(機械制造工程學）§4.2孔加工

1、( (機械制造工程學）機械制造工程學）4.24.2孔加工孔加工 比較：比較：n在鉆頭旋轉(zhuǎn)的鉆孔方式中，由于切削刃不對稱和鉆在鉆頭旋轉(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；發(fā)生偏斜或不直，但孔徑基本不變；n在工件旋轉(zhuǎn)的鉆孔方式中則相反，鉆頭引偏會引起在工件旋轉(zhuǎn)的鉆孔方式中則相反，鉆頭引偏會引起孔徑變化，而孔中心線仍是直的?？讖阶兓字行木€仍是直的。 1.1.鉆床鉆床a.a.立式鉆床立式鉆床 b.b.搖臂鉆床搖臂鉆床 n2.2.鉆孔刀具鉆孔刀具 麻花鉆、中心鉆、深孔鉆等。其中最常

2、用的是麻花麻花鉆、中心鉆、深孔鉆等。其中最常用的是麻花鉆，其直徑規(guī)格為鉆，其直徑規(guī)格為0.1-80mm0.1-80mm。 n其柄部是鉆頭的夾持部分，并用來傳遞扭矩；其柄部是鉆頭的夾持部分，并用來傳遞扭矩；n鉆頭柄部有直柄與錐柄兩種，前者用于小直徑鉆頭，后者用于鉆頭柄部有直柄與錐柄兩種，前者用于小直徑鉆頭，后者用于大直徑鉆頭。大直徑鉆頭。n頸部供制造時磨削柄部退砂輪用，也是鉆頭打標記的地方，為頸部供制造時磨削柄部退砂輪用，也是鉆頭打標記的地方，為制造方便直柄麻花鉆一般不設頸部。制造方便直柄麻花鉆一般不設頸部。n工作部分包括切削部分和導向部分。切削部分擔負著主要切削工作部分包括切削部分和導向部分。

3、切削部分擔負著主要切削工作，鉆頭有兩條主切削刃、兩條副切削刃和一條橫刃；工作，鉆頭有兩條主切削刃、兩條副切削刃和一條橫刃；n螺旋槽表面為鉆頭的前刀面，切削部分頂端的錐曲面為后刀螺旋槽表面為鉆頭的前刀面，切削部分頂端的錐曲面為后刀面；刃帶為副后刀面；橫刃是兩主后刀面的交線。面；刃帶為副后刀面；橫刃是兩主后刀面的交線。n對稱的兩主切削刃和兩副切削刃可視為一正一反安裝的兩把對稱的兩主切削刃和兩副切削刃可視為一正一反安裝的兩把外圓車刀。外圓車刀。n導向部分有兩條對稱的螺旋槽和刃帶，螺旋槽用來形成切削導向部分有兩條對稱的螺旋槽和刃帶，螺旋槽用來形成切削刃和前角，并起排屑和輸送切削冷卻液作用；刃帶起導向和

4、刃和前角，并起排屑和輸送切削冷卻液作用；刃帶起導向和修光孔壁的作用；修光孔壁的作用；n刃帶有很小的倒錐，由切削部分向柄部每刃帶有很小的倒錐，由切削部分向柄部每100mm100mm長度上直徑長度上直徑減小減小0.030.12mm0.030.12mm，以減小鉆頭與孔壁的摩擦。，以減小鉆頭與孔壁的摩擦。n麻花鉆的主要幾何角度有頂角麻花鉆的主要幾何角度有頂角22、前角、前角roro、后角后角f f、橫刃斜角、橫刃斜角和螺旋角和螺旋角 n工藝特點：工藝特點：由于構造上的限制，鉆頭的彎曲剛度和由于構造上的限制，鉆頭的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度均較低扭轉(zhuǎn)剛度均較低; ;n加之定心性不好，鉆孔加工的精度較低，一般只能

