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高精度深长孔的精密加工
一、历史背景
枪钻与内排屑深孔钻两种加工孔的刀具分别出现于20世纪30年代初和40年代初的欧洲兵工厂，这并非历史的偶然。其主要历史背景是：
一次世界大战（1914?1918年）首次使战争扩大到世界规模。帝国主义列强为瓜分殖民地而需要大量现代化的枪炮（特别是枪械和小口径火炮的需求量极大）。而继
续使用传统的扁钻、麻花钻、单刃炮钻，已经完全不能满足大量生产新式武器的要求，迫切需要进行根本性的技术更新。于是高精度深长孔的制造就成为了一个摆在制造者
面前的一个首要问题，并且一直延续到了现今。
第一次世界大战中的火炮
二、传统加工工艺及存在的问题
在现代机械加工中，也经常会遇到一些深孔的加工，例如长径比(L/D)≥10，精度
要求高，内孔粗糙度一般为Ra0.4～0.8的典型深孔零件，过去我们采用的传统工艺路线一般是：钻孔(加长标准麻花钻)→扩孔(双刃镗扩孔刀)→铰孔(标准六刃铰刀)→研磨
此工艺虽可达到精度要求，但也存在诸多缺点，特别是在最初工序采用加长麻花
钻钻孔时，切削刃越靠近中心，前脚就越大。若钻头刚性差，则震动更大，表面形状
误差难以控制，加工后孔的直线度误差，钻头易产生不均匀的磨损等现象，生产效率
和产品合格率低，而且研磨抛光时，工作环境比较脏，由于钻孔工序的缺点，而带来
的影响难以在后面的工序中克服，形状误差不能得以修正，因此加工质量差。
传统深孔的加工流程
三、工艺路线与刀具的改进
本着提高生产效率提高产品合格率的原则，结合深孔加工的一些特性，对加工工艺及刀具进行了改进，改进后的工艺路线是：钻孔(BTA钻)→扩孔(BTA扩)→铰孔(单刃铰刀)→研磨
1、钻孔与扩孔刀具及工艺的改进
单管内排屑深孔钻的由来
单管内排屑深孔钻产生于枪钻之后。其历史背景是:枪钻的发明，使小深孔加工中自动冷却润滑排屑和自导向问题获得了满意的解决，但由于存在钻头与钻杆难于快速拆装更换和钻杆刚性不足、进给量受到严格限制等先天缺陷，而不适用于较大直径深孔的加工。如能改为内排屑，则可以保持钻头和枪杆为中空圆柱体，使钻头快速拆装和提高刀具刚性问题同时得到解决。
20世纪内排屑深孔钻的发展，可概括出以下6项里程碑式的成果：
①单出屑口单管内排肩深孔钻基本结构的形成。
②用硬质合金取代工具钢和高速钢做切削刃及导向条，使加工效率大幅度提髙。
③由单出屑口单切削刃发展成双出屑口的错齿结构。
④错齿焊接式结构进一步发展为硬质合金刀片机夹结构，最后发展为机夹可转位涂层刀片结构并实现了专业化制造。
⑤双管喷吸钻和DF系统喷吸钻的问世。
⑥SIED抽屑器和SIED刀具系列的发明。
最初的内排屑深孔钻结
构有三种模式。图2.1是由
双刃麻花钻演变而成的内排
屑莫尔斯钻头。为了易于排
屑，在麻花钻的对称切削刃
后刀面上磨出间隔有序的分
屑刃。这种钻头的柄部由于和刀杆同属圆柱体，可以很方便地实现可快速拆装的方牙
螺纹连接。为了保持钻头与钻杆的同轴度，同时在受力情况下有足够的结合刚度，在
