内孔表面加工方法和加工方案.doc

内孔表面加工方法和加工方案(上)
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   内孔表面加工方法较多, 常见有钻孔、 扩孔、 铰孔、 镗孔、 磨孔、 拉孔、 研磨孔、 珩磨孔、 滚压孔等。
　　一、 钻孔
　　用钻头在工件实体部位加工孔称为钻孔。钻孔属粗加工, 可达成尺寸公差等级为IT13~IT11, 表面粗糙度值为Ra50~12.5μm。因为麻花钻长度较长, 钻芯直径小而刚性差, 又有横刃影响, 故钻孔有以下工艺特点:
　　1．钻头轻易偏斜。因为横刃影响定心不准, 切入时钻头轻易引偏; 且钻头刚性和导向作用较差, 切削时钻头轻易弯曲。在钻床上钻孔时, 如图7-2a所表示, 轻易引发孔轴线偏移和不直, 但孔径无显著改变; 在车床上钻孔时, 如图7－2b 所表示, 轻易引发孔径改变, 但孔轴线仍然是直。所以, 在钻孔前应先加工端面, 并用钻头或中心钻预钻一个锥坑, 如图7－3所表示, 方便钻头定心。钻小孔和深孔时, 为了避免孔轴线偏移和不直, 应尽可能采取工件回转方法进行钻孔。

　　2．孔径轻易扩大。钻削时钻头两切削刃径向力不等将引发孔径扩大; 卧式车床钻孔时切入引偏也是孔径扩大关键原因; 另外钻头径向跳动等也是造成孔径扩大原因。
　　3．孔表面质量较差。钻削切屑较宽, 在孔内被迫卷为螺旋状, 流出时与孔壁发生摩擦而刮伤已加工表面。
　　4．钻削时轴向力大。这关键是由钻头横刃引发。试验表明, 钻孔时50%轴向力和15%扭矩是由横刃产生。所以, 当钻孔直径d﹥30mm时, 通常分两次进行钻削。第一次钻出(0.5~0.7)d, 第二次钻到所需孔径。因为横刃第二次不参与切削, 故可采取较大进给量, 使孔表面质量和生产率均得到提升。

　　二、 扩孔
　　扩孔是用扩孔钻对已钻出孔做深入加工, 以扩大孔径并提升精度和降低表面粗糙度值。扩孔可达成尺寸公差等级为IT11~IT10, 表面粗糙度值为Ra12.5~6.3μm, 属于孔半精加工方法, 常作铰削前预加工, 也可作为精度不高孔终加工。
　　扩孔方法如图7－4所表示, 扩孔余量（D-d）, 可由表查阅, 。扩孔钻形式随直径不一样而不一样。直径为Φ10~Φ32为锥柄扩孔钻, 如图7－5a所表示。直径Φ25~Φ80为套式扩孔钻, 如图7－5b所表示。

　　扩孔钻结构与麻花钻相比有以下特点:
　　1．刚性很好。因为扩孔背吃刀量小, 切屑少, 扩孔钻容屑槽浅而窄, 钻芯直径较大, 增加了扩孔钻工作部分刚性。
　　2．导向性好。扩孔钻有3~4个刀齿, 刀具周围棱边数增多, 导向作用相对增强。
　　3．切屑条件很好。扩孔钻无横刃参与切削, 切削轻快, 可采取较大进给量, 生产率较高; 又因切屑少, 排屑顺利, 不易刮伤已加工表面。
　　所以扩孔与钻孔相比, 加工精度高, 表面粗糙度值较低, 且可在一定程度上校正钻孔轴线误差。另外, 适适用于扩孔机床与钻孔相同。
　　三、 铰孔
　　铰孔是在半精加工（扩孔或半精镗）基础上对孔进行一个精加工方法。铰孔尺寸公差等级可达IT9~IT6, 表面粗糙度值可达Ra3.2~0.2μm。
　　铰孔方法有机铰和手铰两种。在机床上进行铰削称为机铰, 如图7－6所表示; 用手工进行铰削称为手铰, 如图7－7所表示。

