金属切削与机床第9章镗削加工与镗床.ppt

第9章镗削加工与镗床 9 1镗削加工9 2镗床 9 1镗削加工 9 1 1镗刀1 单刃镗刀单刃镗刀实际上是将类似车刀的刀头装夹在镗刀杆上组成镗杆镗刀 这种镗刀只有一个切削刃 结构简单 制造方便 通用性好 单刃镗刀刀头的横截面有圆形和方形两种 圆形截面的刀头和刀杆上孔槽制造比较容易 方形刀头与刀杆槽孔接触面积大 刀齿刚度好 所以实际使用中方形截面刀头居多 刀头在镗杆上的安装形式有多种 如图9 1所示 图9 1单刃镗刀 刀头在镗杆上的悬伸量不宜过大 以免刚性不足 同时也要注意有足够的容屑空间 一般情况下 镗孔直径Ds 镗杆直径D和刀头横截面边长B 或直径d 三者的关系可参考式 Ds D 2 1 1 5 B选定 单刃镗刀的刚性差 切削时易引起振动 所以主偏角选得较大 以减小径向力Fp 镗铸件或精镗时 一般取 r 90 粗镗钢件时 取 r 60 75 为避免工件材质不均等原因造成轧刀现象 往往使镗刀刀尖高于工件孔中心h 一般h Ds 20或更大些 图9 2是常见的微调镗刀 刀头体为圆柱形状 其外圆有精密螺纹与调整螺母3配合 刀头后端有螺纹孔 通过内六方螺钉5及垫圈6将刀头紧固在镗杆4上的圆柱孔内 调整时 将螺钉5稍稍松开 转动调整螺母3 刀头即沿其轴线移动 刀头体上有导向键7与镗杆圆柱孔内的键槽配合 使刀头在移动时不产生转动 图9 2微调镗刀 2 双刃镗刀双刃镗刀又称为镗刀块 常用的有固定式和浮动式两种 双刃镗刀具有两个对称的切削刃 切削时作用在镗杆的径向力相互平衡 切削过程比较平稳 用双刃镗刀镗削时 工件的孔径尺寸由镗刀尺寸保证 镗刀块可是整体高速钢 镶焊硬质合金或机夹硬质合金刀块 图9 3是常见的固定式镗刀块及其在镗杆上的装夹形式 镗刀块可以是镶焊硬质合金刀片 也可以由整体高速钢制造 图9 3固定式镗刀片及其装夹 a 镗刀块 b 装夹形式 图9 4浮动镗刀的结构及其使用 a 浮动镗刀的结构 b 使用情况 3 镗刀头图9 5为深孔镗刀头 其结构由前后导向块 刀体 调节螺钉等组成 前导向块2由两块硬质合金组成 后导向块4由四块硬质合金组成 其中前刀块的轴向位置应在刀尖后2mm左右 镗刀的尺寸由调节螺钉3调整 由对刀块1控制 刀体5右端的内螺纹用于与刀杆联接 这种镗刀头一般采用推镗的进给方式和前排屑方式 图9 5深孔镗刀头 9 1 2镗削加工1 单一表面孔的镗削加工 1 镗削直径不大且较深的孔时 可将镗刀安装在镗轴上 镗轴在作旋转主运动的同时作轴向进给运动 如图9 6 a 所示 2 镗削直径较大且较浅的孔时 可将镗刀装在平旋盘溜板上 平旋盘作旋转时 移动平旋盘溜板带动镗刀切入一定深度后 工作台再带动工件作进给运动 如图9 6 b 所示 3 加工端面时 刀具安装在平旋盘溜板上 平旋盘带动镗刀旋转 同时刀具随平旋盘溜板作径向进给运动 如图9 6 c 所示 4 钻孔 扩孔时 在主轴上依次安装钻头 扩孔钻 铰刀等 主轴作旋转运动的同时作进给运动 即可完成对小孔的加工 如图9 6 d 所示 5 镗削螺纹时 将螺纹镗刀通过特制刀架安装在平旋盘溜板上 由平旋盘带动刀具旋转 工作台带动工件严格按刀具一转移动一个导程的规律作进给运动 如图9 6 e 所示 图9 6 f 为加工较长内螺纹的示意图 图9 6单一表面孔的镗削 2 孔系的镗削加工 1 镗削同轴孔时 将镗杆插入主轴的锥孔 另一端由后立柱支承 主轴带动镗杆作旋转主运动 