连接螺纹的前后方各设一个互相同轴的短圆柱面（俗称“制口”）。这种可拆卸的钻
柄结构，一举克服了枪钻与钻杆不可拆卸的弊端，成为内排屑深孔刀具柄部的通用模式。
图2.2为一种比莫尔斯钻更
加完善的内排屑深孔钻头（又名
“维列梅丘克整体深孔钻”）。
钻头由整体的合金工具钢或高速
钢制成，其切削刃部继承了枪钻
的单边刃自导向结构，柄部则借
鉴了莫尔斯钻头和枪钻：当钻头
直径大于22mm时采用方牙螺纹
连接;钻头直径小于等于22mm时
采用钻柄与钻杆对焊。这种钻头
曾采用两种分屑方法以克服排屑
故障：图2.2(a)为在后刀面磨出
分屑刃(二三个）；图2.2(b)_为在前刀面磨出分削刃，其中前者应用最多。直到20世纪末,我国和国外一些兵工厂都仍有其应用，可认为它是现代内排屑深孔钻的原创结构。这种内排屑深孔钻的最
大缺点是制造成本高，
而且工效低(平均切削
速度不超过20m/min)，
不易重磨。
到二战后期的1942年,
德国人Beisner设计出
一种带3片硬质合金镶
片(一片为切削刃，其余2片为导向条）组成的单出屑口内排屑深孔钻(图2.3)。其外
刃后刀面上磨出一二个分屑刃，外刃前刀面磨有断屑台。钻头有一个封闭的空腔，后
部有制口和方牙螺纹，与钻杆相应的外制口和外方牙螺纹构成快速连接副。
直到Beisnei钻头的出现，内排屑深孔钻都是单出屑口的结构。这种内排屑钻头
的明显优点在于钻头和枪杆的快速拆卸功能和远大于枪钻的刚度，因而可以采用更大
的进给量，工效高于枪钻。但在实际应用中很快就暴露出以下各种缺陷：钻头出屑口
通道面积不足，对切屑的宽度和形态要求苛刻，必须根据工件材质的变化刃磨出与之
相适应的断屑台（高度、宽度和过渡圆角R，使切屑成为“C”形，并且_屑宽度不大
于钻头直径的1/3。曾经有不少史料报道过这种单出屑口的内排屑硬质合金深孔钻的
极限加工记录(例如，最小钻孔直径达令6mm，达到的钻孔深度超过孔径的300倍等）。但是，这些实验记录与生产实践中的应用效果并不能相提并论。要求操作人员
根据不同的工件材质、钻头直径、进给量大小相应地控制断屑台尺寸参数和分屑刃参数，并且在切削刃重磨时，保持断屑台的参数不变，这在实践中几乎是行不通的。基
于上述原因，当时欧洲的跨国研究机构“钻镗孔与套料协会"对这种内排屑钻头加以总结后，推出了由双出屑口单管内排屑深孔钻和扩孔钻、套料钻三种内排屑深孔刀具组
成的BTA刀具系列。20世纪60年代后，BTA刀具基本上由瑞典
SANDVIK/COROMANT公司独
家生产，单出屑口的实体钻结构
一律由双出屑口结构取代，又称
为STS(Single-TubeSystem,单
管钻）钻头。
STS钻采用
Φ18.4~Φ65mm焊接刀片结构，
Φ65~Φ180mm的大直径钻头采
取机夹可转位刀片的组装结构，
分别见图2.4(a)、2.4(b)。
焊接刀片型BTA钻原来为可重磨式，其切削刀片和导向条较长。但由于断屑台的刃磨涉及工件材质、进给量等复杂因素，加上刀具为错齿结构，中间齿的切削刃与其
他齿的切削刃不在一个圆锥面上(关于这方面的论述，详见本章以下各节），因而一般企业用户基本不具备重磨条件，不得不在一次使用后尚可重磨的情况下将钻头报废。20世纪80年代后，这种焊片式钻头一律改为短刀齿的一次性使用（Disposible)产品。
