《機(jī)械制造技術(shù)》課件2第5章

5.1軸類零件的加工5.2箱體類零件的加工5.3套筒零的加工5.4圓柱齒輪的加工5.1.1概述

1.軸類零件的功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

軸類零件是機(jī)器中常見的典型零件之一，主要用來支承傳動零件(齒輪帶輪離合器等)和傳遞扭矩。常見軸類零件如圖5-1所示。5.1軸類零件的加工圖5-1常見軸類零件

一般來說，軸類零件是回轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑。軸類零件的主要加工表面是內(nèi)外旋轉(zhuǎn)表面，次要表面有鍵槽、花鍵、螺紋和橫向孔等。軸類零件按結(jié)構(gòu)形狀可分為光軸、階梯軸、空心軸和異型軸(如曲軸、凸輪軸、偏心軸等)；按長徑比(L/d)又可分為剛性軸(L/d≤12)和撓性軸(L/d>12)。

2.軸類零件的技術(shù)要求

1)尺寸精度

尺寸精度包括直徑尺寸精度和長度尺寸精度。精密軸頸為IT5級，重要軸頸為IT6~IT7級，一般軸頸為IT8~IT9級。對于同一個軸來說，支承軸頸與軸承結(jié)合，其尺寸精度要求比較高，安裝傳動件的軸頸及軸向尺寸精度一般要求較低。

2)相互位置精度

相互位置精度主要指裝配傳動件的軸頸相對于支承軸頸的同軸度及端面對軸心線的垂直度等，通常用徑向圓跳動來標(biāo)注(便于測量)。普通精度軸的徑向圓跳動為0.01～0.03mm，高精度軸的徑向圓跳動通常為0.006～0.01mm。

3)幾何形狀精度

幾何形狀精度主要指軸頸的圓度、圓柱度，一般應(yīng)符合包容原則(即形狀誤差包容在直徑公差范圍內(nèi))。當(dāng)幾何形狀精度要求較高時，零件圖上應(yīng)單獨(dú)標(biāo)注出規(guī)定允許的偏差。

4)表面粗糙度

軸類零件的表面粗糙度和尺寸精度應(yīng)與表面工作要求相適應(yīng)。通常支承軸頸的表面粗糙度Ra值為0.8~0.16μm，配合軸頸的表面粗糙度Ra值為0.63～3.2μm。

3.軸類零件的材料與熱處理

軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作情況，選擇不同的材料和熱處理方法。一般軸類零件，用中碳鋼(如45鋼)，經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)及部分表面淬火等熱處理，得到所要求的強(qiáng)度、韌性和硬度。對于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，一般選用合金鋼(如40Cr等)，經(jīng)過調(diào)質(zhì)和表面淬火處理，使其具有較高的綜合力學(xué)性能。對于在高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸類零件，可選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳淬火處理后，使其具有很高的表面硬度，心部則獲得較

高的強(qiáng)度和韌性。對于高精度和高轉(zhuǎn)速的軸，可選用38CrMoAl鋼，其熱處理變形較小，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面滲氮處理，可達(dá)到很高的心部強(qiáng)度和表面硬度，從而獲得優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞性。

4.軸類零件的毛坯

軸類零件的毛坯常采用棒料、鍛件和鑄件等毛坯形式。一般光軸或外圓直徑相差不大的階梯軸采用棒料；外圓直徑相差較大或較重要的軸常采用鍛件；某些大型的或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸(如曲軸)可采用鑄件。5.1.2

CA6140車床主軸加工工藝

1.CA6140車床主軸的工藝性分析

圖5-2所示為CA6140車床的主軸簡圖。圖5-2CA6140車床主軸零件圖

1)結(jié)構(gòu)工藝性分析

車床主軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有外圓外錐、內(nèi)孔內(nèi)錐、端面臺階及螺紋花鍵等結(jié)構(gòu)。

主軸的支承軸頸是主軸的裝配基準(zhǔn)，它的制造精度直接影響主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸其他各重要表面均以支承軸頸為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)有嚴(yán)格的位置要求。支承軸頸為了使軸承內(nèi)圈能脹大以便調(diào)整軸承間隙，故采用錐面結(jié)構(gòu)。軸承內(nèi)圈是薄壁零件，裝配時軸頸上的形狀誤差會反映到內(nèi)圈的滾道上，影響主軸的回轉(zhuǎn)精度，故軸頸的形狀精度要求比較高。從使用情況來看，主軸不僅要傳遞運(yùn)動同時還要傳遞一定的扭矩，故在保證其形狀尺寸的同時還要保證其一定的物理機(jī)械特性。

2)主軸工作表面的技術(shù)要求

(1)尺寸精度。AB軸徑是該零件的安裝基準(zhǔn)，有非常高的要求，由于采用了特殊的結(jié)構(gòu)形式，因此將這一尺寸精度轉(zhuǎn)化為形狀精度。其他各安裝軸頸的尺寸精度均在IT5~IT6級，如75h5、80h5、90g5、75h5、70h6、

100h6。

(2)形狀精度。AB軸頸的形狀精度在位置精度0.005以內(nèi)。車床主軸錐孔是用來安裝頂尖或刀具錐柄的，前端圓錐面和端面是安裝卡盤或花盤的。這些安裝夾具或刀具的定心表面均是主軸的工作表面，其形狀精度也應(yīng)控制在位置精度0.005~0.008以內(nèi)。

(3)位置精度。定心表面相對于支承軸頸A—B軸心線的同軸度，定位端面D相對于支承軸頸A—B軸心線的跳動等，其誤差會造成夾具、工件、刀具的安裝誤差，從而影響工件的加工精度，故它們對于定心軸線的位置精度均在0.005以內(nèi)。

(4)表面粗糙度。AB支承表面的表面粗糙度為0.63μm,其他表面為1.25μm。

2.定位基準(zhǔn)的選擇

特別注意，通常應(yīng)該先選擇精基準(zhǔn)，然后再選擇粗基準(zhǔn)。

1)精基準(zhǔn)的選擇

軸類零件的定位基準(zhǔn)，最常用的是兩中心孔(高精度的軸更應(yīng)如此)。它是輔助基準(zhǔn)，工作時沒有作用。采用兩中心孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)加工各外圓表面，不但能在一次裝夾中加工出多處外圓和端面，而且可確保各外圓軸線間的同軸度以及端面與軸線的垂直度要求，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。因此，只要有可能，就應(yīng)盡量采用中心孔定位。對于空心主軸零件，在加工過程中，作為定位基準(zhǔn)的中心孔因鉆出通孔而消失，為了在通孔加工之后還能使用中心孔作為定位基準(zhǔn)，一般都采用帶有中心孔的錐堵或錐套心軸，如圖5-3所示。采用錐堵應(yīng)注意：錐堵應(yīng)具有較高的精度，同時在使用錐堵過程中，應(yīng)盡量減少錐堵的裝拆次數(shù)，因?yàn)楣ぜF孔與錐堵上的錐角不可能完全一致，重新拆裝會引起安裝誤差，所以對中小批生產(chǎn)來說，錐堵安裝后一般不中途更換。圖5-3錐堵與錐套心軸為了保證錐孔軸線和支承軸頸(裝配基準(zhǔn))軸線的同軸度，磨主軸錐孔時(錐堵已去掉)，選擇主軸的裝配基準(zhǔn)，即前后支承軸頸作為定位基準(zhǔn)(輔助精基準(zhǔn)，與第一精基準(zhǔn)互為基準(zhǔn))，這樣符合基準(zhǔn)重合原則、互為基準(zhǔn)的原則，使錐孔的徑向圓跳動易于控制。而在外圓表面粗加工時，為了提高零件的裝夾剛度，采用一夾一頂方式，即主軸的一頭外圓用卡盤夾緊，另一頭使用尾座頂尖頂住中心孔。用外圓作為中間過渡基準(zhǔn)，也是互為基準(zhǔn)，不影響精加工階段精基準(zhǔn)的使用和加工精度的保證，屬基準(zhǔn)的合理轉(zhuǎn)換。