5、加之定心性不好，鉆孔加工的精度較低，一般只能達到達到ITl3-IT11ITl3-IT11；n表面粗糙度也較差，表面粗糙度也較差，RaRa一般為一般為50-12.5um50-12.5um；n鉆孔的金屬切除率大、切削效率高。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。孔、螺紋底孔、油孔等。對于加工精度和表面質(zhì)量對于加工精度和表面質(zhì)量要求較高的孔，則應在后續(xù)加工中通過擴孔、鉸孔、要求較高的孔，則應在后續(xù)加工中通過擴孔、鉸孔、鏜孔或磨孔來達到。鏜孔或磨孔來達到。n二二. .擴孔擴孔n 擴孔是用擴孔鉆對擴孔是

6、用擴孔鉆對已經(jīng)鉆出、鑄出或鍛已經(jīng)鉆出、鑄出或鍛出的孔出的孔作進一步加工，以擴大孔徑并提高作進一步加工，以擴大孔徑并提高孔的加工質(zhì)量，孔的加工質(zhì)量，擴孔加工既可以作為精加擴孔加工既可以作為精加工孔前的預加工，也可以作為要求不高的工孔前的預加工，也可以作為要求不高的孔的最終加工?？椎淖罱K加工。 與鉆孔相比，擴孔具有下列特點：與鉆孔相比，擴孔具有下列特點：n(1)(1)擴孔鉆齒數(shù)多擴孔鉆齒數(shù)多(38(38個齒個齒) )、導向性好，、導向性好，切削比較穩(wěn)定；切削比較穩(wěn)定；n(2)(2)擴孔鉆沒有橫刃、切削條件好；擴孔鉆沒有橫刃、切削條件好；n(3)(3)加工余量較小，容屑槽可以做得淺些，加工余量較小，

7、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。鉆芯可以做得粗些，刀體強度和剛性較好。n擴孔加工的精度一般為擴孔加工的精度一般為IT11IT10IT11IT10級，表面粗糙度級，表面粗糙度RaRa為為12.5-6.312.5-6.3umum。n擴孔常用于直徑小于擴孔常用于直徑小于100100孔的加工孔的加工。在鉆直徑較大的孔時。在鉆直徑較大的孔時（大于大于3030），常允用小鉆頭），常允用小鉆頭( (直徑為孔徑的直徑為孔徑的0.50.70.50.7倍倍) )預鉆預鉆孔，然后再用相應尺寸的擴扎鉆擴孔，這樣可以提高孔的加孔，然后再用相應尺寸的擴扎鉆擴孔，這樣可以提高孔的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率

8、。工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。n 擴孔除了可以加工圓柱孔之外，還可以用各種特殊形狀的擴孔除了可以加工圓柱孔之外，還可以用各種特殊形狀的擴孔鉆擴孔鉆( (亦稱亦稱锪鉆锪鉆) )來加工各種來加工各種沉頭座孔和锪平端面沉頭座孔和锪平端面。n三、鉸孔三、鉸孔n 餃孔是孔的精加工方法之一，在生產(chǎn)中餃孔是孔的精加工方法之一，在生產(chǎn)中應用很廣。對于較小的孔，相對于內(nèi)圓磨應用很廣。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)濟實用削及精鏜而言，鉸孔是一種較為經(jīng)濟實用的加工方法。的加工方法。 n l. l.餃刀餃刀n 鉸刀一般分為手用餃刀及機用餃刀兩種。鉸刀一般分為手用餃刀及機用餃刀兩種。n手用鉸刀柄部為直柄

