套筒零件的加工第一節概述一、套筒類零件的功用及結構特點，如圖4-1所示：1、隔套~傳動件的軸向定位；2、襯套~過渡套、3、軸承套~支承軸頸4、花鍵套~聯接作用5、油缸~液壓動力元件6、導向套~支承導向作用第四章套筒類零件的加工二、套筒類零件的技術要求1、內孔:起支承,導向作用,尺寸精一般IT7-IT6,Ra3.2-0.8μm;油缸內孔尺寸精一般要求較低，為IT10-IT9粗糙度值則較低，Ra0.4-0.2μm。內孔形狀精度一般控制在尺寸公差以內，為防止泄漏，除對孔有圓度要求外，還有圓柱度，直線度等形狀公差的要求。2、外圓：一般是套類零件的支承表面，與機體上的孔相配合。尺寸精度為IT7-IT6，粗糙度值Ra6.3-0.8μm，有的達0.2μm。3、內外圓的同軸度一般為0.05–1mm,同軸度要求高的為0.06mm。4、內孔軸線對端面的垂直度，如在使用或加工過程中承受軸向力，其垂直度一般為：0.01–0.04mm。三、套筒類零件的材料與毛坯1、材料:大多數為低碳鋼或中碳鋼,如A3,45#鋼;少數采用合金鋼如:25CrMo,30CrMnSi,18CrNiWA等,有時也選用鑄鐵,青銅,黃銅等。2、毛坯:棒料,鍛件,鑄件,無縫鋼管等.如油缸常采用20,35,27SiMn熱扎或冷拔無縫鋼管。套筒類零件雖然種類眾多，形態各異，但按其結構形狀來分，大體上可分為短套筒和長套筒兩類。由于這兩類套筒零件結構形狀上的差異，其工藝過程有很大的差別。第二節長套筒類零件工藝過程分析一．長套筒零件的加工分析液壓系統中的油缸體如圖4-2所示，是比較典型的長套筒零件，一般結構簡單，薄壁容易變形，加工面比較少，加工方法變化不多。1.油缸體零件的技術要求主要的加工表面為內孔及兩端口內外表面。內孔作為油缸零件導向表面，要求有較高的尺寸精度及較低的表面粗糙度，對形狀精度要求更嚴。內孔Φ70作為活塞運動的導向元件，尺寸精度為IT11，不算太高，但表面粗糙度為Ra0.4μm，要求較嚴，圓柱度要求在1685mm內為0.04mm，有較大的加工難度，兩端口處通常與支承件相配合有較高的位置精度要求，兩孔口端面對軸線的垂直度為Φ0.04mm。材料為中碳鋼無縫鋼管，生產批量為小批。2.加工方法的選擇內孔Φ70H7為深孔（深徑比L/D=1685/70≈24.1）,其加工方案有以下幾種。1）粗鏜-精鏜-珩磨(或滾壓),符合粗精分開的原則,有利于清洗缸筒及時發現和排除廢品次品,刀具簡單，易于調整,能保證加工質量,生產率低,適用于生產批量不大的場合。2）半精鏜-精鏜-精鉸-滾壓，同樣也符合粗精分開的原則,有利于清洗缸筒及時發現和排除廢品次品,刀具簡單，易于調整,能保證加工質量,生產率低,適用于毛坯精度高（如熱軋或冷拔無縫鋼管）的場合。3）粗鏜-復合滾鏜(精鏜滾壓合一),使用組合刀具,減少了一道工序,生產率高,但需要復雜的組合刀具,并進行精細調整,多用于大批大量生產。4）復合滾鏜(粗鏜,精鏜,滾壓三道工序合一),一次走刀完成粗精光整加工,生產率高,但刀具復雜,不易發現加工過程中的質量問題,多用于加工低碳制造的缸筒。5）粗鏜-精鏜-珩磨,是目前常用的一種加工方法,砂條的壽命低,比滾壓生產率低,但質量穩定,多用于大批大量生產。6）強力珩磨,生產效率高,鋼材利用率高,加工質量高,但需要專用強力珩磨設備,工藝條件要求高,投資費用高，主要用于大批大量生產，廣泛應用受到限制。經以上六種加工方案對比分析,對液缸體在小批量生產條件下，采用方案2是比較經濟合理。3.擬定工藝路線按照基準先行的原則作為定位精準面,應首先按排加工。液缸體為一個薄壁深孔零件,為防止夾緊力過大或不均勻而引起缸孔徑向變形,影響加工精度，應按照基準重合,基準統一,互為基準原則,選擇定位精基準。對于套筒類零件,一般以軸線部位的孔或外圓作為精基準,這符合上述定位基準的選擇原則，由于為深孔加工在機床上的安裝方式有以下幾種:（1）如圖4-3(a)所示，缸筒以一端止口定位,用彈性夾頭夾緊;另一端以架窩支承在中心架上。這種方法裝卸工件比較麻煩,定位精度低,但不需要專用設備，適用于單件小批生產；（2）如圖4-3(b)所示，缸筒以一端止口定位,用彈性夾頭夾緊;另一端以30o-60o外圓錐面與壓力頭上的專用內錐套定位和夾緊。這種方法裝卸工件比較方便,定位精度高,須有壓力頭，適用于中、小批生產。（3）如圖4-3(c)所示，缸筒以一端止口定位,用螺紋與連接盤連接在機床主軸上;另一端以架窩支承在中心架上。這種方法,用螺紋傳遞扭矩,缸體基本不受徑向夾緊力作用,能保證加工精度，但加工完畢后,須切除螺紋部分,增加了工序材料的浪費，適用于無專用設備,小批量,試制新產品時采用。（4）如圖4-3(d)所示，缸筒兩端均采用加工出的30o-60o的外錐面定位,一端錐面與專用卡盤的內錐面配合定位;另一端與壓力頭的內錐面配合定位,并軸向夾緊.這種方法工件裝卸方便,定位精度高,在大批大量生產中應用廣泛。本例則采用(c)方案定位裝夾，液缸體的主要表面為內孔和孔口端面、外圓,且為深孔（深徑比L/D=1685/70≈24.1）,須在深孔車床上加工,因此,加工內孔的定位精基準應為一端孔口處的外圓面、與在另一端制出聯接螺紋。為獲得準確的定位精基準,應以毛坯的一端的外圓與另一端的內孔為粗基準，采用“一夾、一頂”的方法加工孔口處的外圓與聯接螺紋；再以加工過的外圓與聯接螺紋為基準采用“一聯接、一托的方法加工內孔。由于液缸體為薄壁深孔套,鋼材的淬透性好,調質可按排在下料后,并對全長彎曲度提出限制,彎曲度允差小于2.5mm。滾壓加工前按排低溫回火,以改善工件材料的加工性能,保證加工精度。為防腐耐磨,缸體內孔加工完畢后,表面鍍鉻并拋光。深孔加工完畢后,作為重要工序應按排一次檢驗，最后按排終檢。由于液缸體為小批量生產,應采用工序集中的原則按排加工順序。二、液缸體的工藝過程如表4-1所示。序號工序名稱工序內容機床1備料無縫鋼管切斷Φ90×1700

