孔加工的分類及其對比,破解加工難題
【編者按】孔加工在工業(yè)加工中是一種常用的加工方式施戴,一般分為鉆孔纸俭,鉸孔皇耗,擴孔,鏜孔终睦,拉孔碘云;文中介紹孔加工的幾種方法以及各自等特點,希望能幫助企業(yè)找到合適的加工方式否抛。
與外圓表面加工相比拦腌,孔加工的條件要差得多,加工孔要比加工外圓困難言酪。這是因為:
(1)孔加工所用刀具的尺寸受被加工孔尺寸的限制岭限,剛性差,容易產(chǎn)生彎曲變形和振動败饵;
(2)用定尺寸刀具加工孔時酣器,孔加工的尺寸往往直接取決于刀具的相應尺寸,刀具的制造誤差和磨損將直接影響孔的加工精度哗饭;
(3)加工孔時抓许,切削區(qū)在工件內(nèi)部,排屑及散熱條件差琉阱,加工精度和表面質(zhì)量都不易控制毛底。
一、鉆孔與擴孔
1.鉆孔
鉆孔是在實心材料上加工孔的第一道工序蹭劈,鉆孔直徑一般小于80mm 疗绣。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)铺韧。上述兩種鉆孔方式產(chǎn)生的誤差是不相同的多矮,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哈打,被加工孔的中心線會發(fā)生偏斜或不直塔逃,但孔徑基本不變;而在工件旋轉(zhuǎn)的鉆孔方式中則相反料仗,鉆頭引偏會引起孔徑變化湾盗,而孔中心線仍然是直的。
常用的鉆孔刀具有:麻花鉆立轧、中心鉆格粪、深孔鉆等,其中最常用的是麻花鉆氛改,其直徑規(guī)格為Ф0.1~80mm帐萎。
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,加之定心性不好辐逝,鉆孔加工的精度較低吸畸,一般只能達到IT13~IT11;表面粗糙度也較大几崔, Ra一般為50~12.5μm虽捺;但鉆孔的金屬切除率大蝠题,切削效率高影塑。鉆孔主要用于加工質(zhì)量要求不高的孔,例如螺栓孔殷宴、螺紋底孔徘繁、油孔等。對于加工精度和表面質(zhì)量要求較高的孔窜货,則應在后續(xù)加工中通過擴孔嘹券、鉸孔、鏜孔或磨孔來達到末雪。
2.擴孔
擴孔是用擴孔鉆對已經(jīng)鉆出犀村、鑄出或鍛出的孔作進一步加工,以擴大孔徑并提高孔的加工質(zhì)量材彪,擴孔加工既可以作為精加工孔前的預加工观挎,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段化,但刀齒數(shù)較多嘁捷,沒有橫刃。金屬加工微信显熏,內(nèi)容不錯雄嚣,值得關(guān)注。
與鉆孔相比喘蟆,擴孔具有下列特點:(1)擴孔鉆齒數(shù)多(3~8個齒)缓升、導向性好,切削比較穩(wěn)定蕴轨;(2)擴孔鉆沒有橫刃港谊,切削條件好;(3)加工余量較小尺棋,容屑槽可以做得淺些封锉,鉆芯可以做得粗些,刀體強度和剛性較好嗽绑。擴孔加工的精度一般為IT11~IT10級假凿,表面粗糙度Ra為12.5~6.3。擴孔常用于加工直徑小于 的孔。在鉆直徑較大的孔時(D ≥30mm )赫赊,常先用小鉆頭(直徑為孔徑的0.5~0.7倍)預鉆孔诞只,然后再用相應尺寸的擴孔鉆擴孔,這樣可以提高孔的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率剧胚。
擴孔除了可以加工圓柱孔之外包惹,還可以用各種特殊形狀的擴孔鉆(亦稱锪鉆)來加工各種沉頭座孔和锪平端面示。锪鉆的前端常帶有導向柱落六,用已加工孔導向箫乳。
二、鉸孔