BTA扩钻由BTA实体钻所派生，其排屑方法与实体钻相同。BTA扩钻的主要用途是对工件已有的粗孔（无缝管孔、铸孔等）进行加工，也可对已钻出的较小孔进行扩大。
目前，以商品形式提供
的BTA扩钻，一律采用机
夹可转位刀片型结构,仅有一
片刀齿，见图2.5。直径大
于100mm的扩钻，则设计
成一种结构更复杂的直径可
调式机夹结构。
图2.6为BTA套料钻，
其直径为
Φ120~Φ250mm,可套出
料心Φ32.5~Φ142.5mm,
全部为机夹可转位结构。
套料钻用于在大型棒料上
钻出Φ120mm以上的深
孔。
2、BTA刀具的工作原理
单管内排屑深孔机床的基本配置见图2.7。不论是实体钻、扩钻或套料钻，都采用相同的供油和排屑方式。钻头的柄部有方牙螺纹与钻杆相连接。具有一定压力的切削液进人输油器5后通过钻杆外部的环状空隙流向切削刃部（钻杆与输油器的右端有密
封），将切削刃上形成的切屑反向压人钻头的出屑口，经钻杆的中空内腔向后排出，
直至积屑盘。切削液经过滤网回落到油箱中，经过若干层过滤网后，重新被供油泵抽出，反复使用。20世纪70年代以前，内排屑深孔钻床主要用于加工管形工件，绝大
多数深孔机床属于主轴（带工件）旋转、刀具进给或刀具与主轴反向旋转工件进给的
运动方式。80年代以后，在固定工件上钻系列孔、坐标孔的事例越来越多，工件固定、刀具旋转并进给的内排屑深孔机床已经很常见。
图2.8(a)、(b)、(c)分别示出BTA实体
钻、扩孔钻和套料钻的供油和出屑情况。图
中箭头表示切削液进人通道和切屑排出通道
的走向。
图2.9为输油器(或称油压头）的示意
图。输油器是内排屑深孔钻床上一个十分重
要的部件（也称辅具），它同时要承担以下
三项重要功能。
①将高压切削液输向钻头切削刃，以完成冷却、润滑和排屑三重使命。
由图可见，切削液从输油器中间的孔口进人空腔后，由于其右方是封闭的，切削
液只能向左通过钻套与钻杆之间的环状空隙和切削刃与导向条之间的空隙流向切削刃部，然后将切屑以反方向推入钻头出屑口，进人钻杆内腔并向后排出。
②对工件定心和实行轴向夹紧。
③对钻头进行导向。
以上②、③两项功能一般都由钻套来完成。钻套的外部与车床的尾顶尖相似，通常加工成60°锥面，而内腔为钻头导向孔。钻套的内外径须高度精确同轴，轴的中心线与主轴中心严格保持一致。钻套孔与钻头之间的间隙必须严格控制。
这种兼有工件后顶尖作用的导向套，又称空心顶尖，是棒料毛坯钻深孔时常见的一种定位和钻头导向方法。采用这种定位方法的棒料，在钻深孔之前一般应先切平端面，预钻顶尖孔并粗车外圆，以保证在工件旋转情况下不发生振摆。推荐采用图2.10所示三种顶尖孔型式之一。
当工件过重、过长或弯曲度较中心架大时，不适于采用带有外锥的空心顶尖。常见的对策有两种：
①工件钻人端支承在中心架上，用带有平头端面和密封环的钻套顶紧工件的端面（图
2.11)。工件旋转时，钻套也随之旋转。采用本方案时，工件的后端必须切平，与中心
架接触的外圆部分应先行预车。