2)粗基準(zhǔn)的選擇

應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，粗基準(zhǔn)通常先用，但是后選擇，可以說粗基準(zhǔn)主要是為加工精基準(zhǔn)而確立的，因此，只有當(dāng)精基準(zhǔn)確定之后才可合理地確定粗基準(zhǔn)。從表5-1所示主軸加工工藝流程來看，其定位基準(zhǔn)的選擇與使用大體如下：

以外圓為粗基準(zhǔn)銑端面、鉆中心孔(精基準(zhǔn))，為粗車外圓準(zhǔn)備好定位基準(zhǔn)；

采用中心孔作為統(tǒng)一基準(zhǔn)，車大端各部外圓(輔助精基準(zhǔn))，為深孔加工準(zhǔn)備好定位基準(zhǔn)；用已車過的一端外圓和另一端中心孔作為定位基準(zhǔn)(一夾一頂方式)，車小端各部；鉆深孔采用前后兩擋外圓作為定位基準(zhǔn)(一夾一托方式)；采用兩中心孔作為定位基準(zhǔn)精車和

磨削各擋外圓；終磨錐孔之前，必須磨好軸頸表面(輔助精基準(zhǔn))，以便使用支承軸頸作為定位基準(zhǔn)，使主軸裝配基準(zhǔn)與加工基準(zhǔn)一致，消除基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差，獲得錐孔加工的精度。

3.加工方法的確定

該零件屬軸類零件，伴有端面孔、花鍵、螺紋，且精度較高，故確定的加工方法有：車、銑、鉆、磨。

4.加工順序的安排

軸類零件各表面的加工順序，通常受定位基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的影響，即先行工序也往往是為后續(xù)工序準(zhǔn)備定位基準(zhǔn)。粗、精基準(zhǔn)選定后，加工順序也就大致排定，所以我們必須強(qiáng)調(diào)基準(zhǔn)選擇的重要性。由表5-1可見，主軸的工藝路線安排大體為：

毛坯制造—正火—粗銑端面—鉆中心孔—粗車各外圓—調(diào)質(zhì)—半精車各表面及各次要表面—表面淬火—粗、精磨外圓—粗、精磨圓錐面—磨錐孔。

在安排加工順序時，通常還應(yīng)注意以下幾個問題：

(1)軸類零件最好始終以頂尖孔為定位基準(zhǔn)。

(2)主軸零件加工要考慮主軸本身的剛度及變形問題，先加工大直徑后加工小直徑。深孔加工是粗加工，要切除大量金屬，加工過程中會引起主軸變形，所以最好在粗車外圓之后就把深孔加工出來，因此必須要用到錐堵作為中心孔。

(3)花鍵和鍵槽加工應(yīng)安排在精車之后，粗磨之前。如在精車之前就銑出鍵槽，將會造成斷續(xù)車削，既影響質(zhì)量又易損壞刀具，而且也難以控制鍵槽的尺寸精度。但這些表面也不宜安排在主要表面最終加工工序之后進(jìn)行，以防在反復(fù)運(yùn)輸中碰傷主要表面。

(4)因主軸的螺紋對支承軸頸有一定的同軸度要求，故主軸螺紋的加工應(yīng)放在淬火之后的精加工階段進(jìn)行，以免受半精加工所產(chǎn)生的應(yīng)力以及熱處理變形的影響。

(5)有位置精度要求的表面最好在基準(zhǔn)重合的情況下一次性加工。

5.加工階段劃分

對于較復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件，通常應(yīng)考慮劃分加工階段。由于主軸是多階梯帶通孔的零件，切除大量的金屬后會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，因此在安排工序時，應(yīng)將粗、精加工分開，主要表面的精加工放在最后進(jìn)行。主軸加工階段的劃分大體如下：荒加工階段為準(zhǔn)備毛坯；

正火后，粗加工階段為車端面、鉆中心孔、粗車外圓；

調(diào)質(zhì)處理后，半精加工階段是半精車外圓、端面、錐孔；

表面淬火后，精加工階段是主要表面的精加工，包括粗、精磨各級外圓，精磨支承軸頸、錐孔。

各階段的劃分大致以熱處理為界。整個主軸加工的工藝過程，就是以主要表面(特別是支承軸頸)的粗加工、半精加工和精加工為主線，穿插其他表面的加工工序而組成的。

6.主軸毛坯的確定

主軸毛坯選為精鍛。由于通常軸類零件毛坯的形式有棒料和鍛件兩種。棒料適于單件小批量生產(chǎn)，尤其適用于光滑軸和外圓直徑相差不大的階梯軸；對于直徑較大的階梯軸則往往采用鍛件。鍛件還可獲得較高的抗拉、抗彎和抗扭強(qiáng)度。單件小批量生產(chǎn)一般采用自由鍛；批量生產(chǎn)則采用模鍛件；大批量生產(chǎn)時若采用帶有貫穿孔的無縫鋼管毛坯，能大大節(jié)省材料和機(jī)械加工量。

7.主軸的熱處理

毛坯熱處理：采用正火；

預(yù)備熱處理：在粗加工之后半精加工之前安排調(diào)質(zhì)處理，目的是獲得均勻細(xì)密的回火索氏體組織，提高其綜合力學(xué)性能，同時，細(xì)密的索氏體金相組織有利于零件精加工后獲得光潔的表面。

最終熱處理：主軸的某些重要表面需經(jīng)高頻淬火。最終熱處理一般安排在半精加工之后，精加工之前，使局部淬火產(chǎn)生的變形在最終精加工時得以糾正。

精密要求高的主軸，在淬火、回火后還要進(jìn)行定性處理。定性處理的目的是消除加工的內(nèi)應(yīng)力，提高主軸的尺寸穩(wěn)定性，使它能長期保持精度。5.1.3

CA6140車床主軸加工工藝流程的制定

CA6140車床主軸加工工藝流程如表5-1所示。表5-1

CA6140車床主軸加工工藝流程5.2.1概述

1.箱體類零件的功用及結(jié)構(gòu)工藝性

箱體是將機(jī)器和部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件連接成一個整體，并使之保持正確的位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定運(yùn)動的基礎(chǔ)零件。因此，箱體的加工質(zhì)量，直接影響機(jī)器的性能、精度和壽命。

箱體的種類很多，圖5-4為幾種箱體類零件的結(jié)構(gòu)簡圖。5.2箱體類零件的加工圖5-4箱體類零件示例箱體類零件的結(jié)構(gòu)通常都比較大而復(fù)雜，有孔有面，尤其是零件圖看起來很復(fù)雜；壁薄且壁厚不均勻；加工部位多，既有一個或數(shù)個基準(zhǔn)面及一些支承面，又有一對或數(shù)對加工難度大的軸承支承孔。箱體的基本孔又可分為通孔、階梯孔、盲孔、交叉孔等幾類。各種箱體基本孔的工藝性如下所述。

(1)通孔工藝性最好，通孔內(nèi)又以孔長L與孔徑D之比L/D≤1~1.5的短孔工藝性為最好；L/D>5的孔為深孔，若深度精度要求較高、表面粗糙度值較小時，加工就很困難。

(2)階梯孔的工藝性與孔徑大小差有關(guān)?？讖较嗖钤叫。瑒t工藝性越好；孔徑相差越大，且其中最小的孔徑又很小，則工藝性越差。

(3)相貫通的交叉孔的工藝性也較差。如圖5-5(a)所示孔貫通相交，在加工主孔，刀具走到貫通部分時，由于刀具徑向受力不均，孔的軸線就會偏移。采取圖5-5(b)

