钻孔的应用5、切削液的选择种类：乳化油液（冷却）、硫化切削油（润滑）、动植物油（润滑）。扩孔钻用于对已钻孔的进一步加工，IT10~IT11级；表面粗糙度6.3~3.2μm。二、扩孔1.工艺特点1）扩孔是孔的半精加工方法；2）一般加工精度为IT10～IT9；3）孔的表面粗糙度可控制在Ra6.3～3.2μm。当钻削dw＞30mm直径的孔时，为了减小钻削力及扭矩，提高孔的质量，一般先用（0.5～0.7）dw大小的钻头钻出底孔，再用扩孔钻进行扩孔，则可较好地保证孔的精度和控制表面粗糙度，且生产率比直接用大钻头一次钻出时还要高。扩孔钻扩孔扩孔钻特点：1）刀齿数多（3～4个），故导向性好，切削平稳；2）刀体强度和刚性较好；3）没有横刃，改善了切削条件。因此，大大提高了切削效率和加工质量。对技术要求不太高的孔，扩孔可作为终加工；对精度要求高的孔，常作为铰孔前的预加工。在成批或大量生产时，为提高钻削孔、铸锻孔或冲压孔的精度和降低表面粗糙度值，也常使用扩孔钻扩孔。铰孔(reaming)是用铰刀对已有孔进行精加工的过程。（三）铰孔铰孔播放铰刀用于中、小尺寸孔的半精加工和精加工，IT6~IT8级；表面粗糙度1.6~0.4μm。铰刀的类型（a）直柄机用铰刀（b）锥柄机用铰刀c）硬质合金锥柄机用铰刀（d）手用铰刀（e）可调节手用铰刀（f）套式机用铰刀（g）直柄莫式圆锥铰刀（h）手用1:50锥度铰刀铰刀的类型铰刀的结构对手用铰刀，为增强导向作用，校准部分做得长些。对机用铰刀，为减少机床主轴和铰刀同轴度误差的影响和避免过大的摩擦，应做得短些。铰孔的方式有机铰和手铰两种。a)手用铰刀b)机用铰刀L1—工作部分；L2—切削部分；L3—修光部分；L4—柄部机用铰刀：由机床引导方向，导向性好，故工作部分尺寸短。直柄：￠1mm～￠20mm,锥柄：￠5mm～￠50mm,手用较刀的柄部为圆柱形，端部制成方头，以便使用铰手。铰刀特点：1）刀齿数多（6～12个），制造精度高；具有修光部分，可以用来校准孔径、修光孔壁；2）刀体强度和刚性较好（容屑槽浅，芯部直径大）；故导向性好，切削平稳；3）铰孔的余量小切削力较小；铰孔时的切速度较低，产生的切削热较少。因此，铰孔的加工质量更好。铰削用量的选择：精铰时，一般半径上铰削余量为0.03～0.15mm,其值取决于工件材料及对孔要求的精度及表面粗糙度。余量过大，则孔的精度不高，表面粗糙；余量过小，切不掉表面缺陷层，影响孔的质量。一般铰削钢体时，切削速度为1.5～5m/min,铰铸铁时，8～10m/min，切削速度过高，加剧刀具磨损，还会引起振动。铰削用量的选择：进给量不能取得过小，否则切削厚度过薄，铰刀的挤压作用会明显加大，加速铰刀后刀面的磨损。一般铰削钢体时，进给量为0.3～2mm/r,铰铸铁时，0.5～3mm/r。钻头、扩孔钻、铰刀都是标准刀具。中等尺寸以下较精密的孔，单件小批乃至大批大量生产，采用钻—扩—铰这种典型加工方案进行加工非常方便。钻、扩、铰只能保证孔本身的精度，而不易保证孔与孔之间的尺寸精度及位置精度。为此，可以利用钻模进行加工，或者采用镗孔。镗孔(boring)：利用镗刀对已有的孔进行加工对于直径较大的孔（一般Dφ80～100mm）、内成形面或孔内环槽等，镗削是唯一合适的加工方法。（四）镗孔图镗床镗孔三镗孔图车床镗孔镗刀旋转作主运动，工件或镗刀作进给运动的切削加工方法称为镗削加工。镗削加工主要在铣镗床、镗床上进行，是常用的孔加工方法。铣镗床镗孔主要用于机座、箱体、支架等大型零件上孔和孔系的加工。此外，铣镗床还可以加工外圆和平面。由于一些箱体和大型零件上的一些外圆和端面与它们上的孔有位置精度要求，所以在镗床上加工孔的同时，也希望能在一次装夹工位内把这些外圆和端面都加工出来。镗孔加工精度为IT7～IT8，表面粗糙度Ra值为0.8～0.1μm。镗床分为卧式镗床、坐标镗床、立式镗床等。卧式镗床：箱体、机架类零件上的孔或孔系；钻床或铣床：单件小批生产；车床：回转体零件上轴线与回转体轴线重合的孔。卧式镗床结构简图1--尾座2—后立柱3—前立柱4—主轴箱5—床身6—主轴7—工作台•卧式镗床结构示意图•1-主轴箱2-前立柱3-镗杆4-平旋盘5-工作台6-上滑座7-下滑座8-导轨9-后支架10-后立柱•加工范围广，尤其适合于大型、复杂的箱体类零件上的孔的加工。