②将工件钻人端的外部车出60°锥面，在输油器前端相应置带有60°内锥的定位套，见图2.12。
钻套内径与钻头之间的间隙，对深孔钻切入阶段的正常工作有重大影响，间隙过大还会加大钻头走偏。根据国内外的实践经验，对于Φ50mm以下的钻头，新钻头与新钻套之间的直径差应不大于0.01mm;已磨损的钻套，其直径的最大磨损量应控制在0.005mm范围内。Φ50rnm以上的钻头与新钻套之间的间隙应不大于0.02mm,钻套的直径磨损量应不大于0.01mm。
为此，应从钻头直径和钻套内径两方面加以保证。Φ50mm以内的钻头，其直径公差不大于0.005mm,Φ50mm以上的钻头不大于0.01mm。钻套内径一般经研磨而成，新钻套的内径应允许尺寸为钻头直径上限的柱塞规刚刚能通过。钻套的内外径应严格同轴。—般是先研出钻套孔，再以孔为基准，套在锥度心棒上磨出外圆。
输油器后端与钻杆的密封也很重要。除了保证切削液不泄露这一基本功能以外，密封件实际上还起到钻杆辅助支承的作用。密封件因磨损而必须及时调节或更换，当更换不同直径的钻杆时，需相应地换装不同直径的密封件。因此，换装密封件是否方便快速，将直接影响机床的工作效率。
装配好的输油器，其钻套中心线应与机床主轴的回转中心严格保持一致。
在深孔钻削工序的精度指标中，钻孔偏移量常常是受普遍重视的一项技术指标。对于缸体类零件来说，走偏量越大，工件毛坯的外径必须按走偏量的2倍增大其毛坯余量，否则将会导致零件报废。对于其他形体的零件来说，深孔的位置误差超标，其后果将涉及所有已加工工序和毛坯的成本全部损失。因此，在工艺上应力争减小钻孔走偏量。对于产品设计者来说，应要求对深孔钻削的钻头走偏问题有基本的常识，在制订技术要求时应力求切实合理,必要时应与工艺人员共同磋商，最终找到既保证产品性能质量要求，工艺上又切实可行的解决方案。
钻孔的偏移量一般以mm/m为单位计算。
内排屑深孔钻的平均加工精度等级范围，主要受工件材质的影响。硬度HB200以下的一般钢材，加工精度为IT8~IT10;HB200以上的调质钢，加工精度略高一些。但如果是超深孔，钻头直径的磨损量会使孔径尺寸变化范围增大。灰铸铁和球墨铸铁的钻孔精度与钢材相当，铝合金的加工精度为IT7~1T9。
当深孔的尺寸精度超过IT8时，需要在钻孔之后进行后续的精加工。
2、铰孔工艺及刀具的改进
多刃深孔铰削
有推铰、拉铰两种
不同方式。20世
纪50年代以前，
曾经在枪管和小U
径炮管制造中使用
过推铰方法。由于
刀杆过细而氏径比
极大，刀杆易丁变
形并发生振动，会
降低工效和加工质
量。50年代中期
后，普遍采用拉式
铰刀。因其采用的
切深和切削速度比
推铰刀高出很多，
生产中称为“高速拉铰刀”由于拉铰刀是多齿孔加工刀具，加工过程中基本遵循已有孔的轴线方向，而不能修正已有底孔的位置度误差。经拉铰刀加工后的深孔，虽然可以达到满意的尺寸精度和圆度，但不能纠正孔的偏斜和弯曲度。如孔的弯曲度较大,需要用校直方法及时加以修正。
自导向式单刃深
孔铰刀是从枪钻发展
而来的一种高效深孔
精加工刀具,在我国通
称“单刃铰刀”，20
世纪70年代以来广泛
应用于的Φ7?