所示孔不鑄通，加工主孔后再加工65孔即可。圖5-5箱交孔工藝性示例

(4)盲孔的工藝性最差，因?yàn)樵诰q或精鏜盲孔時，刀具送進(jìn)難以控制，加工情況不便于觀察。盲孔內(nèi)端面的加工也特別困難。

(5)同一軸線上孔徑大小向一個方向遞減，便于鏜孔時鏜桿從一端伸入，逐個加工或同時加工同軸線上幾個孔，以保證較高的同軸度和生產(chǎn)率。單件小批量生產(chǎn)時一般采用這種分布形式，如圖5-6(a)所示。同孔徑大小從兩邊向中間遞減，加工時便于組合機(jī)床從兩邊同時加工，鏜桿剛度好，適合大批大量生產(chǎn)，如圖5-6(b)所示。

(6)同軸線上孔的直徑的分布形式是中間壁上的孔徑大于外壁的孔徑(如圖5-6(c)所示)就不好，因?yàn)椴槐阌诩庸?、裝配和檢驗(yàn)。箱體的裝配基面尺寸大，形狀簡單則好。

(7)箱體外壁上的凸臺若在一個平面上，便可以在一次走刀中加工出來，而無須調(diào)整刀具的位置，使加工簡單方便。箱體上的緊固孔和螺孔的尺寸規(guī)格若一致，刀具數(shù)量和換刀次數(shù)會相對少。圖5-6同軸孔工藝性示例

2.箱體類零件的技術(shù)條件

1)孔徑的尺寸精度

孔徑的尺寸誤差和形狀誤差會影響軸承與孔的配合，通常對孔的精度要求都比較高。主要孔的尺寸公差為IT6，其余孔為IT6~IT7?？椎男螤罹任醋饕?guī)定，通常應(yīng)控制在尺寸公差范圍內(nèi)。

2)孔徑的位置精度

同一軸線上各孔的同軸度誤差和孔端面對軸線的垂直度誤差，會使軸和軸承裝配到箱體內(nèi)出現(xiàn)歪斜，從而造成軸的徑向圓跳動和軸向圓跳動，也加劇了軸承磨損。為此，一般同軸上各孔的同軸度約為最小孔尺寸公差之半?？紫抵g的平行度誤差，會影響齒輪的嚙合質(zhì)量，也有一定的位置精度，但相對精度要低一些。

3)孔和平面的位置公差

孔和箱體安裝基面的平行度要求，決定了軸與安裝基面的位置關(guān)系。這項(xiàng)精度在裝配中關(guān)系較大。車床箱體安裝是通過刮研來達(dá)到的，為了減少刮研量，一般都要規(guī)定主軸軸線對安裝基面的平行度公差，在垂直和水平兩個方面上，只允許主軸前端向上和向前偏。而不同的裝配關(guān)系則有不同的安裝要求。

4)平面的精度

裝配基面的平面度影響箱體安裝連接時的接觸剛度，并且加工過程中作為定位基面則會影響孔的加工精度，因此規(guī)定底面(基面)必須平直。車床主傳動箱頂面的平面度要求是為了保證箱蓋的密封，防止工作時潤滑油的泄出；當(dāng)大批大量生產(chǎn)將其頂面用作定位基面加工孔時，對它的平面度要求還要提高。

5)表面粗糙度

孔和主要平面的表面粗糙度會影響連接面的配合性質(zhì)或接觸剛度，一般要求主要孔的表面粗糙度Ra值為0.4μm，其余各縱向孔的表面粗糙度Ra值為1.6μm，孔的內(nèi)端面表面粗糙度Ra值為3.2μm，裝配基準(zhǔn)面和定位基準(zhǔn)面表面粗糙度Ra值為0.63～3.2μm，其他平面的表面粗糙度Ra值為3.2～6.3μm。

3.箱體類零件的材料、毛坯及熱處理

箱體材料采用最多的是灰鑄鐵，如HT200、HT250、HT300等。對一些要求較高的箱體也有用耐磨合金鑄鐵(MTCrMCu—300)的。箱體毛坯制造方法有兩種，一種是采用鑄造法，另一種是采用焊接法。對于金屬切削機(jī)床的箱體，由于形狀較為復(fù)雜，而鑄鐵具有成形容易、可加工性良好、吸振性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此一般都采用鑄鐵。對于動力機(jī)械中的某些箱體及減速器殼體等，由于其具有結(jié)構(gòu)緊湊、形狀復(fù)雜、體積小、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，因此通常采用鋁合金壓鑄，壓力鑄造毛坯，不僅制造質(zhì)量好，且不易產(chǎn)生縮孔和縮松而應(yīng)用十分廣泛；對于承受重載和沖擊的工程機(jī)械、鍛壓機(jī)床的一些箱體，可采用鑄鋼或鋼板焊接；某些簡易箱體為了縮短毛坯制造周期，也常常采用鋼板焊接而成，但焊接件的殘余應(yīng)力不好消除干凈。箱體類零件的熱處理在加工過程中是很重要的工序。由于箱體類零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚也不均勻，因此，在鑄造時會產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。為了消除殘余應(yīng)力，減少加工后的變形，保證加工質(zhì)量的穩(wěn)定，在鑄造之后必須安排人工時效或自然時效處理。

普通精度的箱體類零件，一般在鑄造之后安排一次人工時效處理。對于一些高精度或形狀特別復(fù)雜的箱體類零件，在粗加工之后還要安排一次人工時效處理，以消除粗加工所造成的殘余應(yīng)力。有些精度要求不高的箱體類零件毛坯，有時不安排時效處理，而是利用粗、精加工工序間的停放和運(yùn)輸時間，使之得到自然時效處理。箱體類零件人工時效處理的方法，除了加熱保溫法外，也可采用振動時效來達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的。

4.定位基準(zhǔn)的選擇

1)精基準(zhǔn)的選擇

箱體類零件的精基準(zhǔn)比較好確定，通常都以設(shè)計(jì)安裝基準(zhǔn)面為工藝基準(zhǔn)面，零件結(jié)構(gòu)不同或批量不同可能稍有變化，但還是以平面為基準(zhǔn)才能使加工工藝更簡單。

2)粗基準(zhǔn)的選擇

粗基準(zhǔn)相對精基準(zhǔn)可選性較多，可以重要孔作為粗基準(zhǔn)，也可以某些不加工的臺階面或者以互為基準(zhǔn)的平面作為粗基準(zhǔn)，目的是能夠較容易得到高精度的精基準(zhǔn)。

5.箱體類零件的加工方法

箱體類零件的加工是以平面和孔的加工為主。平面加工通常采用粗刨—精刨或粗刨—半精刨—磨削或粗銑—精銑或粗銑—磨削(可分粗磨和精磨)等方案。其中，刨削生產(chǎn)率低，多用于特殊結(jié)構(gòu)的零件或中小批生產(chǎn)。銑削生產(chǎn)率比刨削高，多用于大平面或中批以上生產(chǎn)。生產(chǎn)批量較大時，可采用組合銑和組合磨的方法來對箱體類零件各平面進(jìn)行多刃、多面同時銑削或磨削，其效率很高。箱體類零件上的軸孔加工可用粗鏜(擴(kuò))—精鏜(鉸)或粗鏜(鉆、擴(kuò))—半精鏜(粗鉸)—精鏜(精鉸)方案。對于精度在IT6、表面粗糙度Ra值小于1.6μm的高精度軸孔(如主軸孔)，則須進(jìn)行精細(xì)鏜或珩磨、研磨等光整加工。對于箱體類零件上的孔系加工，當(dāng)生產(chǎn)批量較大時，可在組合機(jī)床上采用多軸、多面、多工位和復(fù)合刀具等方法來提高生產(chǎn)率。5.2.2主軸箱零件加工工藝流程分析