工作台带动工件作纵向进给运动 如图9 7所示 若两孔直径不相等 可在镗杆相应位置上装两把镗刀 对同轴的两孔同时或先后镗削 图9 7镗削同轴孔系 2 镗削平行孔时 若两平行孔的轴线在同一水平面内 一个孔加工完后 将工作台横向移动一个孔距 即可对另一平行孔加工 若两孔在同一垂直平面内 一个孔加工完后 将主轴箱垂直移动一个孔距 即可对另一孔加工 如图9 8所示 图9 8镗削平行孔系 3 镗削垂直孔时 一个方向的孔加工完后 将工作台调转90 再加工第二个孔 如图9 9所示 如果是交叉孔系 可通过垂直移动主轴箱进行调整 图9 9镗削垂直孔系 3 镗削加工的特点 1 镗床有多个部件都能作进给运动 使其在工艺上具有多功能性 显示出较强的适应能力 不但可以加工圆柱孔 平面 V形槽 螺纹以及中心孔等零件表面 还能加工多种零件 方便实现孔系的加工 2 镗削加工以刀具的旋转作为主运动 与以工件旋转为主运动的加工方式相比 特别适合加工箱体 机架等结构复杂的大型零件 3 镗孔的最大特点是能够修正上道工序造成的孔轴线偏移 歪斜等缺陷 9 2镗床 主要用镗刀在工件上加工已有预制孔的机床称为镗床 通常 镗刀旋转为主运动 镗刀或工件的移动为进给运动 镗床种类很多 主要有立式镗床 卧式镗床 坐标镗床 落地镗床 精镗床等 常见镗床类机床的组 系代号及主参数如表9 1所示 表9 1常用镗床组 系代号及主参数 9 2 1卧式镗床 1 主要组成部件图9 10为卧式镗床的外形图 卧式镗床由床身 主轴箱 工作台 平旋盘和前 后立柱等组成 主轴箱1安装在前立柱2的垂直导轨上 可沿导轨上下移动 主轴箱上装有镗轴3 平旋盘4 主运动和进给运动机构 工作台由下滑座7 上滑座6和工作台5组成 工作台可随下滑板座沿床身8上的导轨作纵向移动 也可绕垂直轴线转位 以便加工分布在不同面上的孔 后立柱10的垂直导轨上装有支架9 用以支承较长的镗杆 以增加镗杆的刚性 支架可沿后立柱的垂直导轨上下移动 以保持与镗轴同轴 后立柱还可根据镗杆长度作纵向位置的调整移动 图9 10卧式镗床外形 2 传动系统图9 11为T68型卧式镗床的传动系统图 该机床的传动系统由两条主运动传动链 五条进给运动传动链和一条快速运动传动链组成 现结合传动路线表达式介绍如下 图9 11T68型卧式镗床传动系统图 1 主运动传动链 T68型卧式镗床的主运动包括镗轴的旋转运动和平旋盘的旋转运动 其首端件为主电动机 末端件为镗轴或平旋盘 双速电动机 1500 3000r min 经皮带传动 三联滑移变速组 三联多轴变速组将运动传到轴 轴 再经齿轮副43 58或内齿离合器M1 齿轮副22 58分别把运动传给镗轴和平旋盘 从传动系统和传动结构式分析可知 镗轴有18级转速 转速范围为20 1000r min 平旋盘有14级转速 理论上有18级 其中最高4级不用 转速范围为10 200r min 2 进给运动传动链 T68型卧式镗床的进给传动链有五条 其首端件是镗轴或平旋盘 末端件是镗轴或主轴箱 工作台 平旋盘刀具溜板 五条传动链在轴 前是相同的 轴 后根据需要分别传至镗轴或主轴箱 工作台 平旋盘刀架 1 镗轴轴向进给传动链 镗轴轴向进给运动平衡方程式如下 式中 f轴 镗轴轴向进给量 mm r u 轴 至轴 间的可变传动比 2 主轴箱垂直进给传动链 主轴箱垂直进给运动平衡方程式如下 同样 可以计算出18种主轴箱垂直进给量 范围为0 025 8mm r 当主轴箱垂直移动时 