项目1任务4内孔加工.doc

8.7 内孔加工
8．7．1 数控车床上孔加工工艺

图8-7-1麻花钻钻孔 图8-7-2硬质合金可转位刀片钻头钻孔
很多零件如齿轮、轴套、带轮等，不仅有外圆柱面，而且有内圆柱面，在车床上加工内结构加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、车孔等加工方法，其工艺适应性都不尽相同。应根据零件内结构尺寸以及技术要求的不同，选择相应的工艺方法。
1．麻花钻钻孔
如图8-7-1，钻孔常用的刀具是麻花钻头(用高速钢制造) ，孔的主要工艺特点如下：
钻头的两个主刀刃不易磨得完全对称，切削时受力不均衡；钻头刚性较差，钻孔时钻头容易发生偏斜。
通常麻花钻头钻孔前，用刚性好的钻头，如用中心孔钻钻一个小孔，用于引正麻花钻开始钻孔时的定位和钻削方向。
麻花钻头钻孔时切下的切屑体积大，钻孔时排屑困难，产生的切削热大而冷却效果差，使得刀刃容易磨损。因而限制了钻孔的进给量和切削速度，降低了钻孔的生产率。
可见，钻孔加工精度低(IT2～13)、表面粗糙度值大(Ra12.5)，一般只能作粗加工。钻孔后，可以通过扩孔、铰孔或镗孔等方法来提高孔的加工精度和减小表面粗糙度值。
2．硬质合金可转位刀片钻头钻孔
如图8-7-2，CNC车床通常也使用硬质合金可转位刀片钻头。可转位刀片的钻孔速度通常要比高速钢麻花钻的钻孔速度高很多。刀片钻头适用于钻孔直径范围为16～80mm的孔。刀片钻头需要较高的功率和高压冷却系统。如果孔的公差要求小于±0.05，则需要增加镗孔或铰孔等第二道孔加工工序，使孔加工到要求的尺寸。用硬质合金可转位刀片钻头钻孔时不需要钻中心孔。
3．扩孔
扩孔是用扩孔钻对已钻或铸、锻出的孔进行加工，扩孔时的背吃刀量为0.85～4.5mm范围内，切屑体积小，排屑较为方便。因而扩孔钻的容屑槽较浅而钻心较粗，刀具刚性好；一般有3～4个主刀刃，每个刀刃的切削负荷较小；棱刃多，使得导向性好，切削过程平稳。扩孔能修正孔轴线的歪斜，扩孔钻无端部横刃，切削时轴向力小，因而可以采用较大的进给量和切削速度。扩孔的加工质量和生产率比钻孔高，加工精度可达ITl0，表面粗糙度值为Ra6.3～3.2μm。采用镶有硬质合金刀片的扩孔钻，切削速度可以提高2～3倍，大大地提高了生产率。扩孔常常用作铰孔等精加工的准备丁序：也可作为要求不高孔的最终加工。
4．铰孔
铰孔是孔的精加工方法之一，铰孔的刀具是铰刀。铰孔的加工余量小(粗铰为O.15～0.35mm，精铰为0.05～0.15mm)，铰刀的容屑槽浅，刚性好，刀刃数目多(6～12个)，导向可靠性好，刀刃的切削负荷均匀。铰刀制造精度高，其圆柱校准部分具有校准孔径和修光孔壁的作用。铰孔时排屑和冷却润滑条件好，切削速度低(精铰2～5m／min)，切削力、切削热都小，并可避免产生积屑瘤。因此，铰孔的精度可达IT6～IT8；表面粗糙度值为Ra1.6～0.4μm。铰孔的进给量一般为0.2～1.2mm／r，约为钻孔进给的3～4倍，可保证有较高的生产率。铰孔直径一般不大于80 mm。铰孔不能纠正孔的位置误差，孔与其他表面之间的位置精度，必须由铰孔前的加工工序来保证。
5．镗孔
镗孔一般用于将已有孔扩大到指定的直径，可用于加工精度、直线度及表面精度均要求较高的孔。镗孔主要优点是工艺灵活、适应性较广。一把结构简单的单刃镗刀，既可进行孔的粗加工，又可进行半精加工和精加工。加工精度范围为ITl0以下至IT7～IT6；表面粗糙度值Ra为12.5μm至0.8～0.2μm。镗孔还可以校正原有孔轴线歪斜或位置偏差。镗孔可以加工中、小尺寸的孔，更适于加工大直径的孔。
镗孔时，单刃镗刀的刀头截面尺寸要小于被加工的孔径，而刀杆的长度要大于孔深，因而刀具刚性差。切削时在径向力的作用下，容易产生变形和振动，影响镗孔的质量。特别是加工孔径小、长度大的孔时，更不如铰孔容易保证质量。因此，镗孔时多采用较小的切削用量，以减小切削力的影响。
8．7．2 数控车床上孔加工编程
1．中心线上钻、扩、铰孔加工编程
车床上的钻、扩、铰加工时，刀具在车床主轴中心线上加工。即X值为0。
⑴主运动模式
CNC车床上所有中心线上孔加工的主轴转速都以G97模式，即每分钟的实际转数(r／min)来编写，而不使用恒定表面速度模式(CSS)。
⑵刀具趋近运动工件的程序段
首先将Z轴移动到安全位置，然后移动X轴到主轴中心线，最后将Z轴移动到钻孔的起始位置。这种方式可以减小钻头趋近工件时发生碰撞的可能性。
N36 T0200 M42；
N37 G97 S700 M03；
N38 G00 Z5 M08；
N39 X0；
N40···
⑶刀具切削和返回运动
N40 G01 Z-30 F30；
N41 G00 Z2；
程序段N40为钻头的实际切削运动，切削完成后执行程序段N41，钻头将Z向退出工件。
刀具的返回运动时，从孔中返回的第一个运动总是沿Z轴方向的运动。
⑷啄式钻孔循环(深孔钻循环)：
①啄式钻孔循环格式
G74 R～
G74 Z～ Q～ F～；
式中：R～：每次啄式退刀量； Z～：向终点坐标值(孔深)；Q～：Z向每次的切入量。
②啄式钻孔(如图8-7-3所示)：
在工件上加工直径为10 mm的孔，孔的有效深度为60 mm。工件端面及中心孔已加工，程序如下：
O8701；
N10 T0505；(φ10麻花钻)