主軸箱零件的批量加工工藝流程見表5-2，零件簡圖見圖5-7。表5-2主軸箱零件批量加工工藝流程

1.基準(zhǔn)選擇

箱體類零件基準(zhǔn)選擇的原則如下：

(1)批量加工孔系，以上平面Ａ面作為精基準(zhǔn)，便于孔系的鏜削加工，始終如一，即基準(zhǔn)統(tǒng)一。

(2)選擇箱體上的重要基準(zhǔn)孔作為粗基準(zhǔn)，可以保證主要孔的加工精度。

2.加工順序安排

箱體類零件的加工順序均為先加工面，以加工好的平面定位，再來加工孔。因?yàn)橄潴w孔的精度要求高，加工難度大，先以孔為粗基準(zhǔn)加工好平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣既能為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，同時可以使孔的加工余量均勻。由于箱體上的孔一般分布在外壁和中間壁的平面上，先加工平面，可切去鑄件表面的凹凸不平及夾砂等缺陷，有利于以后工序的孔加工(例如鉆孔時可減少鉆頭引偏)，也有利于保護(hù)刀具。

3.加工階段劃分

箱體類零件的重要加工表面都要分為粗、精加工兩個或三個階段，來減小或避免粗加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和切削熱對加工精度的影響，以保證加工質(zhì)量；粗、精加工分開還可以根據(jù)不同的加工特點(diǎn)和要求，合理選擇加工設(shè)備，便于低精度、高功率設(shè)備充分發(fā)揮其功能，而高精度設(shè)備則可以延長使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益；粗、精加工分開也可以及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，避免浪費(fèi)。對于單件小批量的箱體加工，如果從工序上嚴(yán)格區(qū)分粗、精加工，則機(jī)床、夾具數(shù)量要增加，工件運(yùn)輸工作量也會增加，所以實(shí)際生產(chǎn)中多將粗、精加工在一道工序內(nèi)完成，但要采取一定的工藝措施，如粗加工后將工件松開一點(diǎn)，然后再用較小的夾緊力夾緊工件，使工件因夾緊力而產(chǎn)生的彈性變形在精加工前得以恢復(fù)。5.2.3箱體類零件加工的具體工藝問題(閱讀資料)

1.箱體的平面加工

箱體平面加工的常用方法有刨、銑和磨。刨削和銑削常用作平面的粗加工和半精加工，而磨削則用作平面的精加工。刨削刀具結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)床調(diào)整方便，通用性好。在龍門刨床上可以用幾個刀架，在工件的一次安裝中完成幾個表面的加工，能比較經(jīng)濟(jì)地保證這些表面間的相互位置精度要求。精刨(寬刃)可以代替刮研來精加工箱體平面。精刨后的表面粗糙度Ra值可達(dá)0.63μm，平面度可達(dá)0.02mm/m。因?yàn)閷捜芯俚倪M(jìn)給量很大，故其生產(chǎn)率較高。銑削生產(chǎn)率高于刨削，在中批量以上生產(chǎn)中多用銑削加工平面。其加工表面的粗糙度Ra值可達(dá)1.6μm。當(dāng)加工尺寸較大的箱體平面時，常在龍門銑床上，用幾把銑刀同時加工各有關(guān)平面，以保證平面間的相互位置精度并提高生產(chǎn)率。平面磨削的加工質(zhì)量比刨和銑都高，而且還可以加工淬硬零件。磨削平面的粗糙度Ra值可達(dá)0.4μm。生產(chǎn)批量較大時，箱體的平面常用磨削來精加工。

2.箱體孔系的加工方法

箱體上一系列有相互位置精度要求的孔的組合，稱為孔系?？紫悼煞譃槠叫锌紫?、同軸孔系和交叉孔系。因?yàn)橄潴w功用及結(jié)構(gòu)需要，箱體上的孔往往本身精度要求較高，而且孔距精度和相互位置精度要求也較高，所以孔系加工是箱體加工的關(guān)鍵。根據(jù)箱體生產(chǎn)批量不同和孔系精度要求不同，孔系加工所用的方法也不同。

1)平行孔系的加工

所謂平行孔系是指它們的軸線互相平行且孔距也有精度要求。因此，平行孔系加工主要是保證各平行孔軸心線之間以及軸心線與基面之間的尺寸精度和相互位置精度。平行孔系加工的常用方法有：

(1)找正法。找正法是工人在通用機(jī)床上利用輔助工具來找正要加工孔的正確位置的加工方法。這種方法加工效率低，一般只適用于單件小批量生產(chǎn)。找正法又可分為以下幾種：

①劃線找正法。加工前按照零件圖紙要求在毛坯上劃出各孔的加工位置線，然后按劃線進(jìn)行找正和加工。劃線和找正時間較長，生產(chǎn)率低，而且加工出來的孔距精度也較低，一般為±0.3mm左右。為了提高劃線找正的精度，往往結(jié)合試切法進(jìn)行，即先按劃線鏜出一個孔，再按劃線將機(jī)床主軸調(diào)至第二孔中心，試鏜出一個比圖樣尺寸小的孔，測量兩孔的實(shí)際中心距，若不符合圖樣要求，重新調(diào)整主軸的位置，進(jìn)行試鏜、測量、調(diào)整，反復(fù)進(jìn)行，直至達(dá)到要求的孔距尺寸。劃線找正法操作難度較大，對工人的技術(shù)要求比較高，生產(chǎn)效率低，孔距精度較低，適用于單件小批量生產(chǎn)中孔距精度要求不高的孔系加工。②心軸和塊規(guī)找正法。如圖5-8(a)所示，鏜第一個孔時將精密心軸(或直接利用鏜床主軸)插入軸孔內(nèi)，然后根據(jù)孔和定位基準(zhǔn)的距離組合一定尺寸的塊規(guī)來校正主軸位置。校正時用塞尺測量塊規(guī)與心軸之間的間隙，以避免塊規(guī)與心軸直接接觸而損傷塊規(guī)。鏜第二個孔時，分別在機(jī)床主軸(或直接利用鏜床主軸)和已加工孔中插入心軸，采用同樣的方法校正主軸軸線的位置，見圖5-8(b)。圖5-8用心軸和塊規(guī)找正(a)第一工位；(b)第二工位③樣板找正法。如圖5-9所示，用10～20mm厚的鋼板按箱體的孔系關(guān)系制造樣板，樣板上的孔距精度較箱體孔系的孔距精度高(一般為±0.01mm)，樣板上的孔徑較工件孔徑大，以便于鏜桿通過。樣板上孔徑的尺寸精度要求不高，但有較高的形狀精度和較小的表面粗糙度。此法加工孔系的孔距精度可達(dá)±0.05mm。圖5-9樣板找正法

(2)坐標(biāo)法。

坐標(biāo)法鏜孔是加工前先將圖紙上被加工孔系間的孔距尺寸及其公差換算為以機(jī)床主軸中心為原點(diǎn)的相互垂直的坐標(biāo)尺寸及公差，加工時借助于機(jī)床設(shè)備上的測量裝置，調(diào)整機(jī)床主軸與工件在水平與垂直方向的相對位置，從而保證孔距精度的一種鏜孔方法。

坐標(biāo)法鏜孔的孔距精度取決于坐標(biāo)位移精度，歸根結(jié)底取決于機(jī)床坐標(biāo)測量裝置的精度。

目前，生產(chǎn)實(shí)際中采用坐標(biāo)法加工孔系的機(jī)床有兩類：一類如坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鏜床或加工中心，自身具有精確的坐標(biāo)測量系統(tǒng)；另一類沒有精密坐標(biāo)位移及測量裝置，如普通鏜床等。用前一類機(jī)床加工孔系，孔距精度主要由機(jī)床本身的坐標(biāo)控制精度決定；用后一類機(jī)床加工孔系，往往采用相應(yīng)的工藝措施以保證坐標(biāo)位移精度。