后立柱支承座也以同样速度移动 为使镗杆轴线与支座轴线重合 可用手轮A通过蜗轮副1 44调整 3 工作台纵向进给传动链 工作台纵向进给运动平衡方程式如下 同样 可以算出18种工作台纵向进给量 范围为0 025 8mm r 4 工作台横向进给传动链 工作台横向进给运动平衡方程式如下 同样 可以计算出18种工作台纵向进给量 范围为0 025 8mm r 5 平旋盘径向刀架的进给运动 通常 平旋盘径向刀架在下面两种情况下使用 车削端面或车削孔内沟槽 此时 需要平旋盘作旋转主运动 而径向刀具溜板作径向进给运动 镗削大的圆柱孔 此时 需要平旋盘作旋转主运动 工作台作纵向进给运动 而径向刀具滑板则不动 图9 12平旋盘刀具溜板传动简图 为实现上述运动要求 由两条传动路线经行星机构传动齿轮Z116 一条由平旋盘经齿轮副58 22将运动传给行星机构的转臂 另一条由平旋盘主轴经齿轮副58 22 离合器M1传至轴 再经进给变速机构 轴 轴 轴 传动行星机构右中心轮Z20 两条传动路线传入的运动经行星机构合成后 从行星机构左中心轮Z24传给齿轮Z116 设行星机构转臂的转速为n0 右中心轮Z20的转速为n1 左中心轮Z24的转速为n4 由行星轮系传动比公式可得 因 故 又因 故 如当n1 0时 即中心轮Z20不转 则 n116 n平旋盘 由上述公式可知 由平旋盘主轴经转臂输入的运动 使齿轮Z116与平旋盘保持同步旋转 而由平旋盘主轴经进给变速机构输入的运动 使齿轮Z116获得一个附加的转速 即 5 29 n1 这个附加运动使齿轮Z116与平旋盘形成转速差 即径向溜板的进给运动 径向溜板进给量的大小和方向 仅决定于行星机构右中心轮Z20转速的大小和方向 当轴 上离合器M4处于中位 行星机构右中心轮Z20的转速n1 0 径向溜板不进给 当轴 上的离合器M4移至左或右位时 行星机构右中心轮Z20的转速n1 0 则径向溜板作进给运动 刀具溜板径向进给传动链的运动平衡式为 式中 u进给 进给变速机构传动比 共18级 u合成 行星机构的传动比 即当n0 0时 u合成 5 6 通过计算可以求出18种径向刀具溜板进给量 范围为0 025 8mm r 3 快速运动传动链 快速运动传动链可以使工作台 主轴箱 镗轴 刀具溜板实现快速移动 以节省辅助时间 快速运动由快速电动机驱动 经离合器M3 齿轮副31 58 45 51直接传动轴 再由不同的传动路线实现各部件的快速移动 9 2 2坐标镗床具有精密坐标定位装置的镗床称为坐标镗床 它主要用于镗削尺寸 形状和位置精度要求较高的孔系 所以 坐标镗床是一种高精度的孔加工机床 主要用于在单件小批量生产的工具车间对夹具的精密孔 孔系以及模具零件进行加工 坐标镗床的零部件和装配精度都很高 而且具有良好的刚性和抗振性 坐标镗床的工作台 主轴箱等运动部件都装有精密的坐标测量装置 能实现工件和刀具的精确定位 其坐标定位精度可达0 002 0 01mm 坐标镗床按其布局形式的不同 可分为立式单柱 立式双柱和卧式等形式 坐标镗床的主参数以工作台面宽度表示 图9 13为立式单柱坐标镗床的外形图 图9 14为立式双柱坐标镗床的外形图 图9 13立式单柱坐标镗床 图9 14立式双柱坐标镗床 9 2 3落地镗床在重型机械制造厂中 某些工件既庞大又笨重 加工时移动困难 这时就需要工件固定不动 其加工运动由机床部件实现 为此 在卧式镗床的基础上 又发展了落地镗床 落地镗床属于