9、，工作部分較長，導向作用較好。手用手用鉸刀柄部為直柄，工作部分較長，導向作用較好。手用鉸刀又分為整體式和外徑可調(diào)整式兩種。鉸刀又分為整體式和外徑可調(diào)整式兩種。n機用鉸刀可分為帶柄的和套式的。鉸刀不僅可加工圓形孔，機用鉸刀可分為帶柄的和套式的。鉸刀不僅可加工圓形孔，也可用錐度餃刀加工錐孔。也可用錐度餃刀加工錐孔。 n鉸刀由工作部分、頸部及柄部組成。鉸刀由工作部分、頸部及柄部組成。工作部分又分為切削部工作部分又分為切削部分與校準分與校準( (修光修光) )部分部分。 n 2.2.鉸孔的工藝特點及應用鉸孔的工藝特點及應用n 一般粗鉸余量取為一般粗鉸余量取為0.350.15mm0.350.15mm，精

10、鉸取為，精鉸取為0.15-O.05mm0.15-O.05mm。n 鉸孔通常采用較低的切削速度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高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時小于小于8m/min)8m/min)以避免產(chǎn)生積屑瘤，進給量的取值與被加工孔徑有以避免產(chǎn)生積屑瘤，進給量的取值與被加工孔徑有關，孔徑越大，進給量取值越大，高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時關，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進給量常取為0.31mm/r0.31mm/r。n 餃孔時必須用適當?shù)那邢饕哼M行冷卻、潤滑和清洗，以防餃孔時必須用適當?shù)那邢饕哼M行冷卻、潤滑和清洗，以防止產(chǎn)生積屑瘤并減少切屑在鉸刀和孔壁

11、上的粘附。止產(chǎn)生積屑瘤并減少切屑在鉸刀和孔壁上的粘附。n 與磨孔和鏜孔相比，鉸孔生產(chǎn)率高，容易保證孔的精度；但與磨孔和鏜孔相比，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，孔的位置精度應由前工序保鉸孔不能校正孔軸線的位置誤差，孔的位置精度應由前工序保證。鉸孔不宜加工階梯孔和盲孔。證。鉸孔不宜加工階梯孔和盲孔。n 鉸孔尺寸精度一般為鉸孔尺寸精度一般為IT9-IT7IT9-IT7級，表面租糙度級，表面租糙度RaRa一般為一般為3.20.8um3.20.8um。對于對于中等尺寸、精度要求較高的孔中等尺寸、精度要求較高的孔( (例如例如IT7IT7級精級精度孔度孔) )，鉆一擴一鉸

12、鉆一擴一鉸工藝是生產(chǎn)中常用的典型加工方案。工藝是生產(chǎn)中常用的典型加工方案。 n三、鏜孔三、鏜孔n 鏜孔是在預制孔上用切削刀具使之擴大的一種加工方法。鏜孔是在預制孔上用切削刀具使之擴大的一種加工方法。n 鏜孔工作既可以在鏜孔工作既可以在鏜床鏜床上進行，也可以在上進行，也可以在車床車床上、上、數(shù)控數(shù)控銑床銑床及及鏜銑類加工中心鏜銑類加工中心上進行。上進行。n 1 1鏜孔方式鏜孔方式n (1)(1)工件旋轉(zhuǎn)，刀具作進給運動工件旋轉(zhuǎn)，刀具作進給運動 在車床上鏜孔大部屬在車床上鏜孔大部屬于這類鏜孔方式。于這類鏜孔方式。n工藝特點：工藝特點：加工后孔的軸心線與工件的回轉(zhuǎn)軸線一致，孔加工后孔的軸心線與工件的

13、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。置精度。n這種鏜孔方式適于加工這種鏜孔方式適于加工與外圓表面有同軸度要求的孔。與外圓表面有同軸度要求的孔。n (2)(2)刀具旋轉(zhuǎn)，工件作進給運動刀具旋轉(zhuǎn)，工件作進給運動n(3)(3)刀具旋轉(zhuǎn)并作進給運動刀具旋轉(zhuǎn)并作進給運動n 2 2高速細鏜高速細鏜( (金剛鏜金剛鏜) )n 與一般鏜孔相比，高速細鏜的特點是背吃刀量小、進給量與一般鏜孔相比，高速細鏜的特點是背吃刀量小、進給

