孔系加工的主要技術(shù)要求

1孔系加工技術(shù)箱零件是機(jī)器中箱件的基本零件，它由一些軸、套筒、齒輪等零件組成，以保持正確的相互位置關(guān)系，并根據(jù)一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)移動(dòng)。其結(jié)構(gòu)形狀通常相對(duì)復(fù)雜，箱壁薄而不均勻，內(nèi)部為腔型。框架壁上有幾個(gè)形狀的平面、多個(gè)支撐孔和牢固孔，以確保安裝的精度，對(duì)零件的加工提出了更高的要求。為了保證裝配的精度，對(duì)零件的加工提出了更高的要求。在殼體中建造一些相互位置精度要求的孔，稱(chēng)為孔系。孔系加工的主要技術(shù)要求如下：（1）確保孔自身的精度，孔的大小精度，幾何形狀的精度和表面粗糙度，（2）確保孔與孔之間的距離精度和平行度，防止軸向孔與同一軸的距離。孔和平面之間的距離精度、平行度和垂直度對(duì)機(jī)器的性能有很大影響。比如齒輪的密封性能、噪聲、振動(dòng)、軸承磨損等。2影響螺母孔系加工精度的因素2.1切削力對(duì)撓曲變形的影響鏜桿剛性是影響孔系加工質(zhì)量的主要因素之一.鏜孔方式不同，鏜桿受力變形的情況也是不一樣的,其中以剛性主軸懸臂鏜孔時(shí)鏜桿受力變形最為嚴(yán)重.(1）受力分析．懸臂鏜桿在鏜孔過(guò)程中，受切削力矩MPz，切削力P（它可分解為三個(gè)相互垂直的力：即主切削力Pz，吃刀抗力Py,走刀抗力Px）以及鏜桿自重Q的作用，如圖1所示.切削力矩使鏜桿產(chǎn)生彈性扭曲，切削力P和鏜桿自重Q產(chǎn)生彈性彎曲（撓曲）.由于撓曲變形對(duì)孔系加工影響較大，以下僅分析鏜桿撓曲變形對(duì)孔系加工精度的影響.(2）撓曲變形對(duì)孔系加工的影響.(1)切削力P所產(chǎn)生的撓曲變形.如圖2所示，作用在鏜桿上的切削力P，隨著鏜桿的旋轉(zhuǎn)不斷地改變方向，所以產(chǎn)生的撓曲變形也不斷改變方向.由于加工余量或材質(zhì)不均勻，切削力是變化的，因此刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡不可能是正圓，使孔加工出圓度誤差.同理，當(dāng)被加工孔在軸線方向上的加工余量或材質(zhì)不均時(shí)，使撓曲變形發(fā)生變化，這樣就產(chǎn)生圓柱度誤差.(2)鏜桿自重Q所產(chǎn)生的撓曲變形.鏜桿自重Q在鏜孔過(guò)程中其大小方向不變，撓曲變形的方向也不變.高速鏜削時(shí)，自重產(chǎn)生的撓曲變形很小.低速精鏜孔時(shí)，自重對(duì)鏜桿的作用相當(dāng)于均布載荷作用于懸臂梁上，使鏜桿回轉(zhuǎn)中心始終低于其理論中心.如圖3(a）、（b).(3)鏜桿在自重Q和切削力P的作用下產(chǎn)生的撓曲變形.鏜桿在每一瞬間所產(chǎn)生的撓曲變形，是切削力P和自重Q所產(chǎn)生的撓曲變形的合成，其大小和方向也不斷地變化，如圖4所示.鏜桿脫離原回轉(zhuǎn)軸線而產(chǎn)生大小和方向不同的偏離，使刀尖軌跡為非正圓，同時(shí)，由于材質(zhì)、加工余量不均，切削用量不均，切削力的變化使刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡更為復(fù)雜.不僅更使被加工的孔產(chǎn)生圓度誤差而且在軸向截面內(nèi)使孔出現(xiàn)圓柱度誤差，并影響孔系的相互位置精度，粗鏜比精鏜影響更大.另外，由自重Q和切削力P產(chǎn)生的撓曲變形在鏜桿伸出長(zhǎng)度變化時(shí)還會(huì)影響孔系加工質(zhì)量.因?yàn)殓M桿的撓曲變形按撓性曲線變化，在鏜桿全長(zhǎng)上各點(diǎn)的變形量是不一樣的，鏜桿懸臂伸長(zhǎng)，距主軸端愈遠(yuǎn)處變形量越大.顯然，如果加工中采用鏜桿送進(jìn)，隨著鏜桿的不斷伸長(zhǎng)撓曲變形越來(lái)越大，使被加工孔越來(lái)越小，從而產(chǎn)生圓柱度誤差.同理，如果用鏜桿送進(jìn)加工同軸線各孔，鏜桿伸出的長(zhǎng)度變化會(huì)產(chǎn)生同軸度誤差.2.2被加工孔的圓度誤差在鏜孔過(guò)程中，鏜桿所受重力方向不變，而切削力卻隨刀具的旋轉(zhuǎn)不斷改變方向.