内孔表面加工方法较多,常用的有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、磨孔、拉孔、研磨孔、珩磨孔、滚压孔等。 一、钻孔 用钻头在工件实体部位加工孔称为钻孔。钻孔属粗加工,可达到的尺寸公差等级为IT13~IT11,表面粗糙度值为Ra50~12.5μm。钻孔有以下工艺特点: 1.钻头容易偏斜。在钻床上钻孔时,容易引起孔的轴线偏移和不直,但孔径无显著变化;在车床上钻孔时,容易引起孔径的变化,但孔的轴线仍然是直的。因此,在钻孔前应先加工端面,并用钻头或中心钻预钻一个锥坑,以便钻头定心。钻小孔和深孔时,为了避免孔的轴线偏移和不直,应尽可能采用工件回转方式进行钻孔。 2.孔径容易扩大。钻削时钻头两切削刃径向力不等将引起孔径扩大;卧式车床钻孔时的切入引偏也是孔径扩大的重要原因;此外钻头的径向跳动等也是造成孔径扩大的原因。 3.孔的表面质量较差。钻削切屑较宽,在孔内被迫卷为螺旋状,流出时与孔壁发生摩擦而刮伤已加工表面。 4.钻削时轴向力大。这主要是由钻头的横刃引起的。因此,当钻孔直径d\ufe6530mm时,一般分两次进行钻削。第一次钻出(0.5~0.7)d,第二次钻到所需的孔径。由于横刃第二次不参加切削,故可采用较大的进给量,使孔的表面质量和生产率均得到提高。 二、扩孔 扩孔是用扩孔钻对已钻出的孔做进一步加工,以扩大孔径并提高精度和降低表面粗糙度值。扩孔可达到的尺寸公差等级为IT11~IT10, 表面粗糙度值为Ra12.5~6.3μm,属于孔的半精加工方法,常作铰削前的预加工,也可作为精度不高的孔的终加工。 扩孔方法如图7-4所示,扩孔余量(D-d),可由表查阅。扩孔钻的形式随直径不同而不同。直径为Φ10~Φ32的为锥柄扩孔钻,如图7-5a所示。直径Φ25~Φ80的为套式扩孔钻,如图7-5b所示。 扩孔钻的结构与麻花钻相比有以下特点: 1.刚性较好。由于扩孔的背吃刀量小,切屑少,扩孔钻的容屑槽浅而窄,钻芯直径较大,增加了扩孔钻工作部分的刚性。 2.导向性好。扩孔钻有3~4个刀齿,刀具周边的棱边数增多,导向作用相对增强。 3.切屑条件较好。扩孔钻无横刃参加切削,切削轻快,可采用较大的进给量,生产率较高;又因切屑少,排屑顺利,不易刮伤已加工表面。 因此扩孔与钻孔相比,加工精度高,表面粗糙度值较低,且可在一定程度上校正钻孔的轴线误差。此外,适用于扩孔的机床与钻孔相同。 三、铰孔 铰孔是在半精加工(扩孔或半精镗)的基础上对孔进行的一种精加工方法。铰孔的尺寸公差等级可达IT9~IT6,表面粗糙度值可达Ra3.2~0.2μm。 铰孔的方式有机铰和手铰两种。 铰刀一般分为机用铰刀和手用铰刀两种形式。如图7-8所示。 机用铰刀可分为带柄的(直径1~20mm为直柄,直径10~32mm为锥柄,如图7-8a、b、c所示)和套式的(直径25~80mm,如图7-8f所示)。手用铰刀可分为整体式(如图7-8d所示)和可调式(如图7-8e所示)两种。铰削不仅可以用来加工圆柱形孔,也可用锥度铰刀加工圆锥形孔(如图7-8g、h所示)。 1.铰削方式 铰削的余量很小,若余量过大,则切削温度高,会使铰刀直径膨胀导致孔径扩大,使切屑增多而擦伤孔的表面;若余量过小,则会留下原孔的刀痕而影响表面粗糙度。一般粗铰余量为0.15~0.25mm,精铰余量为0.05~0.15mm。铰削应采用低切削速度,以免产生积屑瘤和引起振动,一般粗铰 f=4~10m/min, 精铰 f=1.5~5m/min。机铰的进给量可比钻孔时高3~4倍,一般可0.5~1.5mm/r。为了散热以及冲排屑末、减小摩擦、抑制振动和降低表面粗糙度值,铰削时应选用合适的切削液。铰削钢件常用乳化液,铰削铸铁件可用煤油。 如图7-9a所示,在车床上铰孔,若装在尾架套筒中的铰刀轴线与工件回转轴线发生偏移,则会引起孔径扩大。如图7-9b所示,在钻床上铰孔,若铰刀轴线与原孔的轴线发生偏移,也会引起孔的形状误差。 机用铰刀与机床常用浮动联接,以防止铰削时孔径扩大或产生孔的形状误差。铰刀与机床主轴浮动联接所用的浮动夹头如图7-10所示。浮动夹头的锥柄1安装在机床的锥孔中,铰刀锥柄安装在锥套2中,挡钉3用于承受轴向力,销钉4可传递扭矩。由于锥套2的尾部与大孔、销钉4与小孔间均有较大间隙,所以铰刀处于浮动状态。 2.铰削的工艺特点 (1)铰孔的精度和表面粗糙度主要不取决于机床的精度,而取决于铰刀的精度、铰刀的安装方式、加工余量、切削用量和切削液等条件。例如在相同的条件下,在钻床上铰孔和在车床上铰孔所获得的精度和表面粗糙度基本一致。 (2)铰刀为定径的精加工刀具,铰孔比精镗孔容易保证尺寸精度和形状精度,生产率也较高,对于小孔和细长孔更是如此。但由于铰削余量小,铰刀常为浮动联接,故不能校正原孔的轴线偏斜,孔与其它表面的位置精度则需由前工序或后工序来保证。 (3)铰孔的适应性较差。一定直径的铰刀只能加工一种直径和尺寸公差等级的孔,如需提高孔径的公差等级,则需对铰刀进行研磨。铰削的孔径一般小于Φ80mm,常用的在Φ40mm以下。对于阶梯孔和盲孔则铰削的工艺性较差。 四、镗孔、车孔 镗孔是用镗刀对已钻出、铸出或锻出的孔做进一步的加工。可在车床、镗床或铣床上进行。镗孔是常用的孔加工方法之一,可分为粗镗、半精镗和精镗。粗镗的尺寸公差等级为IT13~IT12,表面粗糙度值为Ra12.5~6.3μm;半精镗的尺寸公差等级为IT10~IT9,表面粗糙度值为Ra6.3~3.2μm;精镗的尺寸公差等级为IT8~IT7,表面粗糙度值为Ra1.6~0.8μm。 1.车床车孔 车床车孔如图7-11所示。车不通孔或具有直角台阶的孔(图7—11b),车刀可先做纵向进给运动,切至孔的末端时车刀改做横向进给运动,再加工内端面。这样可使内端面与孔壁良好衔接。车削内孔凹槽(图7—11d),将车刀伸入孔内,先做横向进刀,切至所需的深度后再做纵向进给运动。 车床上车孔是工件旋转、车刀移动,孔径大小可由车刀的切深量和走刀次数予以控制,操作较为方便。 车床车孔多用于加工盘套类和小型支架类零件的孔。 2.镗床镗孔 镗床镗孔主要有以下三种方式: (1)镗床主轴带动刀杆和镗刀旋转,工作台带动工件做纵向进给运动,如图7-12所示。这种方式镗削的孔径一般小于120mm左右。图7-12a所示为悬伸式刀杆,不宜伸出过长,以免弯曲变形过大,一般用以镗削深度较小的孔。图7-12b所示的刀杆较长,用以镗削箱体两壁相距较远的同轴孔系。为了增加刀杆刚性,其刀杆另一端支承在镗床后立柱的导套座里。 (2)镗床主轴带动刀杆和镗刀旋转,并做纵向进给运动,如图7-13所示。这种方式主轴悬伸的长度不断增大,刚性随之减弱,一般只用来镗削长度较短的孔。 (3)镗床平旋盘带动镗刀旋转,工作台带动工件做纵向进给运动。 上述两种镗削方式,孔径的尺寸和公差要由调整刀头伸出的长度来保证,如图7-14所示。需要进行调整、试镗和测量,孔径合格后方能正式镗削,其操作技术要求较高。 图7-15所示的镗床平旋盘可随主轴箱上、下移动,自身又能做旋转运动。其中部的径向刀架可做径向进给运动,也可处于所需的任一位置上。 如图7-16a所示,利用径向刀架使镗刀处于偏心位置,即可镗削大孔。Φ200mm以上的孔多用这种镗削方式,但孔不宜过长。图7-16b为镗削内槽,平旋盘带动镗刀旋转,径向刀架带动镗刀做连续的径向进给运动。若将刀尖伸出刀杆端部,亦可镗削孔的端面。 镗床主要用于镗削大中型支架或箱体的支承孔、内槽和孔的端面;镗床也可用来钻孔、扩孔、铰孔、铣槽和铣平面。 3.铣床镗孔 在卧式铣床上镗孔与图7-12a所示的方式相同,镗刀杆装在卧式铣床的主轴锥孔内做旋转运动,工件安装在工作台上做横向进给运动。 4.浮动镗削 如上所述,车床、镗床和铣床镗孔多用单刃镗刀。在成批或大量生产时,对于孔径大(>Φ80mm)、孔深长、精度高的孔,均可用浮动镗刀进行精加工。 可调节的浮动镗刀块如图7-17所示。调节时,松开两个螺钉2,拧动螺钉3以调节刀块1的径向位置,使之符合所镗孔的直径和公差。浮动镗刀在车床上车削工件如图7-18所示。工作时刀杆固定在四方刀架上,浮动镗刀块装在刀杆的长方孔中,依靠两刃径向切削力的平衡而自动定心,从而可以消除因刀块在刀杆上的安装误差所引起的孔径误差。 浮动镗削实质上相当于铰削,其加工余量以及可达到的尺寸精度和表面粗糙度值均与铰削类似。浮动镗削的优点是易于稳定地保证加工质量,操作简单,生产率高。但不能校正原孔的位置误差,因此孔的位置精度应在前面的工序中得到保证。 5.镗削的工艺特点 单刃镗刀镗削具有以下特点: (1)镗削的适应性强。镗削可在钻孔、铸出孔和锻出孔的基础上进行。可达的尺寸公差等级和表面粗糙度值的范围较广;除直径很小且较深的孔以外,各种直径和各种结构类型的孔几乎均可镗削,如表7-1所示。 (2)镗削可有效地校正原孔的位置误差,但由于镗杆直径受孔径的限制,一般其刚性较差,易弯曲和振动,故镗削质量的控制(特别是细长孔)不如铰削方便。 (3)镗削的生产率低。因为镗削需用较小的切深和进给量进行多次走刀以减小刀杆的弯曲变形,且在镗床和铣床上镗孔需调整镗刀在刀杆上的径向位置,故操作复杂、费时。 (4)镗削广泛应用于单件小批生产中各类零件的孔加工。