内孔表面加工方法和加工方案（上）

HEATS 发表于 2010-10-22 08:28:46

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，常用的有钻孔、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，可达到的尺寸公差等级为IT13~IT11，表面粗糙度值为Ra50~12.5μm。由于麻花钻长度较长，钻芯直径小而刚性差，又有横刃的影响，故钻孔有以下工艺特点：
　　1．钻头容易偏斜。由于横刃的影响定心不准，切入时钻头容易引偏；且钻头的刚性和导向作用较差，切削时钻头容易弯曲。在钻床上钻孔时，如图7-2a所示，容易引起孔的轴线偏移和不直，但孔径无显著变化；在车床上钻孔时，如图7－2b 所示，容易引起孔径的变化，但孔的轴线仍然是直的。因此，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所示，以便钻头定心。钻小孔和深孔时，为了避免孔的轴线偏移和不直，应尽可能采用工件回转方式进行钻孔。</TD>
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　　2．孔径容易扩大。钻削时钻头两切削刃径向力不等将引起孔径扩大；卧式车床钻孔时的切入引偏也是孔径扩大的重要原因；此外钻头的径向跳动等也是造成孔径扩大的原因。
　　3．孔的表面质量较差。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。这主要是由钻头的横刃引起的。试验表明，钻孔时50%的轴向力和15%的扭矩是由横刃产生的。因此，当钻孔直径d﹥30mm时，一般分两次进行钻削。第一次钻出(0.5~0.7)d，第二次钻到所需的孔径。由于横刃第二次不参加切削，故可采用较大的进给量，使孔的表面质量和生产率均得到提高。</TD>
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　　二、扩孔
　　扩孔是用扩孔钻对已钻出的孔做进一步加工，以扩大孔径并提高精度和降低表面粗糙度值。扩孔可达到的尺寸公差等级为IT11~IT10, 表面粗糙度值为Ra12.5~6.3μm，属于孔的半精加工方法，常作铰削前的预加工，也可作为精度不高的孔的终加工。
　　扩孔方法如图7－4所示，扩孔余量（D-d），可由表查阅，。扩孔钻的形式随直径不同而不同。直径为Φ10~Φ32的为锥柄扩孔钻，如图7－5a所示。直径Φ25~Φ80的为套式扩孔钻，如图7－5b所示。
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　　扩孔钻的结构与麻花钻相比有以下特点：
　　1．刚性较好。由于扩孔的背吃刀量小，切屑少，扩孔钻的容屑槽浅而窄，钻芯直径较大，增加了扩孔钻工作部分的刚性。
　　2．导向性好。扩孔钻有3~4个刀齿，刀具周边的棱边数增多，导向作用相对增强。
　　3．切屑条件较好。扩孔钻无横刃参加切削，切削轻快，可采用较大的进给量，生产率较高；又因切屑少，排屑顺利，不易刮伤已加工表面。
　　因此扩孔与钻孔相比，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的轴线误差。此外，适用于扩孔的机床与钻孔相同。
　　三、铰孔
　　铰孔是在半精加工（扩孔或半精镗）的基础上对孔进行的一种精加工方法。铰孔的尺寸公差等级可达IT9~IT6，表面粗糙度值可达Ra3.2~0.2μm。
　　铰孔的方式有机铰和手铰两种。在机床上进行铰削称为机铰，如图7－6所示；用手工进行铰削的称为手铰，如图7－7所示。
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　　铰刀一般分为机用铰刀和手用铰刀两种形式。如图7－8所示。
　　机用铰刀可分为带柄的（直径1~20mm为直柄，直径10~32mm为锥柄，如图7－8a、b、c所示）和套式的（直径25~80mm,如图7－8f所示）。手用铰刀可分为整体式（如图7－8d所示）和可调式（如图7－8e所示）两种。铰削不仅可以用来加工圆柱形孔，也可用锥度铰刀加工圆锥形孔（如图7－8g、h所示）。
　　1.铰削方式
　　铰削的余量很小，若余量过大，则切削温度高，会使铰刀直径膨胀导致孔径扩大，使切屑增多而擦伤孔的表面；若余量过小，则会留下原孔的刀痕而影响表面粗糙度。一般粗铰余量为0.15~0.25mm，精铰余量为0.05~0.15mm。铰削应采用低切削速度，以免产生积屑瘤和引起振动，一般粗铰<IMG height=11 src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_16hnsz01_07_02_01_clip_image002.gif" width=12>=4~10m/min, 精铰<IMG height=11 src="http://www.chmcw.com/upload/news/RCL/13220_16hnsz01_07_02_01_clip_image002.gif" width=12> =1.5~5m/min。机铰的进给量可比钻孔时高3~4倍，一般可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，铰削时应选用合适的切削液。铰削钢件常用乳化液，铰削铸铁件可用煤油。
　　如图7－9a所示，在车床上铰孔，若装在尾架套筒中的铰刀轴线与工件回转轴线发生偏移，则会引起孔径扩大。如图7－9b所示，在钻床上铰孔，若铰刀轴线与原孔的轴线发生偏移，也会引起孔的形状误差。
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　　机用铰刀与机床常用浮动联接，以防止铰削时孔径扩大或产生孔的形状误差。铰刀与机床主轴浮动联接所用的浮动夹头如图7－10所示。浮动夹头的锥柄1安装在机床的锥孔中，铰刀锥柄安装在锥套2中，挡钉3用于承受轴向力，销钉4可传递扭矩。由于锥套2的尾部与大孔、销钉4与小孔间均有较大间隙，所以铰刀处于浮动状态。
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　　2.铰削的工艺特点
　　（1）铰孔的精度和表面粗糙度主要不取决于机床的精度，而取决于铰刀的精度、铰刀的安装方式、加工余量、切削用量和切削液等条件。例如在相同的条件下，在钻床上铰孔和在车床上铰孔所获得的精度和表面粗糙度基本一致。
　　（2）铰刀为定径的精加工刀具，铰孔比精镗孔容易保证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。但由于铰削余量小，铰刀常为浮动联接，故不能校正原孔的轴线偏斜，孔与其它表面的位置精度则需由前工序或后工序来保证。
　　（3）铰孔的适应性较差。一定直径的铰刀只能加工一种直径和尺寸公差等级的孔，如需提高孔径的公差等级，则需对铰刀进行研磨。铰削的孔径一般小于Φ80mm，常用的在Φ40mm以下。对于阶梯孔和盲孔则铰削的工艺性较差。
　　四、镗孔、车孔
　　镗孔是用镗刀对已钻出、铸出或锻出的孔做进一步的加工。可在车床、镗床或铣床上进行。镗孔是常用的孔加工方法之一，可分为粗镗、半精镗和精镗。粗镗的尺寸公差等级为IT13~IT12，表面粗糙度值为Ra12.5~6.3μm；半精镗的尺寸公差等级为IT10~IT9，表面粗糙度值为Ra6.3~3.2μm；精镗的尺寸公差等级为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所示。车不通孔或具有直角台阶的孔（图7—11b），车刀可先做纵向进给运动，切至孔的末端时车刀改做横向进给运动，再加工内端面。这样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，切至所需的深度后再做纵向进给运动。 
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　　车床上车孔是工件旋转、车刀移动，孔径大小可由车刀的切深量和走刀次数予以控制，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的孔。

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