鉸孔是孔的精加工方法之一民氏,在生產(chǎn)中應用很廣浊丑。對于較小的孔,相對于內(nèi)圓磨削及精鏜而言久规,鉸孔是一種較為經(jīng)濟實用的加工方法湖笨。
1.鉸刀
鉸刀一般分為手用鉸刀及機用鉸刀兩種。手用鉸刀柄部為直柄蹦骑,工作部分較長慈省,導向作用較好,手用鉸刀有整體式和外徑可調(diào)整式兩種結(jié)構(gòu)眠菇。機用鉸刀有帶柄的和套式的兩種結(jié)構(gòu)边败。鉸刀不僅可加工圓形孔,也可用錐度鉸刀加工錐孔琼锋。
2.鉸孔工藝及其應用
鉸孔余量對鉸孔質(zhì)量的影響很大放闺,余量太大,鉸刀的負荷大缕坎,切削刃很快被磨鈍怖侦,不易獲得光潔的加工表面,尺寸公差也不易保證谜叹;余量太小匾寝,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)量的作用荷腊。一般粗鉸余量取為0.35~0.15mm黍鸡,精鉸取為01.5~0.05mm。
為避免產(chǎn)生積屑瘤拾拄,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秀坤,v <8m/min)進行加工。進給量的取值與被加工孔徑有關(guān)莺肘,孔徑越大荒懒,進給量取值越大茉蔗,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?shù)?a target="_blank" class="mmstipl2" >切削液進行冷卻装芬、潤滑和清洗锚躺,以防止產(chǎn)生積屑瘤并及時清除切屑。與磨孔和鏜孔相比援栗,鉸孔生產(chǎn)率高骄雇,容易保證孔的精度;但鉸孔不能校正孔軸線的位置誤差帘惜,孔的位置精度應由前工序保證瑰侥。鉸孔不宜加工階梯孔和盲孔。
鉸孔尺寸精度一般為IT9~IT7級暖夭,表面粗糙度Ra一般為3.2~0.8 锹杈。對于中等尺寸、精度要求較高的孔(例如IT7級精度孔)迈着,鉆—擴—鉸工藝是生產(chǎn)中常用的典型加工方案。
三邪码、鏜孔
鏜孔是在預制孔上用切削刀具使之擴大的一種加工方法裕菠,鏜孔工作既可以在鏜床上進行,也可以在車床上進行闭专。
1:鏜孔方式
鏜孔有三種不同的加工方式奴潘。
(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影钉。工藝特點是:加工后孔的軸心線與工件的回轉(zhuǎn)軸線一致画髓,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)軸線的位置精度平委。這種鏜孔方式適于加工與外圓表面有同軸度要求的孔奈虾。
(2)刀具旋轉(zhuǎn),工件作進給運動 鏜床主軸帶動鏜刀旋轉(zhuǎn)廉赔,工作臺帶動工件作進給運動以息。
(3)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祥怖,鏜桿的受力 變形也是變化的兴题,靠近主軸箱處的孔徑大,遠離主軸箱處的孔徑小抽胁,形成錐孔噩檬。此外,鏜桿懸伸長度增大喜即,主軸因自重引起的彎曲變形也增大肾轨,被加工孔軸線將產(chǎn)生相應的彎曲锡褂。這種鏜孔方式只適于加工較短的孔。
2.金剛鏜
與一般鏜孔相比群鞭,金剛鏜的特點是背吃刀量小估褐,進給量小,切削速度高刃纽,它可以獲得很高的加工精度(IT7~IT6)和很光潔的表面(Ra為0.4~0.05 )酝侯。金剛鏜最初用金剛石鏜刀加工,現(xiàn)在普遍采用硬質(zhì)合金烫止、CBN和人造金剛石刀具加工蒋荚。主要用于加工有色金屬工件,也可用于加工鑄鐵件和鋼件馆蠕。