Φ60mm深孔的半精
加工和精加工。当加
工精度要求不很高时，
其功能与BTA扩钻相
近,但刀具寿命比BTA
扩钻高得多。
单刃铰刀与自导向深孔钻头在外观上的明显区别是前者采用加长切削刃和加长导向条。铰刀结构有机夹可转位刀片式和焊接式两大类。机夹式单刃绞刀用于415mm
以上深孔。其刀片可以磨成双面可转位式，或单面的径向尺寸可调式。导向条可以为
机夹式，也可以为焊接式（当直径较小时），见图4.5(a)。焊接式单刃绞刀适用于小
直径深孔或小批量生产，见图4.5(b)。
单刃铰刀适用于通孔的二次加工,孔的长径比可达100以上。由于有自导作用，能修正底孔已有的弯度和圆度误差。铰孔后的表面粗糙度Ra，依底孔状况、工件材质、切削刃几何形状、刀片材料及切削用量的不同,可达1.6?0.4um,孔圆度可达0.003?0.008mm，圆柱度可达0.005mm/100mm，铰孔精度可达IT7?IT8。
由于是在已有通孔中加工，单刃铰刀可采取两种不同的排屑方式：当使用实心刀
杆时，从刀杆和铰刀外部供油，切屑沿未加工孔向前排出；当使用空心刀杆时，切削
液从刀杆内部供人，冲切屑向前排出。在后一种情况下，油压不宜过高，以避免产生
振动。
单刃铰刀可用于加工各种不同的材质。与工件材质相应，刀具材质可采用硬质合金、涂层刀片、陶瓷刀片、CBN或金刚石。
同其他自导向刀具一样，单刃铰刀在切入工件前必须靠刀具导向套进行导向。导
向套内径的要求同枪钻和BTA钻。刀杆、导向套和铰刀切削刃部的轴线应严格同轴，否则会降低加工孔的圆度并使加工粗糙度增大。
用于单刃铰刀加工的机床尚无专业化产品规格，需要由用户自行设计或改造已有
设备，也可以利用现有深孔加工机床。
在配置机床设备时，应首先区分以下两种不同的生产条件：
①当产品对象的孔径尺寸范围不大，又有足够大的生产批量时，可采取旧机床改造或
自行设计专门化用途的机床。机床应满足下面一些基本要求：机床主轴转速范围应满
足最小铰孔直径的要求和必要的变速级别；机床功率应符合最大孔径的加工要求；机
床应配置流量足够的液压系统，液压为2MPa左右即可。
②如用于多品种、中小批生产且绞孔直径变动范围较大的场合，可利用现有深孔钻床。排屑方式可采取从刀杆外部进油、向前排屑，或从刀杆内部进油、向前排屑。如自行
设计，主轴最高转速应不低于5000r/min,并应有良好的动态性能。机床应具有与双管喷吸钻相当的切削液系统。
总之，单刃铰刀的突出优点是工效高（比多刃深孔铰刀高3?5倍）、具有自导向功能，结构较简单，刀具寿命高，并能适应各种材质的加工。其不足之处是：切削刃
的刃磨不易掌握；因切深范围太小(但与普通多齿铰刀相比，其切深则大得多）而对预制孔的精度有依赖性。
对于大中直径深孔我们推荐采用镗削加工，镗削类似铰削也分为拉镗和推镗，具体内容不再展开。
3、研磨工艺的改进
珩磨是磨料加工的一种独特方式。最早应用于汽车发动机汽缸等浅孔的精加工,其后应用于加工炮管，液压(气压）缸等深孔零件。
珩磨与内圆磨削都属于磨料加工，但在所用工具、工件与工具相对运动方式及加工效果诸方面都有很大差别。
图4.22为珩磨加工示意图。其中图（a)为采用多根珩磨条，图（b）为采用单个珩磨条的加工情况。不论属哪种情况,珩磨头都是以珩磨前的已有底孔为基准进行定位和导向。
珩磨条以一定的张力压向孔壁。珩磨头与工件的相对运动方式有三种：
①工件旋转，珩磨具往复做直线运动。
②工件与珩磨具相对旋转，珩磨具做往复直线运动。
③工件固定不动,珩磨具边旋转、边做往复直线运动。
珩磨笨重或大尺寸的工件、非回转体工件或浅孔时，多用第3种运动方式，一般采用立式珩磨机床。珩磨管件上的深孔时，可用前两种方式。当工件很重或外径很大时,最好用第2种运动方式。