(3)鏜模法。

鏜模法加工孔系是利用鏜模板上的孔系保證工件上孔系位置精度的一種方法，在中批量生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)中被廣泛采用。鏜孔時，工件裝夾在鏜模上，鏜桿被支承在鏜模的導(dǎo)套里，由導(dǎo)套引導(dǎo)鏜桿在工件的正確位置上鏜孔。當(dāng)用兩個或兩個以上的支架引導(dǎo)鏜桿時，鏜桿與機(jī)床主軸大多采用浮動連接，這種情況下機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度對加工精度影響很小，孔距精度主要取決于鏜模的制造精度。圖5-10為鏜桿與機(jī)床主軸浮動連接的一種結(jié)構(gòu)形式。圖5-10鏜桿浮動連接頭用鏜模法加工孔系時，工藝系統(tǒng)的剛度大大提高，有利于多刀同時切削，定位夾緊迅速，節(jié)省了找正、調(diào)整等輔助時間，生產(chǎn)效率高。由于鏜模自身存在制造誤差，導(dǎo)套與鏜桿之間存在間隙和磨損，因此孔系的加工精度不會很高，孔距精度一般為±0.05mm，同軸度和平行度可達(dá)0.02~0.05mm。另外，鏜模精度高、制造成本高、周期長，所以鏜模法主要適用于批量生產(chǎn)中小型箱體。

2)同軸孔系的加工

成批生產(chǎn)中，同軸孔系的同軸度精度由鏜模保證。單件小批量生產(chǎn)中，可以采取如下的工藝方法保證同軸度:

(1)利用已加工孔作為支承導(dǎo)向。如圖5-11所示，當(dāng)加工孔距較近時，箱體前壁上的孔加工完畢后，在孔內(nèi)裝一導(dǎo)向套，支承和引導(dǎo)鏜桿加工后壁上的孔，以保證兩孔的同軸度要求。圖5-11用成孔作支承

(2)采用調(diào)頭鏜。當(dāng)箱體箱壁上的同軸孔相距較遠(yuǎn)時，采用調(diào)頭鏜較為合適。加工時，工件一次裝夾完，鏜好一端的孔后，將鏜床工作臺回轉(zhuǎn)180°，再鏜另一端的孔。

3)交叉孔系的加工

交叉孔系的加工主要技術(shù)要求是控制相關(guān)孔的垂直度誤差。垂直度誤差主要由鏜模保證。單件小批量生產(chǎn)時，一般靠普通鏜床工作臺上的90°對準(zhǔn)裝置來保證垂直度，該裝置是擋塊結(jié)構(gòu)，對準(zhǔn)精度低，所以還要借助找正來加工。5.3.1概述

1.套筒零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

套筒零件很常見，通常起支承或?qū)蜃饔?。它的?yīng)用范圍很廣，例如支承旋轉(zhuǎn)軸及其軸承、夾具上引導(dǎo)刀具的導(dǎo)向套、內(nèi)燃機(jī)上的氣缸套以及液壓缸、車床尾座導(dǎo)向套等。圖5－12為常見套筒零件示例。5.3套筒零件的加工圖5-12常見套筒零件(a)、(b)滑動軸承；(c)鉆套；(d)軸承射套；(e)氣缸套；(f)液壓缸由于功能作用不同，因此套筒零件的結(jié)構(gòu)和尺寸有著很大的差別，但結(jié)構(gòu)上仍有共同特點(diǎn)：

零件的主要表面為同軸度要求較高的內(nèi)外旋轉(zhuǎn)表面，且薄壁易變形，零件長度一般大于直徑等。

2.套筒零件的技術(shù)要求

1)孔的技術(shù)要求

孔是套筒零件起支承或?qū)蜃饔米钪饕谋砻?。孔的直徑尺寸精度一般為IT7，精密軸套取IT6；由于與氣缸和液壓缸相配的活塞上有密封圈，要求較低，通常取IT9?？椎男螤罹葢?yīng)控制在孔徑公差以內(nèi)，一些精密套筒控制在孔徑公差的1／2～1／3。對于長套筒，除了有圓度要求以外，還應(yīng)有圓柱度要求。為了保證零件的功用和提高其耐磨性，孔的表面粗糙度Ra值為0.16～3.2μm，要求高的表面粗糙度Ra值達(dá)0.04μm。

2)外圓表面的技術(shù)要求

外圓是套筒的支承面，常采用過盈配合或過渡配合同箱體或機(jī)架上的孔相連接。外徑尺寸精度通常取IT6～I(xiàn)T7，形狀精度控制在外徑公差以內(nèi)，表面粗糙度Ra值為0.63～3.2μm。

3)孔與外圓柱的同軸度要求

如果孔的最終加工方法是通過將套筒裝入機(jī)座后合件進(jìn)行加工的，其套筒內(nèi)、外圓間的同軸度要求可以低一些；如果最終加工是在裝入機(jī)座前完成的，則同軸度要求較高，一般為0.01～0.05mm。

4)孔軸線與端面的垂直度要求

套筒的端面若在工作中承受軸向載荷，或雖不承受載荷，但在裝配或加工中作為定位基準(zhǔn)，端面與孔軸線的垂直度要求較高，一般為0.02～0.05mm。

3.套筒零件的材料與毛坯

套筒零件一般用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅制成。有些滑動軸承采用雙金屬結(jié)構(gòu)，以離心鑄造法在鋼或鑄鐵套筒內(nèi)壁上澆鑄巴氏合金等軸承合金材料，既可節(jié)省貴重的有色金屬，又能提高軸承的壽命。對于一些強(qiáng)度和硬度要求較高的套筒，可選用優(yōu)質(zhì)合金鋼(如38CrMoAlA、18CrNiWA)。套筒的毛坯選擇與其材料、結(jié)構(gòu)、尺寸及生產(chǎn)批量有關(guān)。孔徑小的套筒一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采用實(shí)心鑄件；孔徑較大的套筒常選擇無縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。

大批量生產(chǎn)時，采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)毛坯制造工藝，既可節(jié)約用材，又可提高毛坯精度及生產(chǎn)率。5.3.2液壓缸零件加工工藝過程分析

套筒零件由于功用、結(jié)構(gòu)形狀、材料、熱處理以及尺寸不同，其工藝差別很大。

對于短套筒(如鉆套)，通?？稍谝淮窝b夾中完成內(nèi)、外圓表面及端面的加工(車或磨)，工藝過程較為簡單，精度容易達(dá)到。對于長套筒的加工，以圖5-13所示液壓缸加工工藝過程為例進(jìn)行敘述和分析。圖5-13液壓缸

1.液壓缸體的技術(shù)條件

液壓缸體主要加工表面為兩端82h6及70H11的內(nèi)孔，尺寸精度、形狀精度要求較高。為保證活塞在液壓缸體內(nèi)移動順利且不漏油，還特別要求內(nèi)孔光潔無劃痕。兩端面對內(nèi)孔有垂直度要求。外圓面為非加工面，但兩端在60mm以內(nèi)有配合面，外圓表面粗糙度Ra值為1.25μm，內(nèi)孔Ra值為0.32μm。

2.基準(zhǔn)選擇

(1)精基準(zhǔn)選為內(nèi)孔，由于該零件內(nèi)外圓柱的同軸度要求比較高，應(yīng)該爭取在一次裝夾中完成切削，以保證較高的位置精度，但對于大件不太合適，故采用以內(nèi)孔作為精基準(zhǔn)，一夾一頂?shù)纛^找正的切削方法。

(2)粗基準(zhǔn)選為外圓，分幾次掉頭，一夾一頂，把內(nèi)孔一次切成。

3.加工方法的選擇

套筒零件的主要加工表面是孔，多采用車或鏜削加工；為提高生產(chǎn)率和加工精度也可采用磨削加工?？准庸し椒ǖ倪x擇比較復(fù)雜，需要考慮生產(chǎn)批量、零件結(jié)構(gòu)、尺寸精度和表面質(zhì)量的要求，以及長徑比等因素。對于精度要求較高的孔往往需要采用多種方法依次進(jìn)行加工，該液壓缸內(nèi)孔的加工方法及加工順序?yàn)榇周?鏜)—精車(鏜)—精鉸—滾壓。

