第5章套筒類零件的加工 5 1概述 5 2套筒類零件內孔表面的加工 5 3孔的精密加工 5 4套筒類零件加工設備及刀具 5 5典型套筒類零件的加工工藝分析 5 1概述 5 1 1套類零件的功用與結構特點套類零件在機械產品中的應用很廣 其主要作用是支承運動軸 如軸承 鉆套 鏜套 氣缸套 液壓缸等 其結構如圖5 1所示 5 1概述 圖5 1套筒零件示例 5 1概述 5 1 2套類零件的技術要求1 孔的要求孔是套類零件起支承和導向作用最主要的表面 通常與運動著的軸 刀具或活塞等相配合 孔的直徑尺寸公差一般為IT7級 精密軸套為IT6級 孔的形狀精度一般控制在孔徑公差之內 精密套筒應控制在孔徑公差的l 2 l 3以內 或更嚴格 2 外圓面的要求外圓是套筒的支承面 常以過盈配合或過渡配合裝入箱體或機架 外徑尺寸公差為IT6 IT7級 形狀精度控制在外徑公差以內 表面粗糙度Ra值一般為3 2 0 4 m 3 位置精度要求孔的位置精度有孔與外圓的同軸度以及端面對孔 外圓的垂直度 一般為0 0l 0 05mm 是套類零件加工時要重點考慮和保證的 5 1概述 5 1 3套類零件的材料 毛坯材料 套類零件一般用鋼 鑄鐵 青銅或黃銅等制成 有些滑動軸承采用雙金屬結構 即以離心鑄造法在鋼或鑄鐵壁上澆注巴氏合金等軸承合金材料 既保證基體有一定的強度 又使工作表面具有減摩性 并節省了貴重的有色金屬 毛坯 套筒的毛坯選擇與其材料 結構 尺寸及生產批量有關 孔徑小的套筒 一般選擇熱軋鋼或冷拉棒料 也可采用實心鑄件 孔徑大的套筒 常選擇無縫鋼管或帶孔的鑄件或鍛件 大批量生產時 采用冷擠壓和粉末冶金等工藝 可節約材料和提高生產率 套筒類零件的加工表面主要有端面 外圓表面 內圓 孔 表面 外圓和端面在車床上進行 較容易 內圓 孔 加工的難度相對較大 所使用刀具的直徑 長度和安裝等 受到被加工孔尺寸的限制 因此加工尺寸精度較高的孔需要多道工序 且較困難 孔的加工方法有 鉆孔 擴孔 鉸孔 鏜孔 拉孔 磨孔 以及各種光整加工和特種加工 5 2套筒類零件內孔表面的加工 5 2套筒類零件內孔表面的加工 一 鉆孔用鉆頭在實體材料上加工孔的方法 稱為鉆孔 鉆削時鉆頭是在半封閉的狀態下進行切削的 轉速高 切削量大 排屑又很困難 所以 鉆削加工有如下幾個特點 1 摩擦嚴重 需較大的鉆削力 2 產生的熱量多 而且傳熱 散熱困難 切削溫度較高 3 鉆頭的高速旋轉和較高的切削溫度 造成鉆頭磨損嚴重 鉆頭易被卡死或折斷 4 由于鉆削時的擠壓和摩擦 容易產生孔壁的冷作硬化現象 給下道工序增加困難 5 鉆頭細而長 刀具剛性差 鉆孔容易產生振動 6 加工精度低 尺寸精度只能達到IT10 IT13 粗糙度只能達到Ra50 12 5 7 因鉆削刀具橫刃負前角很大 軸向力大 兩主切削刃不對稱時 軸線易偏斜 5 2套筒類零件內孔表面的加工 采取工藝措施 用大直徑 小頂角鉆頭預鉆錐形定心坑用鉆套導向 刃磨時盡量使兩個主切削刃對稱 鉆孔前先加工端面 直徑大時可分多次加工 5 2套筒類零件內孔表面的加工 圖5 2鉆削加工 5 2套筒類零件內孔表面的加工 鉆孔加工方法如圖 麻花鉆結構 麻花鉆結構 鉆孔工件裝夾 工件裝夾的方法鉆孔前一般都須將工件裝夾固定 