金剛鏜常用的切削用量為:背吃刀量預鏜為 0.2~0.6mm期升,終鏜為0.1mm ;進給量為0.01~0.14mm/r 互躬;切削速度加工鑄鐵時為100~250m/min 播赁,加工鋼時為150~300m/min ,加工有色金屬時為300~2000m/min吼渡。
為了保證金剛鏜能達到較高的加工精度和表面質(zhì)量容为,所用機床(金剛鏜床)須具有較高的幾何精度和剛度,機床主軸支承常用精密的角接觸球軸承或靜壓滑動軸承寺酪,高速旋轉(zhuǎn)零件須經(jīng)精確平衡坎背;此外,進給機構(gòu)的運動必須十分平穩(wěn)寄雀,保證工作臺能做平穩(wěn)低速進給運動得滤。金屬加工微信,內(nèi)容不錯百睹,值得關(guān)注菊虏。
金剛鏜的加工質(zhì)量好,生產(chǎn)效率高估掐,在大批大量生產(chǎn)中被廣泛用于精密孔的最終加工他案,如發(fā)動機氣缸孔、活塞銷孔船酗、機床主軸箱上的主軸孔等质驻。但須引起注意的是:用金剛鏜加工黑色金屬制品時,只能使用硬質(zhì)合金和CBN制作的鏜刀收泥,不能使用金剛石制作的鏜刀汁匪,因金剛石中的碳原子與鐵族元素的親和力大,刀具壽命低琐店。
3.鏜刀
鏜刀可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀贩俺。
4.鏜孔的工藝特點及應用范圍
鏜孔和鉆—擴—鉸工藝相比艘珊,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洋魂,可通過多次走刀來修正原孔軸線偏斜誤差绷旗,而且能使所鏜孔與定位表面保持較高的位置精度。
鏜孔和車外圓相比副砍,由于刀桿系統(tǒng)的剛性差衔肢、變形大,散熱排屑條件不好豁翎,工件和刀具的熱變形比較大角骤,鏜孔的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率都不如車外圓高。
綜上分析可知心剥, 鏜孔的加工范圍廣邦尊,可加工各種不同尺寸和不同精度等級的孔,對于孔徑較大优烧、尺寸和位置精度要求較高的孔和孔系蝉揍,鏜孔幾乎是唯一的加工方法。鏜孔的加工精度為IT9~IT7級匙隔,表面粗糙度Ra為 疑苫。鏜孔可以在鏜床、車床纷责、銑床等機床上進行,具有機動靈活的優(yōu)點系亭,生產(chǎn)中應用十分廣泛剿哪。在大批大量生產(chǎn)中,為提高鏜孔效率晋合,常使用鏜模主厅。
四、珩磨孔
1. 珩磨原理及珩磨頭
珩磨是利用帶有磨條(油石)的珩磨頭對孔進行光整加工的方法掐腕。珩磨時咒祠,工件固定不動,珩磨頭由機床主軸帶動旋轉(zhuǎn)并作往復直線運動捺再。珩磨加工中萌琉,磨條以一定壓力作用于工件表面,從 工件表面上切除一層極薄的材料糜隶,其切削軌跡是交叉的網(wǎng)紋咧饭。為使砂條磨粒的運動軌跡不重復,珩磨頭回轉(zhuǎn)運動的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)與珩磨頭每分鐘往復行程數(shù)應互成質(zhì)數(shù)会激。
珩磨軌跡的交叉角 與珩磨頭的往復速度 及圓周速度 有關(guān)栏渺, 角的大小影響珩磨的加工質(zhì)量及效率呛梆,一般粗珩時取 °,精珩時取磕诊。為了便于排出破碎的磨粒和切屑填物,降低切削溫度,提高加工質(zhì)量霎终,珩磨時應使用充足的切削液滞磺。
為使被加工孔壁都能得到均勻的加工,砂條的行程在孔的兩端都要超出一段越程量神僵。為保證珩磨余量均勻雁刷,減少機床主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響,珩磨頭和機床主軸之間大都采用浮動連接保礼。