4.液壓缸零件機(jī)加工工藝分析

(1)保證液壓缸零件內(nèi)、外表面軸線的同軸度以及端面與孔軸線的垂直度的基本方法就是選擇合理的基準(zhǔn)，即在一次裝夾中完成內(nèi)、外表面及端面的加工。該液壓缸內(nèi)、外表面加工分在幾次裝夾中進(jìn)行，通過掉頭找正。由于這種方法所用夾具(心軸)的結(jié)構(gòu)簡單,定心精度高，可獲得較高的位置精度，因此應(yīng)用甚廣。另一種方法是先終加工外圓，然后以外圓為精基準(zhǔn)最后加工孔。采用這種方法時，工件裝夾迅速、可靠，但夾具較上述孔的定位復(fù)雜，加工精度要稍差一些。

(2)套筒零件孔壁較薄，加工中常因夾緊力、切削力、殘余應(yīng)力和切削熱等因素的影響而發(fā)生變形。為了防止變形，應(yīng)注意減少切削力與切削熱的影響，粗、精加工應(yīng)分開進(jìn)行，使粗加工產(chǎn)生的變形在精加工中得到糾正，并減少夾緊力的影響。對于普通精度的套筒，如果需徑向夾緊時，也應(yīng)盡可能使徑向夾緊力均勻，例如可采用開縫過渡套筒套在工件的外圓上，一起夾在三爪自定心卡盤內(nèi)；也可采用軟卡爪裝夾，以增大卡爪和工件間的接觸面積。軟卡爪是未經(jīng)淬硬的卡爪，形狀與直徑跟被夾的零件直徑基本相同，并車出一個臺階，以使工件端面正確定位。液壓缸零件的加工工藝過程如表5-3所示。表5-3液壓缸零件加工工藝過程5.3.3套筒零件的孔加工工藝(閱讀資料)

套筒類零件的加工表面主要有端面、外圓表面、內(nèi)圓(孔)表面。端面和外圓加工，通常在車床上進(jìn)行，相對比較容易。內(nèi)圓(孔)與外圓相比，孔加工的難度較大，所使用刀具的直徑、長度和安裝等都受到被加工孔尺寸的限制。因此，加工同樣尺寸精度的內(nèi)孔和外圓時，孔加工比較困難，往往需要較多的工序。常用的孔加工方法有：鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、拉孔、磨孔以及各種孔的光整加工和特種加工。

1.鉆孔

鉆孔是用鉆頭在實(shí)體材料上加工孔的方法，通常采用麻花鉆在鉆床或車床上進(jìn)行鉆孔，但由于鉆頭切削參數(shù)缺陷以及強(qiáng)度和剛性比較差，排屑比較困難，切削液不易注入，

因此，加工出的孔的精度和表面質(zhì)量比較低，一般精度為IT11~IT13級，表面粗糙度Ra值為12.5～50μm。在鉆孔時鉆頭往往容易產(chǎn)生偏移，其主要原因是：切削刃的刃磨角度不對稱；鉆削時工件端面和鉆頭沒有定位好；工件端面與機(jī)床主軸線不垂直等。為了防止和減少鉆孔時鉆頭偏移，工藝上常用下列措施：

(1)鉆孔前先加工工件端面，保證端面與鉆頭中心線垂直；

(2)先用鉆頭或中心鉆在端面上預(yù)鉆一個凹坑，以引導(dǎo)鉆頭鉆削；

(3)刃磨鉆頭時，使兩個主切削刃對稱；

(4)鉆小孔或深孔時選用較小的進(jìn)給量，可減小鉆削軸向力，使鉆頭不易產(chǎn)生彎曲而引起偏移；

(5)采用工件旋轉(zhuǎn)的鉆削方式；

(6)采用鉆套來引導(dǎo)鉆頭。鉆孔時，鉆頭直徑一般不超過75mm，鉆較大的孔時，常采用兩次鉆削，即先鉆較小(被加工孔徑的0.5～0.7倍)的孔，第二次再用大直徑鉆頭進(jìn)行擴(kuò)鉆，以減小進(jìn)給抗力。

2.擴(kuò)孔

擴(kuò)孔是用擴(kuò)孔刀具對已鉆的孔作進(jìn)一步加工，以擴(kuò)大孔徑并提高精度和降低表面粗糙度。擴(kuò)孔后的精度可達(dá)IT10~IT13級，表面粗糙度Ra值為3.2~6.3μm。通常采

用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔。擴(kuò)孔鉆與麻花鉆相比，沒有橫刃，工作平穩(wěn)，容屑槽小，刀體剛性好，工作中導(dǎo)向性好，故對于孔的位置誤差有一定的校正能力。擴(kuò)孔通常作為鉸孔前的預(yù)加工，也可作為孔的最終加工。

3.鉸孔

鉸孔是對未淬火孔進(jìn)行精加工的一種方法。鉸孔時，因切削速度低，加工余量少，使用的鉸刀刀齒多、剛性好、精度高，故鉸孔后的質(zhì)量比較高，尺寸精度可達(dá)IT7級。手

鉸尺寸精度可達(dá)IT6級，表面粗糙度Ra值為0.2～0.4μm。機(jī)鉸生產(chǎn)率高，勞動強(qiáng)度小，適宜于大批大量生產(chǎn)。鉸孔主要用于加工中小尺寸的孔，孔徑一般在3～150mm范圍。鉸孔時以本身孔作為導(dǎo)向，故不能糾正位置誤差，因此，孔的有關(guān)位置精度應(yīng)由鉸孔前的預(yù)加工工序保證。為了保證鉸孔時的加工質(zhì)量，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：

(1)合理選用切削速度可以減少積屑瘤的產(chǎn)生，防止表面質(zhì)量下降。鉸削鑄鐵時切削速度

可選為8~10m/min；鉸削鋼時的切削速度要比鑄鐵時低，粗鉸為4~10m/min，精鉸為1.5

~5m/min。鉸孔的進(jìn)給量也不能太小，因?yàn)檫M(jìn)給量過小會使切屑太薄，致使刀刃不易切

入金屬層面而產(chǎn)生打滑，甚至產(chǎn)生啃刮現(xiàn)象，破壞了表面質(zhì)量，還會引起鉸刀振動，使

孔徑擴(kuò)大。

(2)合理選擇底孔。底孔(即上道工序加工的孔)的好壞，對鉸孔質(zhì)量影響很大。底孔精度低，就不容易得到較高的鉸孔精度。例如上一道工序造成軸線歪斜，由于鉸削量小，

且鉸刀與機(jī)床主軸常采用浮動連接，故鉸孔時就難以糾正。對于精度要求高的孔，在精鉸前應(yīng)先經(jīng)過擴(kuò)孔、鏜孔或粗鉸等工序，使底孔誤差減小，以保證精鉸質(zhì)量。

(3)合理使用鉸刀。鉸刀是定尺寸精加工刀具，使用得合理與否，將直接影響鉸孔的質(zhì)量。鉸刀的磨損主要發(fā)生在切削部分和校準(zhǔn)部分交接處的后刀面上。隨著磨損量的增加，切削刃鈍圓半徑也逐漸加大，致使鉸刀切削能力降低，擠壓作用明顯，鉸孔質(zhì)量下降。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，使用過程中若經(jīng)常用油石研磨該交接處，可提高鉸刀的耐用度。鉸削

后孔徑擴(kuò)大或收縮以及其數(shù)值的大小，與具體加工情況有關(guān)。在批量生產(chǎn)時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況或通過試驗(yàn)來確定，然后才能確定鉸刀外徑，并進(jìn)行研磨。為了避免鉸刀軸線

或進(jìn)給方向與機(jī)床回轉(zhuǎn)軸線不一致，出現(xiàn)孔徑擴(kuò)大或“喇叭口”現(xiàn)象，鉸刀和機(jī)床一般不用剛性連接，而采用浮動夾頭來裝夾刀具。

(4)正確選擇切削液。鉸削時切削液對表面質(zhì)量有很大影響。鉸孔時正確選用切削液，對降低摩擦系數(shù)，改善散熱條件以及沖走細(xì)屑均有很大作用，因而選用合適的切削液除了能提高鉸孔質(zhì)量和鉸刀耐用度外，還能消除積屑瘤，減少振動，降低孔徑擴(kuò)張量。濃度較高的乳化油對降低表面粗糙度的效果較好，硫化油對提高加工精度效果較明顯。鉸削一般鋼材時，通常選用乳化油和硫化油。鉸削鑄鐵時，一般不加切削液；如要進(jìn)一步提高表面質(zhì)量，也可選用潤濕性較好、粘性較小的煤油作為切削液。