图8-7-3工件端面啄式钻孔例图
N20 G0 X0 Z3.S700 M3；
N30 G74.R1.；
N40 G74.Z-60.Q8000 F0.1；
N50 G0 Z50；
N60 X100；
N70 M05；
N80 M30；
2．数控镗削内孔
数控车削内孔的指令与外圆车削指令基本相同，但也有区别，编程时应注意以下方面：①粗车循环指令G71、G73，在加工外径时余量U为正，但在加工内轮廓时余量U应为负。
②若精车循环指令G70采用半径补偿加工，以刀具从右向左进给为例。在加工外径时，半径补偿指令用G42，刀具方位编号是“3”。 在加工内轮廓时，半径补偿指令用G41，刀具方位编号是“2”。
③加工内孔轮廓时，切削循环的起点S、切出点Q的位置选择要慎重，要保证刀具在狭小的内结构中移动而不干涉工件。起点S、切出点Q的X值一般取与预加工孔直径稍小一点的值。
如图8-7-4，内轮廓加工编程示例：
内径粗车循环： 半径补偿精加工内形
G0 X19 Z5；（快进到内径粗车循环起刀点） ……
G71 U1 R0.5； G0 G41 X19 Z5；（引入半径补偿）
G7l P10 Q20 U-0.5 W0.1 F150； G70 P10 Q20 F80；
N10 Gl X36； G40 G0 Z50 X100；
…… ……
N20 X19； ……

图8-7-4 孔类零件
8．7．3 数控车床上孔加工工艺编程实例
加工图8-7-4所示阶梯孔类零件，材料为45钢，材料规格为Ф50×50mm，设外圆端面已加工完毕，要求按图纸要求加工该零件内结构。
1. 加工方法：
①选用f3的中心钻钻削中心孔；
②钻f20的孔；
③粗镗削内孔；
④精镗削内孔。
2. 程序编写：O8702
①f3的中心钻（T01）G01钻削中心孔 ②f20钻头（T02）钻削孔

O8702
G98； G98；
M3 S2000 T0101； M3 S300 T0202；
（换1号f3的中心钻） （换2号f20的钻头）
G0 X0 Z5； G0 X0 Z5；

G01 Z－6 F30； G74 R3.；
G04 P1000； G74 Z-58.Q8000 F60
G00 Z5； G0 Z50 X100；
G0 Z50 X100； M5；主轴停转
M5；主轴停转 M0；程序暂停
M0；程序暂停

③内孔镗刀（T03）G71镗削内孔 ④内孔镗刀（T04）G70精镗内孔
G98；
M3 S800 T0303； G98；
G0 X19. Z5； M3 S1200 T0303；
G71 U1 R0.5； G0 G41 X19.5 Z5；
G7l P10 Q20 U-0.5 W0.1 F150； （快速进刀，引入半径补偿）
N10 G00 X36； G70 P10 Q20 F80；
G01 Z0； G40 G0 Z50 X100；
X30 Z-10； （快速进刀，引入半径补偿）
Z-32； M5；
G03 X24 Z－35 R3； M30；
N20 X19
G0 Z50 X100；
M5；
M0；