热加工工艺基础第四章孔加工.ppt

第四章 孔加工（P65）,孔是各类机械中常用零件（轴类、盘套、支架和箱体类零件等）的基本表面，如轴承孔、定位孔等。 也可能是这些零件的辅助表面，如油孔、气孔和减重孔等。,41 概述 一、孔的技术要求（P65）,1、尺寸精度：孔径大小和深度； 2、形状精度：孔的圆度、圆柱度及轴线的直线度； 3、位置精度：孔与孔、孔与外圆表面的同轴度；孔与孔、孔与其它表面的平行度； 4、表面质量：表面粗糙度、表层的加工硬化和组织变化等。,二、孔的分类（P65）,根据孔的结构和用途，可分为以下几种类型：（如P65图41和图42所示） 1、紧固孔和辅助孔：IT12IT11；Ra值12.56.3um。 2、回转体零件的轴心孔：一般是与轴类零件相配合的表面或是其它表面的基准面。对精度要求很高。 3、箱体支架类零件的轴承孔：孔本身尺寸精度及Ra值均要求很高；孔与孔、孔与基准面之间也有很高的位置精度要求。,42 孔的加工方法及特点（P65）,由于孔的技术要求不同，孔的结构差异较大，所以孔的加工方法较多，常用的有钻、扩、铰、镗、拉、磨、研磨和珩磨等。,一、钻孔（P66）,用钻头在零件的实体部位加工孔叫钻孔。钻孔是一种最基本的孔加工方法。 精度低，IT10以下， Ra值为5012.5um ，一般只能用作粗加工。 钻孔可以在车床、钻床或镗床上进行。 钻孔最常用的刀具是麻花钻头(视频)。,一、钻床加工简介（P66）,钻床主要用于加工中小型的孔。钻床上钻削时，刀具旋转为主运动，同时刀具沿直线进行进给运动；在车床上钻孔时，工件旋转，刀具进给。 钻孔简介 1）台式钻床：加工小型工件，一般孔径13mm。 2）立式钻床：加工中小型工件，一般孔径50mm，可自动走刀。 3）摇臂钻床：如图13-25所示，结构完善，操作方便。加工大中型工件，一般孔径80mm。,钻孔的特点（P67）,1、精度低、Ra值大、孔径扩大、轴线歪斜和圆度误差较大等。（主要原因：钻头刚性差、轴向后座力抗力大、切悄易括伤已加工表面） 2、生产率低。（主要原因：切削热多、切削液很难注入、切削温度高，这些限制了速度的提高）,麻花钻的改进（P67）,为了提高钻孔的质量和生产率，倪志褔（上个世纪50年代，北京市三个著名劳动模范之一）对麻花钻的结构进行了改进，即所谓的群钻，如P67图44所示。 1）在钻头的主刀刃上磨出凹弧刃R，以增大横刃附近主刀刃上各点的前角； 2）把横刃磨到只有原来长度的1/51/7； 3）在刀刃上磨出分悄槽。,二、扩孔（P68）,扩孔是用扩孔钻对工件上已有的孔进行加工，作用是扩大孔径、提高精度，降低Ra值；扩孔钻如P68图48所示。 通常作为精加工的（铰孔）前工序或最终工序，精度可达IT10IT9、 Ra值为6.33.2um； 扩孔钻齿数较多，有34个刀齿，导向性好，切削平稳；扩孔刀无横刃；加工余量较小、容屑槽较窄并较浅，故钻心较粗，刚性好。故加工质量比钻孔高。 扩孔钻和扩孔加工视频,三、铰孔（P68）,铰孔是应用较普遍的孔的精加工方法之一，铰孔的精度可达IT8IT6，Ra值为1.60.4um。 铰削用的刀具是铰刀，如P71图4-10所示。铰刀的工作部分为切削部分和修光部分。 1)切削部分：锥形、担任主要切削工作；锥角为2Kr(Kr为主偏角)，Kr小，轴向抗力小，定位精度高。前角为0，后角一般取68。 