4.鏜孔

鏜孔是最常用的孔加工方法，可作為粗加工，也可作為精加工，并且加工范圍很廣，可以加工各種零件上不同尺寸的孔。鏜孔是用鏜刀對已經(jīng)鉆出、鑄出或鍛出的孔作進(jìn)一步的加工。鏜孔一般在鏜床上進(jìn)行，但也可以在車床、銑床、數(shù)控機(jī)床和加工中心上進(jìn)行。

鏜孔的加工精度為IT7～I(xiàn)T10，表面粗糙度Ra值為0.8～6.3μm。

由于鏜孔時刀具(鏜桿和鏜刀)尺寸受到被加工孔徑的限制，因此，一般剛性較差，會影響孔的精度，并容易引起彎曲和扭轉(zhuǎn)振動，特別是小直徑距離支承較遠(yuǎn)的孔，振動情況更為突出。與擴(kuò)孔和鉸孔相比，鏜孔生產(chǎn)率比較低，但在單件小批生產(chǎn)中采用鏜孔是比較經(jīng)濟(jì)的，因刀具成本較低，而且鏜孔能保證孔中心線的準(zhǔn)確位置，并能修正毛坯或上道工序加工后所造成的孔的軸心線歪曲和偏斜。

由于鏜孔工藝范圍廣，因此是孔加工的主要方法之一。直徑很大的孔和大型零件的孔，最多使用的是鏜孔的加工方法。

5.拉孔

拉孔大多是在拉床上用拉刀通過已有的孔來完成孔的半精加工或精加工。拉刀是一種多齒刀具。拉削過程只有主運(yùn)動，沒有進(jìn)給運(yùn)動。在拉削時，由于切削刀的齒高逐漸增

大，因此，每個刀齒只切下一層較薄的切屑，最后由幾個刀齒對孔進(jìn)行校準(zhǔn)切削。拉削不僅參加切削的刀刃長度長，而且同時參加切削的刀齒也多，因此，孔徑能在一次拉削中完

成。

所以，它是一種高效率的加工方法。一般拉削孔徑為10～100mm，拉孔深度一般不宜超過孔徑的3~4倍。拉刀能拉削各種形狀的孔，如圓孔、多邊孔、花鍵孔等。

6.磨孔

對于淬硬零件中的孔加工，磨孔是主要的加工方法。內(nèi)孔為斷續(xù)圓周表面(如有鍵槽或花鍵的孔)、階梯孔及盲孔時，常采用磨孔作為精加工。磨孔時,砂輪的尺寸受被加

工孔徑尺寸的限制，一般砂輪直徑為工件孔徑的0.5～0.9倍，磨頭軸的直徑和長度也取決于被加工孔的直徑和深度,故磨削速度低，磨頭的剛度差，磨削質(zhì)量和生產(chǎn)率均受到影響。磨孔的方式有中心內(nèi)圓磨削、無心內(nèi)圓磨削。中心內(nèi)圓磨削是在普通內(nèi)圓磨床或萬能磨床上進(jìn)行的。無心內(nèi)圓磨削是在無心內(nèi)圓磨床上進(jìn)行的，被加工工件多為薄壁件，不宜用夾盤夾緊，工件的內(nèi)外圓同軸度要求較高。這種磨削方法多用于磨削軸承內(nèi)環(huán)類型的零件，其工藝特點(diǎn)是精度高，要求機(jī)床具有高精度、高的自動化程度和高的生產(chǎn)率，以適應(yīng)大批大量生產(chǎn)。內(nèi)圓磨削有以下特點(diǎn)：

(1)砂輪直徑D因受到工件孔徑d的限制，D=(0.5～0.9d)，故砂輪尺寸較小，損耗快，并時常修整和更換，影響了磨削生產(chǎn)率。

(2)磨削速度低。由于砂輪直徑較小，即使砂輪轉(zhuǎn)速高達(dá)每分鐘幾萬轉(zhuǎn)，要達(dá)到線速度21～30m／s也是十分困難的，因此孔的磨削速度比外圓磨削低得多，磨削效率及表面粗糙度也比外圓磨削差。

(3)砂輪軸受到工件孔徑與長度的限制，剛性差，容易彎曲變形與振動，因而影響加工精度和表面粗糙度；同時，磨削深度也因砂輪軸的剛性因素而受到限制。

(4)砂輪與工件內(nèi)切，接觸面積大，散熱條件差，易發(fā)生燒傷，要采用較軟的砂輪。

(5)因?yàn)榍邢饕翰灰走M(jìn)入磨削區(qū)，所以排屑困難。脆性材料為了排屑方便，有時采用干磨。雖然磨孔方法存在以上缺點(diǎn)，但仍是套筒類零件內(nèi)孔精加工的主要方法，特別是淬硬孔、斷續(xù)表面孔(帶鍵槽或花鍵孔)及長度很短的精密孔，更是主要的精加工方法。5.4.1概述

1.圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

齒輪是機(jī)械傳動中應(yīng)用極廣泛的零件之一，其功用是按規(guī)定的傳動比傳遞運(yùn)動和動力。圓柱齒輪一般分為齒圈和輪體兩部分。在齒圈上切出直齒、斜齒等齒形，而在輪體上有內(nèi)孔(光孔、鍵槽孔、花鍵孔)或帶有軸。輪體的結(jié)構(gòu)形狀直接影響齒輪加工工藝的制訂。因此，齒輪可根據(jù)齒輪輪體的

結(jié)構(gòu)形狀來劃分。常見的圓柱齒輪的形式如圖5-14所示。5.4圓柱齒輪的加工圖5-14常見圓柱齒輪的形式(a)盤類齒輪；(b)套類齒輪；(c)內(nèi)齒輪；(d)軸類齒輪；(e)扇形齒輪；(f)齒條

2.圓柱齒輪零件的精度要求

齒輪傳動精度的高低，直接影響到整個機(jī)器的工作性能、承載能力和使用壽命。根據(jù)齒輪的使用條件，對齒輪零件主要提出以下三個方面的精度要求(齒輪傳動則有四項(xiàng)精度要求)。

1)傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性

要求齒輪能準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動，傳動比恒定，即要求齒輪

一轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)角誤差不超過一定范圍。

2)傳遞運(yùn)動的平穩(wěn)性

齒輪轉(zhuǎn)動時瞬時傳動比的變化量在一定限度內(nèi)。要求齒輪在一齒轉(zhuǎn)角內(nèi)的最大轉(zhuǎn)角誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，從而減小齒輪傳遞運(yùn)動中的沖擊、振動和噪聲。

3)載荷分布的均勻性

要求齒輪工作時齒面接觸要均勻，并保證有一定的接觸面積和符合要求的接觸位置，從而保證齒輪在傳遞動力時，不致因載荷分布不均勻而接觸應(yīng)力過大，引起齒面過早磨損。

3.精度等級與公差組

齒輪的精度等級分12級，其中第1級最高，第12級最低。此外，按誤差特性及其對傳動性能的主要影響，還將齒輪的各項(xiàng)公差分成三個公差組。

一般情況下，一個齒輪的三個公差組應(yīng)選用相同的精度等級。當(dāng)對使用的某個方面有特殊要求時，也允許各公差組選用不同的精度等級，但在同一公差組內(nèi)各項(xiàng)公差與極限偏差必須保持相同的精度等級。齒輪精度等級應(yīng)根據(jù)齒輪傳動的用途、圓周速度、傳遞功率等進(jìn)行選擇。