由于珩磨条(或称“油石”——Stone)与被加工孔壁为面接触，通过以上相对运动，获得的孔壁切削纹路为互相交叉的细密交织的螺旋形网状纹路,见图4.23。
珩磨加工的特点可概括如下：
可修正除轴线偏斜(对于管形工件,为同轴度误差）以外的底孔各种误差和表面缺陷（图4.24)。因此，珩磨对各种状态的底孔有很宽的适应性。不仅经过钻、扩、铰、镗、磨削的孔可通过珩磨继续提高其精度和表面质量，在特定情况下，铸孔、冲孔后也可
以进行珩磨加工。用于大余量加工（例如铸孔或热轧无缝钢管）时,孔直径上可切除
6mm以上的余量；用于小余量加工时（例如精镗后的液压缸），珩磨余量可小至
0.15?0.20mm。
珩磨对预制孔的这种适应性，首先是由于珩磨条直径尺寸的可调整性。珩磨前，
先将珩磨头直径按预制孔的下限调好。由于珩磨条受张力后，紧靠孔壁上的干涉点率
先将其磨除，孔径渐次增大并与珩磨条的接触面积增大，孔壁的误差得到不断修正，
表面质量也逐渐趋于完善。其次，珩磨头与拉杆之间由于采用铰接方式,珩磨头得以沿
底孔往复自如地游动，使原有的误差逐渐消除而达到比较理想的圆柱孔。
但应指出，用珩磨法修正长径比很大的弯曲孔是不适当的。这样的深孔最好先行校直，或在粗珩之后进行校直，然后进行精珩。否则会无端地加大加工成本。
同轴度误差大的管坯不能靠珩磨消除其壁厚差，但可以在珩磨之后，以孔为基准迸行外圆加工，最后得到同轴度合格的精密管件。
原则上，只要能实现三种深孔加工方式，具有一般精度和冷却润滑系统，能满足珩磨所需功率和加工深孔所需要的长度，这样的机床都可以用于深孔珩磨，或改装后用于珩磨。深孔珩磨常用深孔钻床、深孔钻镗床和专用的深孔珩磨机床，也可用车床改装。除带有微小深孔的零件可用立式珩磨机（或立式钻、摇臂钻、专用立式珩磨机)外，深孔珩磨机床一般为卧式。
选用（或改装）珩磨机床时，应以下列参数为依据：工件孔径，孔深，工件外廓尺寸及质量；珩磨余量,对珩磨的精度、加工粗糙度要求，珩磨头结构；工件产量（批量）和品种；所需切削液的冷却润滑系统、净化方式，并同时考虑采用何种尺寸控制方式。
对衍磨过程的监控主要涉及直径测控以及对磨条压力的监控和调节。至于对孔壁表面完整性的质量保证，主要是通过正确选择磨条材料、粒度、硬度，通过试加工拟订出规范的操作规程来实现。
在实际生产中，采用中断加工、手工检测的方法对孔径尺寸进行控制，仍然是普遍使用的方法。但对于现代化大批量生产，就显得落后。停机测量不仅会降低工效、增加加工成本,而且易于产生废品。采用在线自动检测，当达到合格尺寸时发出信号或自动停机,就可以有效地解决以上问题。巳用于生产的自动检测方法有：
①塞规式传感器自动控制
如图4.28所示，在被珩孔的末端安装一个尺寸可预先调整的柱塞式传感头4。传感头的直径相当于“过规”，当孔直径略超过下限时，过规即可进入孔内。传感头预先安装于与孔中心同轴的位置上。珩磨头每往复一次，传感头自动试测一次。如孔的直径达不到规定要求,传感头不能进入并随即后退，信号不显示；当珩磨尺寸到位时,传感头进人孔的末端，传感器发出信号,机床自动停止并准备进入下一个工作循环。
②“两点定径”式塞规检测器
如图4.29所示，在珩磨刀杆上加设一个可以自由转动和沿轴移动的环状塞规。塞规的孔与刀杆为精密配合副。塞规的工作部分为阶梯形，前小后大。塞规的后部为一
圆盘。每珩磨一个往复行程，塞规就向已加工孔进行一次试塞。当孔径尺寸逐渐增大，达到设定的“进给终止”尺寸时，塞规前端较小直径部分进人孔中（此时，塞规较大
直径部分仍不能进人），塞规后部圆盘3同时与传感器的第一触点4相触,此时珩磨头获得信号“停止径向进给”,继续往复以完成修整性加工。当第一触点4发生信号后，传感器杠杆6自转180°,第二触点5到达原第一触点所在位置。当采取不进给珩磨使