2)修光部分：主要作用是修光孔壁、校正孔径和导向等；有棱边，其宽度很小，且前后角均为0；后半部分有很小的倒锥，以减小棱边与孔壁磨擦，并避免孔径扩大。,铰刀视频,铰削条件的控制（P69）,为了保证铰削质量，切削条件应加经控制： 1)铰削余量：余量宜小，粗铰一般为0.150.35mm；精铰一般为0.050.15。 2)切削用量：采用低速，目的是避免产生积屑瘤，但轴向进刀速度不宜过小，否则会造成打滑、啃刮现象，其进给速度一般为钻孔的35倍。 3)切削热：铰削钢件时，必须使用切削热，以便散热，减小磨擦；加工铸铁时可不用切削热。,铰削加工视频,2、铰削的特点（P70）,1)较高的精度和较低的Ra值：主要是刀具、加余量及切削条件所致。 2)铰孔纠正位置误差的能力很差； 3)适应小孔和深孔的加工，80mm以上的孔径不宜铰削加工； 4)铰削的适应性较差：不能加工阶梯孔、短孔，且是定径刀具。 5)可加工钢、铸铁和有色金属件，但不宜加工淬火件和硬度较高的材料 。,四、镗孔（P70）,镗孔是用镗刀对已经锻出、钻出或铸出的孔作进一步的加工，是常用的孔的加工方法之一。 镗床最主要的加工对象是孔，其不但可以加工大型的孔，而且能够保证孔系的形状、尺寸和位置精度。 粗镗： IT10IT9； Ra值为6.33.2um； 半精镗： IT9IT8； Ra值为3.21.6um； 精镗： IT7； Ra值为1.60.8um； 金刚镗： IT7IT6； Ra值为0.40.2um。,1、镗孔的方法和刀具（P70）,1)在车床上镗孔：如P71图4-12所示；主运动为工件的旋转、进给运动为镗刀装在小刀架上作纵向或横向的移动。适合车回转体的轴心孔。 2)在镗床上镗孔：如P71图4-13和图4-14所示： 主运动 镗刀刀杆装在机床主轴锥孔中，随主轴一起旋转； 进给运动工作台带动工件作纵向移动，也可以由主轴带动镗刀作轴向移动来实现。,镗床结构视频,镗床应用视频,镗床加工视频,2、镗削的特点（P72）,1)可用多次走刀来校正孔轴线的偏斜，其位置精度也较高；(这些是铰孔所不能的) 2)镗孔的适应性较强：可满足不同精度和不同Ra值的要求；一把刀可加工一定范围孔径和长度的孔；除特别小和特别长的孔，一般均能镗削加工。 3)镗刀制造和刃磨简单、方便、费用低。 4)生产率较低：镗杆受孔径限制，刚性较差，不得使用大的切削速度和切削深度；孔径尺寸大小靠调节镗刀来实现，很费时。 5)可加工各种钢、铸铁、有色金属，但不能加工淬硬件和硬度过高的材料。,五、磨孔（P73）,磨孔是精加工孔的一种方法，精度可达IT7、 Ra值可达1.60.4um； 磨孔可在内圆磨床或万能外圆磨床上进行，图4-18为内圆磨示意图。 主运动为砂轮的高速旋转；其进给运动有工件低速旋转的圆周进给、砂轮的往复轴向进给、砂轮沿径向移动的径向进给。,磨孔的特点（P73）,1)与铰孔相比，磨削适应性较广：可用同一砂轮磨一定直径的孔；可磨削淬硬件；不适应磨削有色金属件、小孔和深孔；生产率低。 2)与外圆磨削相比，Ra值大、生产率低：因为砂轮轴直径小、刚性差、易变形，只能采用低速磨削；砂轮需经常修整、更换。,六、拉削（P73）,拉削是一种高生产率的加工方法。加工精度可达IT7，Ra值可达0.80.4mm。 拉刀是一种多齿刀具。拉削时，由于后一个刀齿直径大于前一个刀齿直径，从而能够一层层从工件上切出金属。拉削过程如P74图4-19所示。 