14、量小、切削速度高，它可以獲得很高的加工精度小、切削速度高，它可以獲得很高的加工精度( (IT7IT6IT7IT6) )和和很光潔的表面很光潔的表面( (0.40.05um)0.40.05um)。n高速細鏜最初用于加工有色金屬工件，現(xiàn)在也廣泛用于加工高速細鏜最初用于加工有色金屬工件，現(xiàn)在也廣泛用于加工鑄鐵件和鋼件。鑄鐵件和鋼件。n為了保證高速細鏜能達到較高的加工精度和表面質(zhì)量，所用為了保證高速細鏜能達到較高的加工精度和表面質(zhì)量，所用機床機床( (金剛鏜床金剛鏜床) )須具有較高的幾何精度和剛度，機床主軸支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高速旋轉(zhuǎn)零件承常

15、用精密的角接觸球軸承或靜壓滑動軸承高速旋轉(zhuǎn)零件須經(jīng)精確平衡。此外進給機構的運動必須十分平穩(wěn)，保證須經(jīng)精確平衡。此外進給機構的運動必須十分平穩(wěn)，保證工作臺能作平穩(wěn)低速進給運動。工作臺能作平穩(wěn)低速進給運動。n 高速細鏜的加工質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，高速細鏜的加工質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，在大批大量生產(chǎn)中在大批大量生產(chǎn)中它被廣泛用于精密孔的最終加它被廣泛用于精密孔的最終加n 3 3鏜刀鏜刀n 按不同結構，鏜刀可分為按不同結構，鏜刀可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀單刃鏜刀和雙刃鏜刀。n單刃鏜刀的結構與車刀類似只有一個主切削刃。用單刃鏜單刃鏜刀的結構與車刀類似只有一個主切削刃。用單刃鏜刀鏜孔時，孔的尺寸是由操作者調(diào)整鏜刀

16、頭位置保證的。刀鏜孔時，孔的尺寸是由操作者調(diào)整鏜刀頭位置保證的。n雙刃鏜刀有兩個對稱的切削刃，相當于兩把對稱安裝的車刀雙刃鏜刀有兩個對稱的切削刃，相當于兩把對稱安裝的車刀同時參加切削，孔的尺寸精度靠鏜刀本身的尺寸保證。同時參加切削，孔的尺寸精度靠鏜刀本身的尺寸保證。n 4 4鏜孔的工藝特點及應用范圍鏜孔的工藝特點及應用范圍n 鏜孔和鉆一擴一鉸工藝相比，孔徑尺寸不受刀具尺寸的鏜孔和鉆一擴一鉸工藝相比，孔徑尺寸不受刀具尺寸的限制，限制，且鏜孔具有較強的誤差修正能力，可通過多次走刀來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修正原孔軸線偏斜誤差

17、，而且能使所鏜孔與定位表面保持較高的位置精度。高的位置精度。n鏜孔的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率都不如車外圓高。鏜孔的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率都不如車外圓高。 原因：原因：刀桿系統(tǒng)的剛性差、變形大，散熱排屑條件不好，刀桿系統(tǒng)的剛性差、變形大，散熱排屑條件不好，工件和刀具的熱變形比較大；工件和刀具的熱變形比較大； 鏜孔工藝范圍廣，可加工各種不同尺寸和不同精度等級鏜孔工藝范圍廣，可加工各種不同尺寸和不同精度等級的孔，對于孔徑較大、尺寸和位置精度要求較高的孔和孔系，的孔，對于孔徑較大、尺寸和位置精度要求較高的孔和孔系，鏜孔幾乎是唯一的加工方法。鏜孔幾乎是唯一的加工方法。n鏜孔的加工精度為鏜孔的加工精度為IT9IT7