2熱處理調質處理HB241~285，全長彎曲度<2.5mm

3粗、精車軟卡爪夾一端，大頭頂尖頂另一端，車Φ82mm外圓到Φ88mm及Φ88mm×1.5工藝螺紋（工藝用）；搭中心架托Φ88mm處，車端面及倒角；三爪卡盤夾一端，大頭頂尖頂另一端，調頭車Φ82mm外圓到Φ84mm；搭中心架托Φ88mm處，車另一端面及倒角取總長1686mm。車床

4精車鏜深孔一端用M88X1.5mm螺紋固定在夾具中，另一端搭中心架，半精推鏜孔到Φ68mm精推鏜孔到Φ69.85mm浮動鏜刀鏜孔到Φ70±0.02mm,Ra0.32μm

改裝的車床5滾壓滾壓孔,用深孔滾壓頭滾壓孔至Ra0.32μm

車床67精鏜內孔檢中心架托另一端，鏜內錐孔1o30'及車端面調頭,軟卡爪夾一端，頂車另一端；車Φ82h6到尺寸；軟卡爪夾一端，中心架托另一端；切R7槽鏜內錐孔1o30'及車端面取總長1685mm按圖檢驗車床第二節短套的加工分析短套，如軸承套、鉆套、各類導向套等，這類短套一般孔與端面、孔與外圓之間均具有較高的位置精度，結構上有光套也有臺階套，由于長度較短，最常用的加工方法是車削，表面淬火或精度高的采用磨削。如圖4-4所示是最常見的一種短套。一、保證短套零件加工精度的方法為保證這類短套的加工精度一般常采用以下方法：1.保證短套零件各表面位置精度的方法從短套零件的技術要求可知，其主要位置精度是內、外圓表面的同軸度及端面與軸線之間的垂直度要求。在加工過程中一般常采用下述方法。1）在一次裝夾過程中完成內外表面及端面的全面加工，這種加工方法消除了工件的裝夾誤差，可獲得很高的相對位置精度。但是，這種加工方法的工序比較集中，對于尺寸較大的套筒零件也不便于裝夾。2）套筒主要表面的加工分在幾次裝夾中完成，先終加工孔，然后再以孔為精基準，最終加工外圓及端面。這種方法需采用心軸為夾具，但夾具的結構簡單，定心精度高，能保證各表面間的位置精度。3）套筒主要表面的加工分在幾次裝夾中完成，先終加工外圓，然后以外圓為精基準最后加工孔，采用這種方法加工時，工件裝夾迅速可靠，其夾具較復雜，加工精度略差。欲獲得較高的同軸度，則須采用定心精度高的夾具，如彈性膜片卡盤、液性塑料夾具及經修磨過的三爪卡盤和軟爪等夾具。2.防止套筒在加工過程中變形的措施套筒零件孔壁較薄，加工中常因夾緊力、切削力、殘余應力和切削熱等因素的影響而產生變形。為了防止變形，應注意以下幾點：1）為了減少切削力與切削熱的影響，粗、精加工應分開進行，使粗加工產生的變形在精加工過程中得以糾正；2）為減少夾緊力的影響，工藝上可采取以下措施：改變夾緊力的方向，即把徑向夾緊改為軸向夾緊。對于精度要求較高的精密套筒（如孔的圓度要求為0.0015mm）,任何微小的徑向變形，都可能引起較大的誤差，必須找正外圓或孔后，在端面或外圓臺階上加軸向夾緊力。對于普通精度的套筒，如果需徑向夾緊時，也盡可能使徑向夾緊力均勻，使用過渡套或彈簧套夾緊工件。或者作出工藝凸臺及工藝螺紋，以減少夾緊變形。3）減少熱處理變形的影響，將熱處理安排在粗精加工階段之間或安排在下料之后，機加工之前，使熱處理產生的變形在后續的加工中逐步予以消除。表4-2為圖4-4小套零件的工藝過程（材料45鋼、小批量生產、全部倒角1×45o、淬火處理HRC45~50）