由于鏜桿與導(dǎo)套配合存在一定的間隙，當(dāng)P>Q時(shí)刀具在任何位置切削，切削力都可以推動(dòng)鏜桿緊靠與切削位置相反的導(dǎo)套內(nèi)表面.隨著鏜桿的旋轉(zhuǎn)，鏜桿表面以某一固定素線與導(dǎo)套內(nèi)圓整個(gè)圓周接觸，形成鏜桿沿著導(dǎo)套內(nèi)表面滑動(dòng)，因此被加工孔的圓度誤差主要取決于導(dǎo)套內(nèi)孔的圓度誤差精鏜時(shí)，切削力很小，通常P<Q，切削力不能將鏜桿抬起，鏜桿只能沿導(dǎo)套內(nèi)圓下方擺動(dòng).鏜桿軸頸表面以不同部位與導(dǎo)套內(nèi)圓下方接觸，所以鏜桿的圓度、導(dǎo)套下方的圓度誤差都會(huì)造成被加工孔的圓度誤差.鏜桿與導(dǎo)套的配合間隙越大及切削力越大，鏜桿擺動(dòng)就越大，被加工孔產(chǎn)生的圓度誤差就越大.另一方面，加工中當(dāng)切削余量及材質(zhì)不均勻時(shí)，切削力的不斷變化影響鏜桿在導(dǎo)套下方擺幅也在不斷變化，從而造成被加工孔的圓度及圓柱度誤差.進(jìn)一步分析，還可看出由于鏜桿與導(dǎo)套配合間存在及切削力的不斷變化還會(huì)影響孔系的相互位置精度.如：鏜某孔時(shí)的切削力較大致使鏜桿在導(dǎo)套內(nèi)的擺幅也比較大，鏜桿的軸心偏上,被加工孔的軸心也偏上；而鏜另一孔時(shí)，若切削力變小則鏜桿的軸心偏下，被加工孔的軸心也偏下.這樣對(duì)同軸線上孔的加工可能產(chǎn)生同軸度誤差，對(duì)相鄰孔的加工可能產(chǎn)生孔距誤差及平行度誤差．2.3加工機(jī)床同軸線性誤差(1）機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)精度的影響．機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)精度影響被加工孔的圓度誤差，主軸旋轉(zhuǎn)精度越低則被加工孔的圓度誤差越大.(2）機(jī)床導(dǎo)軌的直線度及與主軸軸線平行度的影響．剛性主軸鏜孔時(shí)，若以工作臺(tái)送進(jìn)，機(jī)床導(dǎo)軌的直線度誤差使被加工孔產(chǎn)生圓柱度誤差；加工同軸線各孔時(shí)，則產(chǎn)生同軸度誤差；當(dāng)機(jī)床導(dǎo)軌與主軸軸線不平行時(shí)，就使送進(jìn)方向與主軸軸線方向不平行，被加工孔出現(xiàn)圓度誤差.(3）工作臺(tái)底座與機(jī)床導(dǎo)軌之間的間隙的影響．工作臺(tái)底座與機(jī)床導(dǎo)軌之間存在著一定間隙.當(dāng)工作臺(tái)作正、反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)通常工作臺(tái)是以不同部位與導(dǎo)軌接觸，因而造成工作臺(tái)正、反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生偏擺，其偏擺量大小，與間隙大小和重量有關(guān)，間隙越大，工作臺(tái)越重，其偏擺量越大.當(dāng)鏜同軸線各孔時(shí)，工作臺(tái)送進(jìn)方向不同，則會(huì)出現(xiàn)同軸度誤差，鏜相鄰孔系時(shí)，工作臺(tái)送進(jìn)方向不同，則會(huì)出現(xiàn)孔距誤差及平行度誤差.2.4精銑削圓的影響(1）切削熱對(duì)孔系變形的影響.粗加工時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的切削熱，同樣的熱量在不同的壁厚處有不同的溫升.薄壁處金屬少，溫度升得快，厚壁處金屬多，溫度升得慢，如果不等工件冷卻下來(lái)就進(jìn)行精鏜，那么薄壁處溫度高熱變形量大，而壁厚處溫度低，熱變形量小，這樣，在薄壁處實(shí)際切去的加工余量比厚壁處少，如果加工的孔成正圓，那么冷卻后就成橢圓.(2）切削力對(duì)孔系變形的影響.有些箱體零件厚薄相差懸殊，鏜孔中當(dāng)切削力較大時(shí)，薄壁處容易因彈性變形而“讓刀”使切削量減少，而厚壁處彈性變形小，切削量相對(duì)要多，加工后工件因彈性恢復(fù)，產(chǎn)生圓度誤差.(3）夾緊力對(duì)孔系變形的影響.鏜孔中若夾緊力過(guò)大或著力點(diǎn)不當(dāng)，容易產(chǎn)生夾緊變