工件的裝夾方法如表6 7所示 表6 7工件的裝夾方法 鉆孔操作 1 鉆頭的裝拆直柄鉆頭是用鉆夾頭夾緊后裝入鉆床主軸錐孔內的 可用鉆夾頭緊固扳手夾緊或松開鉆頭 錐柄鉆頭可通過鉆頭套變換成與鉆床主軸錐孔相適宜的錐柄后裝入鉆床主軸 連接時應將鉆頭錐柄及主軸錐孔與過渡鉆頭套擦拭干凈 對準腰形孔后用力插入 拆鉆頭時用斜鐵插入腰形孔 輕擊斜鐵后部 將鉆頭和套退下 鉆頭的裝拆如圖6 25所示 圖6 25鉆頭的裝拆 2 轉速的調整用直徑較大的鉆頭鉆孔時 主軸轉速應較低 用小直徑的鉆頭鉆孔時 主軸轉速可較高 但進給量要小些 主軸的變速可通過調整帶輪組合來實現 3 起鉆鉆孔時 先使鉆頭對準鉆孔中心處鉆出一淺坑 觀察鉆孔位置是否正確 如偏位 需進行校正 校正方法為 如偏位較少 可在起鉆的同時用力將工件向偏位的反方向推移 得到逐步較正 如偏位較多 可在校正中心打上幾個樣沖眼或用鏨子鑿出幾條槽來加以糾正 須注意 無論哪種方法都必須在錐坑外圓小于鉆頭直徑前完成 4 手動進給進給時 用力不應過大 否則鉆頭易產生彎曲 鉆小直徑孔或深孔時要經常退出鉆頭排屑 孔將穿時 進給力必須減小 以防造成扎刀現象 5 鉆孔時的切削液為提高鉆頭的耐用度和改善孔的加工質量 鉆鋼件時 一般要加切削液 可選用3 5 的乳化液或機油 鉆鑄鐵時 一般不用 6 鉆削用量的選擇高速鋼標準麻花鉆可參考下表6 9選擇進給量 參考表6 10選擇切削速度 表6 9高速鋼標準麻花鉆的進給量 表6 10高速鋼標準麻花鉆的切削速度 特殊孔的鉆削方法特殊孔的鉆削方法如表6 11所示 表6 11特殊孔的鉆削方法 圖5 4擴孔加工圖5 5擴孔鉆結構 5 2套筒類零件內孔表面的加工 二 擴孔擴孔是用擴孔鉆對已經鉆出 鑄出或鍛出的孔作進一步加工 擴孔鉆與麻花鉆相似 但刀齒數較多 沒有橫刃 擴孔特點 1 擴孔鉆沒有橫刃 容屑槽淺 芯部尺寸大 強度和剛性較好 能糾正被加工孔軸線的歪斜 2 齒數多 生產率高 導向性好 切削較平穩 可用較大走刀量 3 ap小 切屑窄 易排除 4 加工質量比鉆孔高 達IT11 IT10 Ra3 2 12 5常用于鉸 磨前的預加工 5 2套筒類零件內孔表面的加工 锪孔擴孔除了可以加工圓柱孔之外 還可以用各種特殊形狀的擴孔鉆 亦稱锪鉆 來加工各種沉頭座孔和锪平端面 锪鉆的前端常帶有導向柱 用已加工孔導向 5 2套筒類零件內孔表面的加工 锪孔與锪孔鉆用锪孔鉆在孔口表面加工出一定形狀的孔或表面 稱為锪孔 锪孔的類型主要有 锪圓柱形沉孔 圓錐形沉孔以及锪孔口的凸臺面等 锪孔鉆的結構和特點如表6 12所示 表6 12各種锪孔鉆的結構與特點 三 鉸孔 從工件孔壁上切除很薄的一層 用于中小孔的半精加工和精加工 磨 研孔前的預加工 工藝特點 加工余量小 0 05 0 15 0 15 0 35 加工質量較高 達IT9 IT6 Ra1 6 0 4 m 切屑變形小 切削力小 發熱少 Vc低 1 5 5 4 10m min 避免產生積屑瘤 刀具齒數多 6 12個 導向性好 剛性好 加工平穩 適應性差 只能加工一定尺寸和公差等級的孔 不宜加工階梯孔或斷續表面的孔 5 2套筒類零件內孔表面的加工 鉸刀 6 12個刀刃 排屑槽更淺 剛性 有修光刃 可校準孔徑和修光孔壁 切削條件好 