18、IT9IT7級，表面粗糙度凡為級，表面粗糙度凡為3.20.8um3.20.8um。n四、珩磨孔四、珩磨孔n1 1珩磨原理及珩磨頭珩磨原理及珩磨頭n珩磨是利用帶有磨條珩磨是利用帶有磨條( (油石油石) )的珩磨頭對孔進行精整、光整的珩磨頭對孔進行精整、光整加工的方法。加工的方法。n2 2珩磨的工藝特點及應用范圍珩磨的工藝特點及應用范圍n1)1)珩磨能獲得較高的尺寸精度和形狀精度珩磨能獲得較高的尺寸精度和形狀精度，加工精度為，加工精度為IT7IT6IT7IT6級，孔的圓度和圓柱度誤差可控制在級，孔的圓度和圓柱度誤差可控制在35um35um的范圍之內(nèi)，但所磨的范圍之內(nèi)，但所磨不能提高被加工孔的位置精

19、度。不能提高被加工孔的位置精度。n2)2)珩磨能獲得較高的表面質(zhì)量珩磨能獲得較高的表面質(zhì)量，表而粗糙度他為，表而粗糙度他為0.20.0250.20.025umum，表層金屬的變質(zhì)缺陷層深度極微表層金屬的變質(zhì)缺陷層深度極微( (2.5252.525um)um)。n 3)3)與磨削速度相比，珩磨頭的圓周速度雖不高與磨削速度相比，珩磨頭的圓周速度雖不高(Vc(Vc161660m/min)60m/min)，但由于砂條與工件的接觸面積大，往復速度相對較高，但由于砂條與工件的接觸面積大，往復速度相對較高(820m/min)(820m/min)所以所以珩磨仍有較高的生產(chǎn)率。珩磨仍有較高的生產(chǎn)率。n珩磨在大批

20、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，密孔的加工，孔徑范圍一般為孔徑范圍一般為15500mm15500mm或更大，并可加工長徑或更大，并可加工長徑比大于比大于1010的深孔。但所磨的深孔。但所磨不適用于加工塑性較大的有色金屑工件不適用于加工塑性較大的有色金屑工件上的孔，也不能加工帶鍵槽的孔、花鍵孔等斷續(xù)表面。上的孔，也不能加工帶鍵槽的孔、花鍵孔等斷續(xù)表面。中國舊標準 ( 光潔度 ) 中國新標準 (粗糙度)Ra 粗糙度：0.012、0.025、0.050、0.100、0.20、0.40、0.80、1.6、3.2、6.3、

21、12.5、25、50、100 4 6.3 5 3.2 6 1.6 7 0.8 8 0.4 n五、拉孔五、拉孔n1 1拉削與拉刀拉削與拉刀n 拉孔是一種高生產(chǎn)率的精加工方法，它是用特拉孔是一種高生產(chǎn)率的精加工方法，它是用特制的拉刀在拉床上進行的。制的拉刀在拉床上進行的。拉床分臥式拉床和立拉床分臥式拉床和立式拉床兩種，以臥式拉床最為常見式拉床兩種，以臥式拉床最為常見。n 圖表示拉刀刀齒尺寸逐齒增大切下金屬的圖表示拉刀刀齒尺寸逐齒增大切下金屬的過程。過程。n拉孔有拉孔有3 3種不同的拉削方式：種不同的拉削方式：n(1)(1)分層式拉削分層式拉削 這種方式的特點是拉刀將工件加工余量一層這種方式的特點是拉刀將工件加工余量一層一層順序地切除。一層順序地切除。n (2)(2)分塊式拉削分塊式拉削 這種方式的特點是加工表面的每一層金屬是這種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切削位置相互交錯的刀齒切除的。由一組尺寸基本相同但刀齒切削位置相互交錯的刀齒切除的。每個刀齒僅切去一層金屬的一部分。每個刀齒僅切去一層金屬的一部分。n (3)(3)綜合式拉削綜合式拉削 這種方式集中了分層及分塊式拉削的優(yōu)點，這種方式集