孔是箱體、支架、套筒、環(huán)和盤類零件上的重要表面,也是機械加工中經(jīng)常遇到的表面。在加工精度和表面粗糙度要求相同的情況下,加工孔比加工外圓面困難,生產(chǎn)率低、成本高??椎募庸し椒ㄓ秀@孔、擴孔、鉸孔、鏜孔等,下面就為大家詳細介紹幾種常見的孔精密加工工藝。
01
鉆孔
定義:鉆孔是在沒有底孔的狀況下直接打孔的一種加工方法,鉆孔直徑一般小于80mm。鉆孔加工有兩種方式:一種是鉆頭旋轉(zhuǎn),另一種是工件旋轉(zhuǎn)。
以上兩種精密加工方式產(chǎn)生的誤差是不同的。在鉆頭旋轉(zhuǎn)的鉆孔方式中,由于切削刃不對稱和鉆頭剛性不足而使鉆頭引偏時,被加工孔的中心線會發(fā)生偏斜或不直,但孔徑基本不變;而在工件旋轉(zhuǎn)的鉆孔方式中則相反,鉆頭引偏會引起孔徑變化,而孔中心線仍然是直的。
常用的鉆孔刀具有:麻花鉆、中心鉆、深孔鉆等。
由于構(gòu)造上的限制,鉆頭的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度均較低,加之定心性不好,鉆孔加工的精度較低,一般只能達到IT13-IT11;表面粗糙度也較大,Ra一般為50-12.5μm;但鉆孔的金屬切除率大,切削效率高。鉆孔主要用于加工質(zhì)量要求不高的孔,例如螺栓孔、螺紋底孔、油孔等。對于加工精度和表面質(zhì)量要求較高的孔,則應(yīng)在后續(xù)加工中通過擴孔、鉸孔、鏜孔或磨孔來達到。
02
擴孔
定義:擴孔是用擴孔鉆對已鉆出的孔進行擴大加工,以修正孔的位置精度、解決孔徑大于鉆頭直徑的矛盾等。擴孔加工既可以作為精加工孔前的預(yù)加工,也可以作為要求不高的孔的最終加工。擴孔鉆與麻花鉆相似,但刀齒數(shù)較多,沒有橫刃。
與鉆孔相比,擴孔具有下列特點:(1)擴孔鉆齒數(shù)多(3-8個齒)、導(dǎo)向性好,切削比較穩(wěn)定;(2)擴孔鉆沒有橫刃,切削條件好;(3)加工余量較小,容屑槽可以做得淺些,鉆芯可以做得粗些,刀體強度和剛性較好。擴孔加工的精度一般為IT11-IT10級,表面粗糙度Ra為12.5-6.3μm。擴孔常用于加工直徑小于30mm的孔。在鉆直徑較大的孔時(D≥30mm),常先用小鉆頭(直徑為孔徑的0.5-0.7倍)預(yù)鉆孔,然后再用相應(yīng)尺寸的擴孔鉆擴孔,這樣可以提高孔的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
03
鉸孔
定義:鉸孔是用鉸刀對孔進行精加工,屬于精密擴孔的一種。對于較小的孔,相對于內(nèi)圓磨削及精鏜而言,鉸孔是一種較為經(jīng)濟實用的加工方法。
鉸孔余量對鉸孔質(zhì)量的影響很大,余量太大,鉸刀的負荷大,切削刃很快被磨鈍,不易獲得光潔的加工表面,尺寸公差也不易保證;余量太小,不能去掉上工序留下的刀痕,自然也就沒有改善孔加工質(zhì)量的作用。一般粗鉸余量取為0.35-0.15mm,精鉸取為0.15-0.05mm。
為避免產(chǎn)生積屑瘤,鉸孔通常采用較低的切削速度(高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時,v<8m/min)進行加工。進給量的取值與被加工孔徑有關(guān),孔徑越大,進給量取值越大,高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時進給量常取為0.3-1mm/r。
鉸孔時必須用適當(dāng)?shù)那邢饕哼M行冷卻、潤滑和清洗,以防止產(chǎn)生積屑瘤并及時清除切屑。與磨孔和鏜孔相比,鉸孔生產(chǎn)率高,容易保證孔的精度;但鉸孔不能校正孔軸線的位置誤差,孔的位置精度應(yīng)由前工序保證。鉸孔不宜加工階梯孔和盲孔。
鉸孔尺寸精度一般為IT9-IT7級,表面粗糙度Ra一般為3.2-0.8,μm。對于中等尺寸、精度要求較高的孔(例如IT7級精度孔),鉆—擴—鉸工藝是生產(chǎn)中常用的典型加工方案。
04
鏜孔
定義:鏜孔是用鏜刀對已鉆出、鑄出或鍛出的孔做進一步的加工??稍谲嚧病㈢M床或銑床上進行。
鏜孔是常用的孔加工方法之一,可分為粗鏜、半精鏜和精鏜。粗鏜的尺寸公差等級為IT13-IT12,表面粗糙度值為Ra12.5-6.3μm;半精鏜的尺寸公差等級為IT10-IT9,表面粗糙度值為Ra6.3-3.2μm;精鏜的尺寸公差等級為IT8-IT7,表面粗糙度值為Ra1.6-0.8μm。
鏜孔有三種不同的精密加工方式:
(1)工件旋轉(zhuǎn)
刀具作進給運動在車床上鏜孔大都屬于這種鏜孔方式。工藝特點是:加工后孔的軸心線與工件的回轉(zhuǎn)軸線一致,孔的圓度主要取決于機床主軸的回轉(zhuǎn)精度,孔的軸向幾何形狀誤差主要取決于刀具進給方向相對于工件回轉(zhuǎn)軸線的位置精度。這種鏜孔方式適于加工與外圓表面有同軸度要求的孔。
?。?)刀具旋轉(zhuǎn)
工件作進給運動,鏜床主軸帶動鏜刀旋轉(zhuǎn),工作臺帶動工件作進給運動。
?。?)刀具旋轉(zhuǎn)并作進給運動
采用這種鏜孔方式鏜孔,鏜桿的懸伸長度是變化的,鏜桿的受力變形也是變化的,靠近主軸箱處的孔徑大,遠離主軸箱處的孔徑小,形成錐孔。此外,鏜桿懸伸長度增大,主軸因自重引起的彎曲變形也增大,被加工孔軸線將產(chǎn)生相應(yīng)的彎曲。這種鏜孔方式只適于加工較短的孔。
鏜孔和鉆—擴—鉸工藝相比,孔徑尺寸不受刀具尺寸的限制,且鏜孔具有較強的誤差修正能力,可通過多次走刀來修正原孔軸線偏斜誤差,而且能使所鏜孔與定位表面保持較高的位置精度。