珩磨頭磨條的徑向伸縮調(diào)整有手動沛励、氣動和液壓等多種結(jié)構(gòu)形式。
2. 珩磨的工藝特點及應用范圍
(1)珩磨能獲得較高的尺寸精度和形狀精度炮障,加工精度為IT7~IT6級目派,孔的圓度和圓柱度誤差可控制在 的范圍之內(nèi),但珩磨不能提高被加工孔的位置精度胁赢。
(2)珩磨能獲得較高的表面質(zhì)量,表面粗糙度Ra為 欠杀,表層金屬的變質(zhì)缺陷層深度極微()厦湘。
(3)與磨削速度相比,珩磨頭的圓周速度雖不高(vc=16~60m/min)讯策,但由于砂條與工件的接觸面積大哺里,往復速度相對較高(va=8~20m/min),所以珩磨仍有較高的生產(chǎn)率购烹。金屬加工微信骄鸽,內(nèi)容不錯,值得關(guān)注底教。
珩磨在大批大量生產(chǎn)中廣泛用于發(fā)動機缸孔及各種液壓裝置中精密孔的加工铅粉,孔徑范圍一般為 或更大,并可加工長徑比大于10的深孔扑澜。但珩磨不適用于加工塑性較大的有色金屬工件上的孔蓄盘,也不能加工帶鍵槽的孔、花鍵孔等句惯。
五土辩、拉孔
1. 拉削與拉刀
拉孔是一種高生產(chǎn)率的精加工方法,它是用特制的拉刀在拉床上進行的抢野。拉床分臥式拉床和立式拉床兩種拷淘,以臥式拉床最為常見各墨。
拉削時拉刀只作低速直線運動(主運動)。拉刀同時工作的齒數(shù)一般應不少于3個启涯,否則拉刀 工作不平穩(wěn)贬堵,容易在工件表面產(chǎn)生環(huán)狀波紋。為了避免產(chǎn)生過大的拉削力而使拉刀斷裂结洼,拉刀工作時黎做,同時工作刀齒數(shù)一般不應超過6~8個。
拉孔有三種不同的拉削方式松忍,分述如下:
(1) 分層式拉削 這種拉削方式的特點是拉刀將工件加工余量一層一層順序地切除蒸殿。為了便于斷屑,刀齒上磨有相互交錯的分屑槽鸣峭。按分層式拉削方式設計的的拉刀稱為普通拉刀宏所。
(2) 分塊式拉削 這種拉削方式的特點是加工表面的每一層金屬是由一組尺寸基本相同但刀齒相互交錯的刀齒(通常每組由2-3個刀齒組成)切除的。每個刀齒僅切去一層金屬的一部分音虹。按分塊拉削方式設計的拉刀稱為輪切式拉刀穴示。
(3) 綜合式拉削 這種方式集中了分層及分塊式拉削的優(yōu)點,粗切齒部分采用分塊式拉削次新,精切齒部分采用分層式拉削爽步。這樣既可縮短拉刀長度,提高生產(chǎn)率傲枕,又能獲得較好的表面質(zhì)量沪峰。按綜合拉削方式設計的拉刀稱為綜合式拉刀。
2. 拉孔的工藝特征及應用范圍
(1)拉刀是多刃刀具辩芦,在一次拉削行程中就能順序完成孔的粗加工衰惜、精加工和光整加工工作,生產(chǎn)效率高准魁。
(2)拉孔精度主要取決于拉刀的精度,在通常條件下赫斥,拉孔精度可達IT9~IT7卤竭,表面粗糙度Ra可達6.3~1.6 μm。
(3)拉孔時硼婿,工件以被加工孔自身定位(拉刀前導部就是工件的定位元件)锌半,拉孔不易保證 孔與其它表面的相互位置精度;對于那些內(nèi)外圓表面具有同軸度要求的回轉(zhuǎn)體零件的加工寇漫,往往都是先拉孔刊殉,然后以孔為定位基準加工其它表面。
(4)拉刀不僅能加工圓孔州胳,而且還可以加工成形孔记焊,花鍵孔逸月。
(5)拉刀是定尺寸刀具,形狀復雜遍膜,價格昂貴碗硬,不適合于加工大孔。
拉孔常用在大批大量生產(chǎn)中加工孔徑為Ф10~80mm 瓢颅、孔深不超過孔徑5倍的中小零件上的通孔恩尾。
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