序號工序名稱工序內容定位夾緊01下料Φ48×130mm（五件合一）

02車車端面，Ra10μm，鉆、鏜孔，留磨余量0.3mm，車外圓，留磨余量0.3mm，倒角，切斷；調頭，車端面，保證尺寸20mm，Ra10μm，倒角；

外圓端面03熱淬火，HRC45~50

04磨磨孔至圖樣要求

外圓05磨磨孔至圖樣要求

內孔06檢按圖樣檢驗入庫

第四節內圓表面的加工一:內圓表面常用加工方法.(一):鉆孔1:用鉆頭在工件的實體部位加工孔稱為鉆孔.鉆孔類機床有小臺鉆,立式鉆床,搖臂鉆床.鉆孔屬于粗加工:IT14~IT12,Ra50~12.5μm.2:麻花鉆頭由工作部分和柄部組成.工作部分又分導向部分和切削部分.如圖4-10所示：柄部:頸部和錐柄,45鋼淬火HRC30~45.導向部分:兩個對稱的螺旋槽,螺旋角20o~33o.兩條對稱的螺旋槽是鉆屑流經的表面,槽邊有高度1~0.5mm的棱邊,起到導向,扶正,修光孔壁及減少與孔壁磨擦的作用.切削部分:圖4-10有兩個主切削刃,兩個副切削刃和一個橫刃組成.橫刃前角-54~+60o,主切削刃上各點前角后角都是變化的,鉆心處前角接近0o,甚至為負值,外緣處前角約為30o.對鉆削十分不利.鋒角一般為90~140o,標準為118o±2o.鉆軟材料取小值;鉆硬材料取大值.麻花鉆頭工作部分為高速鋼淬火HRC62~65.3:鉆孔的工藝特點1）：鉆頭容易偏斜，麻花鉆頭細長，剛性弱，鉆入時易被引偏，造成孔軸線的不直或歪斜；2）：孔徑容易擴大，鋒角對軸線不對稱，兩主切削刃不等長，會造成鉆削時徑向力不相等，導致孔徑的擴大；3）：孔壁粗糙，鉆屑較寬，流出時與孔壁發生劇烈摩擦而刮傷已加工表面；4）：軸向抗力大.實驗證明50%的扭距是由橫刃引起的。為改善麻花鉆頭的切削性能,現已廣泛使用“群鉆”，如圖4-11所示：在主切削刃上磨出凹形圓弧刃并加大了鉆心處的前角.磨短橫刃(1/5~1/7)并加大橫刃前角.直徑大于15毫米的鉆頭在主切削刃一側磨出分屑槽,使鉆屑分成窄條便于排屑。圖4-11(二):擴孔用擴孔鉆對以鉆出的孔作進一步的加工以擴大孔徑,提高精度降低表面粗糙度.如圖4-12所示：擴孔屬半精加工:IT10~IT9,Ra6.3~3.2μm.擴孔特點：剛性好,擴孔鉆容屑槽淺而窄，鉆芯粗壯，因此，擴孔鉆的剛性好；導向性好，擴孔鉆有三~四個刀齒，增加了導向的楞邊數；切削條件好，只有切削刃的外緣部分參加切削，切削較輕快，可用較大的切削用量；孔壁光潔.擴孔切屑少，排屑通暢，不會刮傷已加工表面。圖4-12(三)鉸孔1:用鉸刀加工孔的一種精加工方法.須在擴孔,半精鏜孔的基礎上進行.鉸孔所能達到的精度為:IT8~IT7,Ra1.6~0.4μm.如圖4-13所示：圖4-132:鉸刀工作部分結構切削部分錐形,承擔主要的切削作用.機鉸刀半錐角為5o~15o,手鉸刀半錐角為0.5o~1.5o.以提高定位的準確性,并減小軸向力.由于切深很小,前角為0o,后角為5o~8o.