切削余量小 5 2套筒類零件內孔表面的加工 鉸削用量1 鉸削余量粗鉸余量為0 10mm 0 35mm 精鉸余量為0 04mm 0 06mm 2 切削速度和進給量鉸削速度為1 5m min 5m min 鉸削鋼件時 進給量為0 3mm r 2mm r 鉸削鑄鐵件時 進給量為0 5mm r 3mm r 5 2套筒類零件內孔表面的加工 四 鏜孔鏜孔是在預制孔上用切削刀具使之擴大的一種加工方法 鏜孔工作既可以在鏜床上進行 也可以在車床上進行 鏜孔有三種不同的加工方式 1 鏜孔方式 5 2套筒類零件內孔表面的加工 1 工件旋轉 刀具作進給運動 2 刀具旋轉 工件作進給運動 3 刀具旋轉并作進給運動 2 鏜床的加工方法 3 鏜削類型 尺寸較大的孔 精度要求較高的孔 分布在不同表面上的孔 孔距和位置精度要求較高的孔系 4 工藝特點 1 鏜孔可對不同孔徑的孔進行粗 半精和精加工 2 加工精度可達為IT7 IT6 3 孔的表面粗糙度可控制在Ra6 3 0 8 m 4 能修正前工序造成的孔軸線的彎曲 偏斜等形狀位置誤差 五 拉孔 圓孔拉刀的結構及拉削過程p73 5 拉孔 1 拉削過程 齒升量 五 拉孔 1 拉削過程 圖6 26拉削鍵槽 分層式拉削 特點是拉刀將工件加工余量一層一層順序地切除 2 三種不同拉削方式 分塊式拉削 特點是加工表面的每一層金屬是由一組尺寸基本相同但刀齒切削位置相互交錯的刀齒 通常每組由2 3個刀齒組成 切除的 綜合式拉削 集中了分層及分塊式拉削的優點 粗切齒部分采用分塊式拉削 精切齒部分采用分層式拉削 按綜合拉削方式設計的拉刀稱為綜合式拉刀 五 拉孔 3 拉削工藝特點1 拉削生產率高 一次可完成粗 半精 精加工 2 拉削精度高 質量穩定 拉削精度一般可達IT9 IT7級 表面粗糙度一般可控制到Ra1 6mm Ra0 8mm 拉削表面的形狀 尺寸精度和表面質量主要依靠拉刀設計 制造及正確使用保證 3 拉削成本低 經濟效益高 4 拉刀是定尺寸 高精度 高生產率專用刀具 制造成本很高 所以 拉削加工只適用于批量生產 最好是大批大量生產 一般不宜用于單件 小批生產 3 拉削工藝特點 4 可加工各種內外表面 五 拉孔 拉床按加工表面分為內拉床和外拉床 按布局分為臥式和立式兩類 六 內圓磨削 內圓磨削 四章五節講過 此處省略 4 孔加工方法的選擇 重點 鉆孔 擴孔 鉸孔 鏜孔 拉孔 磨孔 1 鉆IT13 IT11Ra252 鉆 鉸IT9Ra6 3 3 23 鉆 粗鉸 精鉸IT8 IT7Ra3 2 1 64 鉆 擴IT11Ra25 12 55 鉆 擴 鉸IT9 IT7Ra6 3 3 26 鉆 擴 粗鉸 精鉸IT7Ra3 2 1 67 鉆 擴 機鉸 手鉸IT7 IT6Ra0 8 0 28 鉆 擴 拉IT9 IT7Ra3 2 0 2 大批大量生產9 粗鏜 或擴孔 IT13 IT11Ra25 12 510 粗鏜 粗擴 半精鏜 精擴 IT9 IT8Ra6 3 3 211 粗鏜 粗擴 半精鏜 精擴 精鏜 鉸 IT8 IT7Ra3 2 1 612 粗鏜 半精鏜 精鏜 浮動鏜刀精鏜IT7 IT6Ra1 6 0 813 粗鏜 半精鏜 精鏜 浮動鏜刀精鏜 擠壓IT7 IT6Ra1 6 0 414 粗鏜 半精鏜