孔系加工的主要技术要求

孔系加工的主要技术要求

1孔系加工技术箱零件是机器中箱件的基本零件，它由一些轴、套筒、齿轮等零件组成，以保持正确的相互位置关系，并根据一定的传动关系协调移动。其结构形状通常相对复杂，箱壁薄而不均匀，内部为腔型。框架壁上有几个形状的平面、多个支撑孔和牢固孔，以确保安装的精度，对零件的加工提出了更高的要求。为了保证装配的精度，对零件的加工提出了更高的要求。在壳体中建造一些相互位置精度要求的孔，称为孔系。孔系加工的主要技术要求如下：（1）确保孔自身的精度，孔的大小精度，几何形状的精度和表面粗糙度，（2）确保孔与孔之间的距离精度和平行度，防止轴向孔与同一轴的距离。孔和平面之间的距离精度、平行度和垂直度对机器的性能有很大影响。比如齿轮的密封性能、噪声、振动、轴承磨损等。2影响螺母孔系加工精度的因素2.1切削力对挠曲变形的影响镗杆刚性是影响孔系加工质量的主要因素之一.镗孔方式不同，镗杆受力变形的情况也是不一样的,其中以刚性主轴悬臂镗孔时镗杆受力变形最为严重.(1）受力分析．悬臂镗杆在镗孔过程中，受切削力矩MPz，切削力P（它可分解为三个相互垂直的力：即主切削力Pz，吃刀抗力Py,走刀抗力Px）以及镗杆自重Q的作用，如图1所示.切削力矩使镗杆产生弹性扭曲，切削力P和镗杆自重Q产生弹性弯曲（挠曲）.由于挠曲变形对孔系加工影响较大，以下仅分析镗杆挠曲变形对孔系加工精度的影响.(2）挠曲变形对孔系加工的影响.(1)切削力P所产生的挠曲变形.如图2所示，作用在镗杆上的切削力P，随着镗杆的旋转不断地改变方向，所以产生的挠曲变形也不断改变方向.由于加工余量或材质不均匀，切削力是变化的，因此刀尖运动轨迹不可能是正圆，使孔加工出圆度误差.同理，当被加工孔在轴线方向上的加工余量或材质不均时，使挠曲变形发生变化，这样就产生圆柱度误差.(2)镗杆自重Q所产生的挠曲变形.镗杆自重Q在镗孔过程中其大小方向不变，挠曲变形的方向也不变.高速镗削时，自重产生的挠曲变形很小.低速精镗孔时，自重对镗杆的作用相当于均布载荷作用于悬臂梁上，使镗杆回转中心始终低于其理论中心.如图3(a）、（b).(3)镗杆在自重Q和切削力P的作用下产生的挠曲变形.镗杆在每一瞬间所产生的挠曲变形，是切削力P和自重Q所产生的挠曲变形的合成，其大小和方向也不断地变化，如图4所示.镗杆脱离原回转轴线而产生大小和方向不同的偏离，使刀尖轨迹为非正圆，同时，由于材质、加工余量不均，切削用量不均，切削力的变化使刀尖运动轨迹更为复杂.不仅更使被加工的孔产生圆度误差而且在轴向截面内使孔出现圆柱度误差，并影响孔系的相互位置精度，粗镗比精镗影响更大.另外，由自重Q和切削力P产生的挠曲变形在镗杆伸出长度变化时还会影响孔系加工质量.因为镗杆的挠曲变形按挠性曲线变化，在镗杆全长上各点的变形量是不一样的，镗杆悬臂伸长，距主轴端愈远处变形量越大.显然，如果加工中采用镗杆送进，随着镗杆的不断伸长挠曲变形越来越大，使被加工孔越来越小，从而产生圆柱度误差.同理，如果用镗杆送进加工同轴线各孔，镗杆伸出的长度变化会产生同轴度误差.2.2被加工孔的圆度误差在镗孔过程中，镗杆所受重力方向不变，而切削力却随刀具的旋转不断改变方向.由于镗杆与导套配合存在一定的间隙，当P>Q时刀具在任何位置切削，切削力都可以推动镗杆紧靠与切削位置相反的导套内表面.随着镗杆的旋转，镗杆表面以某一固定素线与导套内圆整个圆周接触，形成镗杆沿着导套内表面滑动，因此被加工孔的圆度误差主要取决于导套内孔的圆度误差精镗时，切削力很小，通常P<Q，切削力不能将镗杆抬起，镗杆只能沿导套内圆下方摆动.镗杆轴颈表面以不同部位与导套内圆下方接触，所以镗杆的圆度、导套下方的圆度误差都会造成被加工孔的圆度误差.镗杆与导套的配合间隙越大及切削力越大，镗杆摆动就越大，被加工孔产生的圆度误差就越大.另一方面，加工中当切削余量及材质不均匀时，切削力的不断变化影响镗杆在导套下方摆幅也在不断变化，从而造成被加工孔的圆度及圆柱度误差.进一步分析，还可看出由于镗杆与导套配合间存在及切削力的不断变化还会影响孔系的相互位置精度.如：镗某孔时的切削力较大致使镗杆在导套内的摆幅也比较大，镗杆的轴心偏上,被加工孔的轴心也偏上；而镗另一孔时，若切削力变小则镗杆的轴心偏下，被加工孔的轴心也偏下.这样对同轴线上孔的加工可能产生同轴度误差，对相邻孔的加工可能产生孔距误差及平行度误差．2.3加工机床同轴线性误差(1）机床主轴旋转精度的影响．机床主轴的旋转精度影响被加工孔的圆度误差，主轴旋转精度越低则被加工孔的圆度误差越大.(2）机床导轨的直线度及与主轴轴线平行度的影响．刚性主轴镗孔时，若以工作台送进，机床导轨的直线度误差使被加工孔产生圆柱度误差；加工同轴线各孔时，则产生同轴度误差；当机床导轨与主轴轴线不平行时，就使送进方向与主轴轴线方向不平行，被加工孔出现圆度误差.(3）工作台底座与机床导轨之间的间隙的影响．工作台底座与机床导轨之间存在着一定间隙.当工作台作正、反方向运动时通常工作台是以不同部位与导轨接触，因而造成工作台正、反方向运动时发生偏摆，其偏摆量大小，与间隙大小和重量有关，间隙越大，工作台越重，其偏摆量越大.当镗同轴线各孔时，工作台送进方向不同，则会出现同轴度误差，镗相邻孔系时，工作台送进方向不同，则会出现孔距误差及平行度误差.2.4精铣削圆的影响(1）切削热对孔系变形的影响.粗加工时，会产生大量的切削热，同样的热量在不同的壁厚处有不同的温升.薄壁处金属少，温度升得快，厚壁处金属多，温度升得慢，如果不等工件冷却下来就进行精镗，那么薄壁处温度高热变形量大，而壁厚处温度低，热变形量小，这样，在薄壁处实际切去的加工余量比厚壁处少，如果加工的孔成正圆，那么冷却后就成椭圆.(2）切削力对孔系变形的影响.有些箱体零件厚薄相差悬殊，镗孔中当切削力较大时，薄壁处容易因弹性变形而“让刀”使切削量减少，而厚壁处弹性变形小，切削量相对要多，加工后工件因弹性恢复，产生圆度误差.(3）夹紧力对孔系变形的影响.镗孔中若夹紧力过大或着力点不当，容易产生夹紧变