導向修光部分鉸刀中段的較長部分,為防止孔徑的擴張,一般有倒錐,機鉸刀為:0.04~0.06,手鉸刀為0.005~0.008.作用:棱邊起到校正孔徑,修光孔壁及導向扶正.3:鉸孔方法鉸孔余量:粗鉸0.15~0.25mm,精鉸0.05~0.15mm,不能過大,過小.鉸削速度:粗鉸4–10m/min,精鉸1.5–5m/min.應避免產生積屑瘤及引起振動.機鉸進給量:一般0.15–1.5mm/r,比鉆削提高3—4倍.切削液:鉸鋼用乳化液,鉸鑄鐵用煤油.在機床安裝:鉸刀與機床主軸采用浮動連接.4:鉸孔的工藝特點鉸孔精度不取決于機床精度.而是取決于鉸刀本身的精度,在機床上的安裝方式,以及加工余量,切削用量,和切削液等條件.鉸刀為定尺寸精加工刀具,比精鏜孔更容易保證孔的尺寸精度和形狀精度,生產率高,對細長孔更是如此.鉸孔適應性差.一定直徑的鉸刀只能鉸削一定直徑及尺寸公差的孔.不能鉸削非標準孔,臺階孔和盲孔.鉆擴鉸連用是IT8~IT7,Ra1.6~0.4,直徑在Φ80mm以下的孔的典型加工方法.(四):鏜孔1:用鏜刀對以鉆出,鑄出,鍛出的孔,作進一步的加工,以擴大孔徑提高精度降低表面粗糙度.鏜孔是孔常用的加工方法.2:鏜孔階段粗鏜:尺寸公差等級IT14—IT12,Ra25---12.5.半精鏜:尺寸公差等級IT11---IT9,Ra6.3---3.2.精鏜:尺寸公差等級IT8—IT7,Ra1.6---0.8.3:鏜孔方式車床鏜孔:由橫向進刀和走刀次數擴大孔徑非常方便.如圖4-14所示：圖4-14鏜床鏜孔鏜孔方式，1：鏜刀桿回轉，工件隨工作臺作縱向進給。鏜孔直徑一般小于120mm,鏜刀桿不宜懸伸過長，以免刀桿彎曲變形，影響加工精度。由支承座支承的長刀桿可,鏜箱體兩壁相距較遠的同軸孔；如圖4-15所示：2：鏜刀桿回轉并外伸作縱向進給，一般用來鏜深度較淺的孔；3：平旋盤帶動鏜刀桿回轉，工件隨工作臺作縱向進給。可鏜削價Φ200mm以上的大孔，但孔深不宜過大。圖4-16所示，圖4-15圖4-16鏜床鏜孔的特點1):適應性強.可在鉆,鑄,鍛出孔的基礎作進一步的加工,加工精度范圍較廣.除直徑較小,較深的孔以外,其它各種直徑及結構類型的孔,均可鏜削.2）：可有效校正原孔軸線的偏斜.由于鏜桿細長剛性較弱,易彎曲振動,故鏜削質量的控制特別對于細長孔,不如鉸削方便.3）：生產率低廣泛適用于在單件小批量生產中,鏜削各類零件上的孔.特別適用于鏜削支架,箱體類零件上的孔.銑床鏜孔:主要用于加工小型支架箱體零件上的支承孔.(五):拉孔用拉刀加工孔的一種高效率加工方法.拉削可以看成刨削的發展,每個刀齒可以切掉一層極薄的金屬,因此,可以獲得很高的精度和很低的表面粗糙度.如圖4-17a,b所示：拉削圓孔可達到的尺寸公差等級為:IT8---IT7,表面粗糙度Ra1.6–0.4μm.圖4-17ab拉孔的工藝特點生產率高,加工質量高;拉刀結構復雜成本昂貴,主要用于大批大量生產;拉孔的直徑一般小于Φ125mm.不能拉削非標準孔,盲孔,臺階孔.某些結構復雜零件上的孔也不能在拉床上加工.