拉削视频 外拉削视频,圆孔拉刀的组成部分及作用（P73）,头部L1：用来将拉刀夹持在机床上并传递动力； 颈部L2：直径最小，拉力过大时在此部位发生断裂； 过渡锥L3：使拉刀容易进入工件的孔中； 前导部分L4：起引导作用，使工件轴线和拉孔轴线重合； 切削部分L5：承担主要的切削任务； 校准部分L6：没有齿升量，起刮光孔壁和校正孔径作用； 后导部分L7：保证拉刀最后一齿与工件间的正确位置。,拉孔刀视频,拉削的特点（P75）,1)加工精度高，Ra值小； 2)生产率高； 3)拉削不能纠正孔的位置公差； 4)一般在钻孔或粗镗后直接进行，对前工序加工要求不高； 5)拉刀的制造及刃磨复杂，成本高； 由于以上一些特点，拉孔只适用于大批量生产。,七、研磨孔（P75）,研磨孔是常用的一种孔的光整加工方法。用于对精镗、精铰或精磨后的孔进一步光整加工。 精度可达IT7IT6、Ra值可达0.10.008um。 研磨工具的材料、研磨剂、研磨余量均与研磨外圆相同。,八、珩磨孔（P75）,珩磨是对精镗、精铰或精磨后的孔进一步光整加工的一种加工方法。精度可达IT7IT6、Ra值可达0.10.008um。 珩磨一般在专用的珩磨机上进行。珩磨所用的磨具，是由几根粒度很细的磨条所组成的珩磨头。 P75图4-22为一种结构简单的珩磨头的工用原理图。,4-3 孔加工方案的选择(P77),确定孔的加工方案的原则：首选满足技术要求，同时考虑经济性和生产率等方面的因素。 拟定孔的加工方案比外圆表面复杂，这是因为： 1)孔的类型很多，功用不同，孔径和孔径比及技术要 求相关甚远； 2)孔的加工方法很多，且每一种加工都有一定的局限 性； 3)带孔零件的结构和尺寸多种多样。,一、机床的选用(P77),1、回转体零件的轴心孔：轴心孔通常为重要的基准面，一般和外圆面和端面一道在车床上完成精加工，以保证位置精度。 2、箱体支架类零件的轴承孔：这类孔是主要的基准面，技术要求高，对于大中型支架和箱体的轴承孔，通常在卧式镗床上加工；中小型可在铣床上加工。 3、其它孔，如紧固孔、辅助孔等可根据零件大小及批量在各类钻床上加工。,二、孔加工方案的选用 1、孔加工常用的方案(P78),孔加工常用的方案如表4-2所示。 拟定孔加工方案时，除考虑加工表面精度、粗糙度、材料性质、热处理要求以及生产规模以外，还要考虑孔径大小和孔径比。,2、选用孔加工方案的几点说明(P79),1)在实体上加工孔，首选必须钻孔。 2)中等精度和粗糙度： (1)未淬硬的钢件或铸铁件： 对于小于10mm的孔，采用钻 铰或钻 粗铰 精铰的方案。 对于大于10mm的孔，宜采用钻 扩 铰的方案。对于大于30mm的孔，长径比小的孔，钻后宜采用镗。对于大于30mm的孔，长径比大的孔，常采用钻 扩 铰的方案。 对于大于80mm的孔，一般不采用扩和铰的方案。,2、选用孔加工方案的几点说明(P79),(2)淬火钢件：淬火之前，一般采用钻和镗，淬火之后只能磨削。其加工方案为钻 镗 (淬火) 磨。 3)精度为IT7以上，Ra值为0.4以下的孔，在精加工以后应进行光整加工，除短孔外，一般采用珩磨。 4)对于有色金属，不能采用磨削加工，其精加工常采用精镗、精细镗、精铰或手铰方案。,作业(P80),第3、8题,一、钻孔,2. 高速钢麻花钻的结构,一、钻孔,2. 高速钢麻花钻的结构,钻头切削部分,5个刀刃,6个刀面,两条主切削刃,两条副切削刃,一条横刃,两个螺旋形前刀面,两个经刃磨获得的后刀面,两个圆弧段的副后刀面,铰刀的类型,图6-14 铰刀的类型,直柄机用铰刀,锥