除镗孔外，还可以加工端面、平面、外圆、螺纹及钻孔等。零件可在一次安装中完成多表面的加工。立式单柱坐标镗床1-床身2-床鞍3-工作台4-立柱5-主轴箱工作台三向敞开，操作方便。•立式双柱坐标镗床•1-横梁2、主轴箱3、立柱4、工作台5、床身•一般为大、中型坐标镗床•卧式坐标镗床•1、下滑座2-上滑座3-工作台4-立柱5-主轴箱车床上镗孔：工件旋转、镗刀进给a)车通孔b)车不通孔c)车槽在车床上镗孔播放镗床上镗孔：镗刀刀杆随主轴一起旋转，完成主运动；进给运动可由工作台带动工件纵向移动，也可由主轴带动镗刀杆轴向移动完成。a)工件不动、刀具旋转并进给b)刀具旋转、工件进给镗刀：单刃镗刀和浮动式镗刀a）通孔单刃镗刀b）盲孔单刃镗刀c）浮动镗刀单刃镗刀：结构简单，制造容易，通用性好。双刃镗刀：两边都有切削刃，工作时，可以消除径向力对镗杆的影响，工件的径向尺寸与精度是由镗刀保证的。1.镗孔不象扩孔、铰孔需要许多尺寸不同的刀具，而且容易保证相互位置精度。2.镗孔的生产率低，要求较高的操作技术，这是因为镗孔的尺寸精度要依靠调整刀具位置来保证。镗孔的工艺特点一般镗孔的尺寸公差等级为IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为1.6～0.8μm；精细镗时，尺寸公差等级可达IT7～IT6，表面粗糙度Ra值为0.8～0.2μm。用于加工机座、箱体、支架等大型零件上孔径较大、尺寸精度和位置精度要求高的孔系，也可加工单个孔、台阶孔和孔内环形槽、镗平面等。镗孔的应用拉孔(holebroaching)是用拉刀在拉床上加工孔的过程（五）拉孔拉刀拉削加工质量好，生产率高。拉刀寿命长，并且拉床结构简单。但拉刀结构复杂，制造比较麻烦，价格较高，因而多用于大量和批量生产的精加工。拉刀的类型拉刀的类型•头部——与机床连接，传递运动和拉力。•颈部——头部和过渡锥连接部分。•过渡锥部——使拉刀容易进入工件孔中，起对准中心的作用。•前导部——起导向和定心作用，防止拉刀歪斜，并可检查拉削前孔径是否太小，以免拉刀第一刀齿负荷太大而损坏。•切削部——切除全部的加工余量，由粗切齿、过渡齿和精切齿组成。•校准部——起校准和修光作用，并作为精切齿的后备齿。•后导部——保持拉刀最后几个刀齿的正确位置，防止拉刀即将离开工件时，工件下垂而损坏已加工表面。•尾部——防止长而重的拉刀自重下垂，影响加工质量和损坏刀齿。拉刀的结构拉刀以切削速度vc作主运动，进给运动是由后一个刀齿高出前一个刀齿（齿升量af）来完成的，从而能在一次行程中一层一层地从工件上切去多余的金属层，获得所要求的表面拉削运动拉孔时，工件的预制孔不必精加工，工件也不需夹紧，工件以端面靠紧在拉床的支承板上，因此工件的端面应与孔垂直，否则容易损坏拉刀。如果工件的端面与孔不垂直，则应采用球面自动定心的支承垫板来补偿。通过球形支承垫板的略微转动，可以使工件上的孔自动地调整到与拉刀轴线一致的方向。1—球面垫板2—工件3—拉刀五、拉孔1.拉削过程图6-27拉削圆孔（1）生产率高。拉刀同时工作的刀齿多，而且一次行程能够完成粗、精加工。（2）拉刀耐用度高。拉削速度低，每齿切削厚度很小，切削力小，切削热也少。（3）加工精度高。拉削的尺寸公差等级一般可达IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为0.8～0.4μm。（4）拉床只有一个主运动（直线运动），结构简单，操作方便。（5）加工范围广。拉削可以加工圆形及其它形状复杂的通孔、平面及其它没有障碍的外表面，但不能加工台阶孔、不通孔和薄壁孔。（6）拉刀成本高，刃磨复杂，除标准化和规格化的零件外，在单件小批生产中很少应用。拉削特点：拉削加工的各种表面3.拉床拉床按用途可分为内拉床及外拉床，按机床布局可分为卧式和立式。其中，以卧式内拉床应用最为普遍。如图所示为卧式内拉床的外形结构。磨孔(holegrinding)是孔的精加工方法之一，可达到的尺寸公差等级为IT8～IT6，表面粗糙度Ra值为1.6～0.4μm。磨孔可以在内圆磨床或万能外圆磨床上进行。（六）磨孔•万能外圆磨床砂轮架安装在床身上，由单独电机驱动砂轮高速旋转，提供主运动；砂轮架还可以横向移动，使砂轮实现横向进给运动