热加工工艺基础知识

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,50,12.5um,，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,4,8,所示。,通常作为精加工的（铰孔）前工序或最终工序，精度可达,IT10,IT9,、,Ra,值为,6.3,3.2um,；,扩孔钻齿数较多，有,3,4,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,IT8,IT6,，,Ra,值为,1.6,0.4um,。,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,6,8,。,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：,IT10,IT9,；,Ra,值为,6.3,3.2um,；,半精镗：,IT9,IT8,；,Ra,值为,3.2,1.6um,；,精镗：,IT7,；,Ra,值为,1.6,0.8um,；,金刚镗：,IT7,IT6,；,Ra,值为,0.4,0.2um,。,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,1.6,0.4um,；,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,0.8,0.4mm,。,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,L,1,：用来将拉刀夹持在机床上并传递动力；,颈部,L,2,：直径最小，拉力过大时在此部位发生断裂；,过渡锥,L,3,：使拉刀容易进入工件的孔中；,前导部分,L,4,：起引导作用，使工件轴线和拉孔轴线重合；,切削部分,L,5,：承担主要的切削任务；,校准部分,L,6,：没有齿升量，起刮光孔壁和校正孔径作用；,后导部分,L,7,：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,IT7,IT6,、,Ra,值可达,0.1,0.008um,。,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,IT7,IT6,、,Ra,值可达,0.1,0.008um,。,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,锥柄机用铰刀,硬质合金锥柄机用铰刀,手用铰刀,可调节手用铰刀,套式机用铰刀,直柄莫氏圆锥铰刀,锥度铰刀,手用1：50,五、拉孔,1. 拉削过程,五、拉孔,1. 拉削过程,图,6-27,拉削圆孔,五、拉孔,1. 拉削过程,图6-26 拉削键槽,图6-22 常见的拉削截形（A为内拉拉削，为外拉削）,2.,拉削工艺范围,返回文挡,五、,拉孔,3. 拉刀结构,图6-25 圆拉刀结构,六、内圆磨削,1. 珩磨头及珩磨原理,图6-29 珩磨原理与珩磨头结构,返回文挡,