　　铰刀通常分为机用铰刀和手用铰刀两种形式。如图7－8所表示。
　　机用铰刀可分为带柄（直径1~20mm为直柄, 直径10~32mm为锥柄, 如图7－8a、 b、 c所表示）和套式（直径25~80mm,如图7－8f所表示）。手用铰刀可分为整体式（如图7－8d所表示）和可调式（如图7－8e所表示）两种。铰削不仅能够用来加工圆柱形孔, 也可用锥度铰刀加工圆锥形孔（如图 7－8g、 h所表示）。
　　1.铰削方法
　　铰削余量很小, 若余量过大, 则切削温度高, 会使铰刀直径膨胀造成孔径扩大, 使切屑增多而擦伤孔表面; 若余量过小, 则会留下原孔刀痕而影响表面粗糙度。通常粗铰余量为 0.15~0.25mm, 精铰余量为0.05~0.15mm。铰削应采取低切削速度, 以免产生积屑瘤和引发振动, 通常粗铰=4~10m/min, 精铰 =1.5~5m/min。机铰进给量可比钻孔时高3~4倍, 通常可0.5~1.5mm/r。为了散热以及冲排屑末、 减小摩擦、 抑制振动和降低表面粗糙度值, 铰削时应选择适宜切削液。铰削钢件常见乳化液, 铰削铸铁件可用煤油。
　　如图7－9a所表示, 在车床上铰孔, 若装在尾架套筒中铰刀轴线与工件回转轴线发生偏移, 则会引发孔径扩大。如图7－9b所表示, 在钻床上铰孔, 若铰刀轴线与原孔轴线发生偏移, 也会引发孔形状误差。

　　机用铰刀与机床常见浮动联接, 以预防铰削时孔径扩大或产生孔形状误差。铰刀与机床主轴浮动联接所用浮动夹头如图7－10所表示。浮动夹头锥柄1安装在机床锥孔中, 铰刀锥柄安装在锥套2中, 挡钉3用于承受轴向力, 销钉4可传输扭矩。因为锥套2尾部与大孔、 销钉4与小孔间都有较大间隙, 所以铰刀处于浮动状态。

　　2.铰削工艺特点
　　（1）铰孔精度和表面粗糙度关键不取决于机床精度, 而取决于铰刀精度、 铰刀安装方法、 加工余量、 切削用量和切削液等条件。比如在相同条件下, 在钻床上铰孔和在车床上铰孔所取得精度和表面粗糙度基础一致。
　　（2）铰刀为定径精加工刀具, 铰孔比精镗孔轻易确保尺寸精度和形状精度, 生产率也较高, 对于小孔和细长孔更是如此。但因为铰削余量小, 铰刀常为浮动联接, 故不能校正原孔轴线偏斜, 孔与其它表面位置精度则需由前工序或后工序来确保。
　　（3）铰孔适应性较差。一定直径铰刀只能加工一个直径和尺寸公差等级孔, 如需提升孔径公差等级, 则需对铰刀进行研磨。铰削孔径通常小于Φ80mm, 常见在Φ40mm以下。对于阶梯孔和盲孔则铰削工艺性较差。
　　四、 镗孔、 车孔
　　镗孔是用镗刀对已钻出、 铸出或锻出孔做深入加工。可在车床、 镗床或铣床上进行。镗孔是常见孔加工方法之一, 可分为粗镗、 半精镗和精镗。粗镗尺寸公差等级为IT13~IT12, 表面粗糙度值为Ra12.5~6.3μm; 半精镗尺寸公差等级为IT10~IT9, 表面粗糙度值为 Ra6.3~3.2μm; 精镗尺寸公差等级为IT8~IT7, 表面粗糙度值为Ra1.6~0.8μm。
　　1．车床车孔
车床车孔如图7－11所表示。车不通孔或含有直角台阶孔（图7—11b）, 车刀可先做纵向进给运动, 切至孔末端时车刀改做横向进给运动, 再加工内端面。这么可使内端面与孔壁良好衔接。车削内孔凹槽（图7—11d）, 将车刀伸入孔内, 先做横向进刀, 切至所需深度后再做纵向进给运动。

　　车床上车孔是工件旋转、 车刀移动, 孔径大小可由车刀切深量和走刀次数给予控制, 操作较为方便。
　　车床车孔多用于加工盘套类和小型支架类零件孔