4.齒輪的材料、熱處理與毛坯

1)齒輪材料的選擇

齒輪材料的選擇對齒輪的加工性能和使用壽命都有直接的影響。一般來講，對于低速、重載的傳力齒輪，其齒面受壓產(chǎn)生塑性變形或磨損，且輪齒容易折斷，應(yīng)選用機(jī)械強(qiáng)度、硬度等綜合力學(xué)性能好的材料(如20CrMnTi)，經(jīng)滲碳淬火，心部具有良好的韌性，齒面硬度可達(dá)56～62HRC；線速度高的傳力齒輪，齒面易產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕，所以齒面硬度要高，可用38CrMoAlA滲氮鋼，這種材料經(jīng)滲氮處理后表面可得到一層硬度很高的滲氮層，而且熱處理變形?。环莻髁X輪可以用非淬火鋼、鑄鐵、夾布膠木或尼龍等材料。

2)齒輪的熱處理

毛坯熱處理：在齒坯加工前后安排預(yù)先熱處理(通常為正火或調(diào)質(zhì))。其主要目的是消除鍛造及粗加工引起的殘余應(yīng)力，改善材料的切削性能和提高綜合力學(xué)性能。

齒面熱處理：齒形加工后，為提高齒面硬度和耐磨性，常進(jìn)行滲碳淬火、高頻感應(yīng)加熱淬火、碳氮共滲或滲氮等表面熱處理工序。

3)齒輪毛坯的選擇

齒輪的毛坯形式主要有棒料、鍛件和鑄件。棒料用于小尺寸、結(jié)構(gòu)簡單且對強(qiáng)度要求低的齒輪。當(dāng)齒輪要求強(qiáng)度高、耐磨和耐沖擊時，多用鍛件。對于直徑大于400～600mm的齒輪，常用鑄造方法鑄造齒坯。為了減少機(jī)械加工量，對大尺寸、低精度齒輪，可以直接鑄出輪齒；壓力鑄造、精密鍛造、粉末冶金、熱軋和冷擠等新工藝，可制造出具有輪齒的齒坯，以提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)約原材料。5.4.2圓柱齒輪的機(jī)加工工藝

1.定位基準(zhǔn)選擇

齒輪加工時的定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相一致，以避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，即要符合“基準(zhǔn)重合”原則。在齒輪加工的整個過程中(如滾、剃、珩、磨等)也應(yīng)盡量采用相同的定位基準(zhǔn)，即選用“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。對于小直徑軸齒輪，可采用兩端中心孔或錐體作為定位基準(zhǔn)，符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則；對于大直徑的軸齒輪，通常用軸頸和一個較大的端面組合定位，符合“基準(zhǔn)重合”原則；帶孔齒輪則以孔和一個端面組合定位，既符合“基準(zhǔn)重合”原則，又符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。

2.齒坯加工

齒形加工前的齒輪加工稱為齒坯加工。齒坯的外圓、端面或孔經(jīng)常作為齒形加工、測量和裝配的基準(zhǔn)，所以齒坯的精度對于整個齒輪的精度有著重要的影響。另外，齒坯加工在齒輪加工總工時中占有較大的比例，因而齒坯加工在整個齒輪加工中占有重要的地位。但是齒坯加工可以看成是軸、套、盤等類零件的加工，這樣齒輪的加工主要就是齒形的加工了。

3.齒形加工

齒圈上的齒形加工是整個齒輪加工的核心。盡管齒輪加工有許多工序，但都是為齒形加工服務(wù)的，其目的在于最終獲得符合精度要求的齒輪。按照加工原理，齒形加工可分為成形法和展成法。如指狀銑刀銑齒、盤形銑刀銑齒、齒輪拉刀拉內(nèi)、外齒等，是成形法加工齒形；而滾齒、剃齒、插齒、磨齒等，是展成法加工齒形。齒形加工方案的選擇，主要取決于齒輪的精度等級、結(jié)構(gòu)形狀、生產(chǎn)類型和齒輪的熱處理方法及生產(chǎn)工廠的現(xiàn)有條件。對于不同精度的齒輪，常用的齒形加工方案如下：

(1)8級精度以下的齒輪：調(diào)質(zhì)齒輪用滾齒或插齒就能滿足要求。對于淬硬齒輪可采用滾(插)齒—剃齒或冷擠—齒端加工—淬火—校正孔的加工方案。根據(jù)不同的熱處理方式

，在淬火前齒形加工精度應(yīng)提高一級以上。

(2)6～7級精度齒輪。對于淬硬齒面的齒輪可采用滾(插)齒—齒端加工—表面淬火—校正基準(zhǔn)—磨齒(蝸桿砂輪磨齒)的加工方案，該方案加工精度穩(wěn)定；也可采用滾(插)齒—

剃齒或冷擠—表面淬火—校正基準(zhǔn)—內(nèi)嚙合珩齒的加工方案，這種方案加工精度穩(wěn)定，生產(chǎn)率高。

(3)5級以上精度的齒輪。一般采用粗滾齒—精滾齒—表面淬火—校正基準(zhǔn)—粗磨齒—精磨齒的加工方案。大批大量生產(chǎn)時也可采用粗磨齒—精磨齒—表面淬火—校正基準(zhǔn)—磨削外珩自動線的加工方案。這種加工方案加工的齒輪精度可穩(wěn)定在5級以上，且齒面加工紋理十分錯綜復(fù)雜，噪聲極低，是品質(zhì)極高的齒輪。磨齒是目前齒形加工中精度最高、表面粗糙度值最小的加工方法，最高精度可達(dá)3～4級。

4.齒端加工

齒輪的齒端加工方式有倒圓、倒尖、倒棱，如圖5-15所示。經(jīng)倒圓、倒尖、倒棱后的齒輪，沿軸向移動時容易進(jìn)入嚙合。齒端倒圓應(yīng)用最多，如圖5-16是用指狀銑刀倒圓的原理圖。圖5-15齒端形狀(a)倒圓；(b)倒尖；(c)倒棱圖5-16齒端倒圓

5.精基準(zhǔn)的修整

齒輪淬火后其孔常發(fā)生變形，孔直徑可縮小0.01～0.05mm。為確保齒形精加工質(zhì)量，必須對基準(zhǔn)孔予以修整?；鶞?zhǔn)孔修整的方法，一般采用磨孔或推孔。對于成批或大批大量生產(chǎn)的未淬硬的外徑定心的花鍵孔及圓柱孔齒輪，常采用推孔。推孔生產(chǎn)率高，并可用加長推刀前引導(dǎo)部分來保證推孔的精度。對于以小徑定心的花鍵孔或已淬硬的齒輪，以磨孔為好，可穩(wěn)定地保證精度。磨孔應(yīng)以齒面定位，符合互為基準(zhǔn)原則。5.4.3圓柱齒輪及加工工藝示例

圓柱齒輪的加工工藝通常和其結(jié)構(gòu)形狀、精度等級、生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件有關(guān)?，F(xiàn)以圖5-17所示雙聯(lián)齒輪為例，介紹圓柱齒輪加工的工藝特點(diǎn)。其加工工藝過程如表5－4所示。圖5-17雙聯(lián)齒輪表5-4雙聯(lián)圓柱齒輪機(jī)加工工藝過程5.4.4圓柱齒輪齒形加工方法(閱讀資料)

1.滾齒

滾齒的加工原理即滾刀和工件相當(dāng)于齒輪齒條嚙合，如圖5-18所示。齒輪滾刀是一個經(jīng)過開槽和鏟齒的蝸桿，具有切削刃和后角，其法向剖面近似于齒條，滾刀旋轉(zhuǎn)時，就相當(dāng)于齒條在連續(xù)地移動，被切齒輪的分度圓沿齒條節(jié)線作無滑動的純滾動，滾刀切削刃的包絡(luò)線就形成被切齒輪的齒廓曲線。滾齒是齒形加工中生產(chǎn)效率最高、應(yīng)用最廣的一種方法。用一把滾刀可加工模數(shù)相同而齒數(shù)和螺旋角不同的直齒圓柱齒輪、斜齒輪，滾齒法還可用于蝸輪的加工。滾齒既可用于齒形的粗加工，也可用于精加工。