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机械零件中孔系加工工艺
来源:西安鼎盛广源机械 日期:2019-1-7

孔作为机械零件上最常见和最常用的特征,起着不同的作用和用途,有定位孔、基准孔、装配孔、工艺孔等等,孔的精度和要求也大不一样,在先进的数控设备应用的同时,孔的传统加工工艺势必受到极大的冲击,孔加工的方式、工艺、刀具等也随之而变,以铣代钻、以铣代铰、以铣代镗也应用而生,在提高产品加工的质量和生产效率的同时,应不断探索孔的加工工艺,寻找新的加工方法,不断提升制造水平。本文是笔者在总结自身对孔加工经验的基础上,试图以此为例,分析和发现孔加工的一般性规律,文章从钻孔、铰孔、镗孔、铣孔的工艺出发,剖析各工艺过程的利弊,意在探索高质量高精度加工的工艺过程,找出浅显可行的技术分析方法。

孔是机械零件上极为常见的特征,在许多类零件上都带有孔。据其使用特性及作用不同,加工时的尺寸精度及表面质量大不一样,然随着三轴联动数控铣床及加工中心的不断应用,孔的加工工艺也发生着重大的变化,孔的加工不再以钻削加工为主了,取而代之的是工艺集中的复合加工工艺,既便如此,也不能说一个高精度要求的孔的加工工艺是固定一尘不变的。北京机床研究所副总工艺师金福吉一针见血地指出:“我国孔加工的工艺跟质量落后发达国家30年一点也不为过,究其原因,就在于孔的加工工艺的落后。”实际上,孔的加工是刀具在工件内部进行,切屑的排除、散热、观察都比较困难,孔的大小又限制了刀具的大小,孔的精度也限制了刀具的精度等级,测量内孔的尺寸又不方便。由此可见,在传统孔加工工艺的基础上,急需新的孔加工工艺,这些均要求加工人员要重视孔的加工工艺和各种特点。

一、钻削加工

1.所用刀具

刀具有普通麻花钻、可转位浅孔钻、扁钻等。在加工中心上钻孔,大多数采用普通麻花钻。麻花钻有高速钢和硬质合金两种。麻花钻的组成,它主要由工作部分和柄部组成。工作部分包括切削部分和导向部分。

麻花钻的切削部分有两个主切削刃、两个副切削刃和一个横刃。两个螺旋槽是切削流经的表面,为前刀面;与工件过渡表面(即孔底)相对的端部两曲面为主后刀面;与工件已加工表面(即孔壁)相对的两条刃带为副后刀面。前刀面与主后刀面的交线为主切削刃,前刀面与副后刀面的交线为副切削刃,两个主后刀面的交线为横刃。横刃与主切削刃在断面上投影间的夹角称为横刃斜角,横刃斜角Ψ=50°—55°;主切削刃上各点的前角、后角是变化的,外缘处前角约30°,钻心处前角接近0°,甚至是负值;两条主切削刃在与其平行的平面内的投影之间的夹角为顶角,标准麻花钻的顶角2ψ=118°。

麻花钻导向部分其导向、修光、排屑和输送切削液作用,也是切削部分的后备。

根据柄部不同,麻花钻有莫氏锥柄和圆柱柄两种。直径为8—80mm的麻花钻多为莫氏锥柄,可直接装在带有莫氏锥孔的刀柄内,刀具长度不能调节。直径0.1—20mm的麻花钻多为圆柱柄,可装在钻夹头刀柄上。中等尺寸麻花钻两种形式均可选用。

2.工艺特性

钻削为孔加工中必不可少的粗加工阶段,该阶段主要考虑的是材料的去除,这一过程主要靠机床主轴的轴向应力进行切削的,所以说切屑是挤出来的,因此,以钻为主的粗加工就会有切屑缠绕与孔内壁处变形大这一结果,在这一过程中重点考虑的是解决钻尖的冷却与切屑的缠绕,也就是说,以钻为主的加工考虑的就是效率,而对孔而言,无法保证孔的加工质量,即便是用钻头自小而大扩孔,亦不能解决挤压造成的变形问题。可以这么说用钻头以钻削加工为主,仅用于粗加工和半精加工阶段,不允许用此工序完成一个孔的精加工。这一阶段钻头的选用一般都要小于孔的尺寸,一旦选用和孔尺寸一致大小的钻头,该孔的加工势必报废。

二、铰削加工

1.所用刀具

机用铰刀。通用标准机用铰刀。

铰刀工作部分包括切削部分与校准部分。切削部分为锥形,担负主要切削工作。切削部分的主偏角为5°—15°,前角一般为0°,后角一般为5°—8°。校准部分的作用是校正孔径、修光孔壁和导向。为此,这一部分带有很窄的刃带(γo=0°,αo=0°)。校准部分包括圆柱部分和倒锥部分。圆柱部分保证铰刀直径和便于测量,倒锥部分可减少铰刀与孔壁的摩擦和减少孔径扩大量。

标准铰刀有4—12齿。铰刀的齿数除了与铰刀直径有关外,主要根据加工精度的要求选择。齿数对家工表面粗早读的影响并不大。齿数过多,刀具的制造重磨都比较麻烦,而且会因齿间容屑槽减少,而造成切屑堵塞和划伤孔壁以致使铰刀折断的后果。齿数过少,则铰削时稳定性差,刀齿的切削负荷增大,且容易产生几何形状误差。铰刀齿数可参照下表选择。

 
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