(六):磨孔磨孔屬于孔的精加工方法.可達到的尺寸公差等級為IT8~IT6,表面粗糙度Ra0.8~0.4μm.可在內圓,萬能外圓磨床磨削,多采用縱磨法.如圖4-18所示：磨孔與磨外圓的比較：1）：磨孔的表面粗糙度略粗大.這是因為內圓磨頭的砂輪直徑小，轉速低，很難達到外圓磨削的線速度，因此，磨內孔的表面粗糙度略粗大圖4-182）：磨削質量的控制不如磨外圓方便.這是因為，砂輪與內孔表面的接觸面積大，發熱量大，冷卻排屑條件差，工件易產生熱變形；受內孔直徑的限制，砂輪軸一般細長，剛性弱，易產生彎曲變形，使磨削的內孔產生內圓錐誤差；為消除上述誤差，須減小徑向進給量和增加“光磨行程”。因此，磨削質量的控制不如磨外圓方便.3）：磨孔的生產率低.砂輪直徑小，磨耗快；冷卻液不易沖排屑末，經常堵塞砂輪，為此，經常卸下更換或修整；另外減小徑向進給量和增加“光磨行程”。也使磨削時間延長。因此，磨孔的生產率低二:深孔加工(一)深孔加工概述L/D>5為深孔.一般液壓缸筒的深徑比為:L/D>12,游梁式抽油機的抽油泵筒的整體深徑比大于280.由于孔深,加工時冷卻排屑困難,加工較為復雜.(二):深孔加工的特點1:刀桿細長,剛性較弱,易被引偏,造成孔軸線的不直或壁厚不均.2:加工中易產生振動,影響表面粗糙度.3:切削液不易進入切削區,冷卻散熱條件差,影響鉆頭壽命.4:排屑困難,易刮傷已加工表面,影響表面粗糙度.(三):深孔加工方法1:深孔鉆削單件小批生產在車床上用加長鉆頭鉆削.大批大量生產在深孔鉆鏜床上加工.2:深孔鉆削方式工件回轉,刀具作縱向進給.鉆頭不易被引偏,軸線較直,機床結構簡單.工件回轉,刀具反向回轉并作縱向進給.這種加工方式,切削速度高,生產率高,精度高,需專用機床.3:深孔鉆頭1）：單刃深孔鉆頭:由切削部分和鉆桿兩部分組成.切削部分的材料為高速鋼或硬質合金,刀片焊在刀體上,刀體與刀桿采用方牙螺紋連接.刀頭的切削部分由一個主切削刃,布置在軸線一側,對面有兩個導向塊.如圖4-19所示：圖4-19單刃深孔鉆頭,有一定的分屑,斷屑,導向定心能力.單刃深孔鉆又稱為槍鉆,多用于加工直徑較小的孔.2）：多刃錯齒深孔鉆頭將整體的單刃結構,改為較錯分段排列的結構,三個刀刃分布在軸線兩側;在刀具前端有三條硬質合金導向塊,還在刀體上鑲嵌四條硬質合金后導向塊.如圖4-20所示：圖4-20多刃錯齒深孔鉆頭的定心導向,分屑斷屑效果好,刃磨方便,效率高,應用廣泛.3）：噴吸鉆噴吸鉆是利用高壓流體以一定的壓力通過鉆頭底部的小孔射入切削區,以冷卻鉆頭,帶出鉆屑.因此,鉆削條件好,排屑順暢,生產率高,加工精度高.加工精度IT8~IT7,Ra3.2~0.8μm,直線度0.1/100生產率比鉆削提高5~10倍.如圖4-21所示：圖4-21(四):深孔鏜削1:粗鏜:使用粗鏜頭,對以鉆出的深孔或冷拔無縫鋼管的內孔作進一步的加工,以切除大部分余量,擴大孔徑,校正原孔的直線度.如圖4-22所示：圖4-22粗鏜后:加工精度IT10~IT9,Ra12.5~6.3μm.

2:精鏜使用精鏜頭,如圖4-23所示：屬于深孔的精加工方法,亦稱浮動鏜加工精度IT7~IT6,Ra0.8~0.4μm深孔機床如圖4-24所示：常用型號T2120T2130圖4-23圖4-24內冷外排屑外冷內排屑三:內圓表面的精密加工方法1:金剛鏜在金剛鏜床上,用硬質合金刀具或金剛石刀具,以小的切深小的進給量較高的切削速度,進行鏜削.并采用粗鏜精鏜兩道工序,可獲得較高的精度和較低的表面粗糙度.尺寸公差等級:IT7~IT6,表面粗糙度:Ra0.4~0.1μm.圓度誤差小于0.003~0.005mm.金剛鏜加工質量好,生產率高,廣泛用于在大批大量生產中,對鋼鑄鐵有色金屬套筒內孔的光整加工.2:研磨依靠研具與工件的相對運動,由磨料去除一層極微薄金屬的光整加工方法.研磨后達到的精度:IT6~IT4,Ra0.16~0.01μm.可手工研磨或機器研磨,但生產率低,不能校正孔的位置精度.3:珩磨用帶有磨條的珩磨頭對工件進行精細加工的一中高效率光整加工方法.機械加壓式珩磨頭結構如圖4-25所示.磨條以一定的壓力與內孔表面接觸,珩磨頭在主軸帶動下回轉同時作上下往復運動,每個磨粒的運動軌跡,縱橫交錯而不重復.圖4-25從而,從工件表面上去除一層極微薄的金屬,以獲得較高的精度和較低的表面粗糙度.珩磨的特點1）：可獲得較高的精度和較低的表面粗糙度.IT6~IT4,Ra0.63~0.04μm,圓度,圓柱度可達0.003~0.005mm.2）：表面質量好.形成的交叉網紋,有利于潤滑,因而表面的耐磨性好,磨粒的切