孔径扩大到规定
尺寸时，塞规的
较大直径也进入
孔口，此时圆盘
与传感器的第二
触点接触，油石
自动缩回，珩磨
头退出工件,机床
停止运转。
③气动电子测头检测器
此法与第一种相近。差别在于所用的气动测规，每当珩磨头往复一次都进入孔内
一次。起初孔径较小，气压偏大；随着孔径变大，气压逐渐降低。当孔径达到相当于“进给中止”尺寸时，气压也回落到某一特定值。此时转换为电子程序控制，直到孔
径合格后，珩磨过程自动停止。
当大余量珩磨时（多见于浅孔珩磨和钢管珩孔），常常需要对油石的压力进行控制。主要目的在于交替地实行定压进给和定量进给，使油石不发生“塞实”而经常处
于正常工作状态。一方面，可以使油石的张力达到最佳状态并提高珩磨效率，另一方
面又能使油石的使用寿命延长且不损伤孔壁。
图4.30为一种电控油石张紧力的珩磨头示意图。在控制油石伸缩量的心杆2后部，有方牙螺母套3(2与3为一体），它与电控张力系统前端的方牙阳螺纹4构成差动副。阳螺纹4受其后部交流电动机5和直流变速电动机6双方的驱动。交流电机的作用是
快速将油石张开使其与孔壁接触。之后，交流电机停止转动；此时具有变速控制功能
的直流电机继续使油石按要求的压力级别张紧油石，直到达到规定的孔径尺寸为止。
四、结语
深孔加工装备是机械制造装备（机床工具）门类中的一个重要组成部分。现代深孔加工技术的崛起，为制造装备行业增添了深孔机床、深孔刀具两个专业化的装备制造行业和一个以专门加工深孔零件为特色的制造行业。它们的历史贡献在于将深孔加工这门新兴技术推广应用于国民经济建设的各个领域，为社会的现代化发展增添了新的生命力。技术的生命力在于其本身不断随社会的进步而更新。技术更新的标志，不仅体现于它的新颖性和创造性，还应最终体现于相应技术装备功能的更加完善而价格更为低廉，能迅速转化为社会生产力，相信在2025中国制造的大背景下，我们的机械行业可以更加朝气蓬勃，在不断完善自身的同时于各个领域发挥应有的作用。
广东工业大学 华立学院 课程设计（论文） 一、课程设计（论文）的内容
1.冲压件的工艺分析与计算 1.1工艺分析 产品零件图如下所示 图1-1-1产品零件外形 1）此工件只有落料和冲孔两个工序。工件结构相对简单，有2个Φ10的孔，孔与孔，孔与边缘之间的最小C距离满足C>1.5t要求，最小壁厚为7mm，尺寸精度较低，普通冲裁完全能满足要求。 2）正方形部分清角（不带圆角R），异形凸模加工困难，且容易折断，所以应分步冲裁；正方形部分有尖叫，查表夹角部分应设计R0.4。 3）冲裁件质量是指断面状况、尺寸精度和形状误差。断面状况尽可能垂直、光洁、毛刺小，尺寸精度应该保证在图纸规定的公差范围之内，零件外形应该满足图纸要求，表面尽可能平直，即拱弯小。本产品在断面粗糙度和毛刺高度没有严格要求，所以要模具达到一定要求，冲裁件的断面质量可以保证。 4)本产品的材料为10钢（普通碳素钢，未退火），具有良好的冲压性能，适合冲裁，抗剪强度为255~333t/MPa，抗拉强度为294~432бb/MPa，屈服强度为206бs/MPa，可见产品材料性能符合冲压加工要求。 5）产品批量为大批量，很适合采用冲压加工，最后采用连续模或复合模，加上自动送料装置，会提高生产率。 经上述分析，该零件的尺寸精度能够在冲裁加工中得到保证 孔落料级进冲裁模进行加工。 1.2冲裁工艺方案的确定 止动片冲裁工艺过程包括落料、冲孔两个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一:先冲孔，后落料。 特点：结构简单，但需要两道工序两副模具，成本高生产效率低，难以满足大批量生产的要求。 方案二：落料—冲孔复合冲模，采用复合模生产。 特点：只需要一副模具，工件精度及生产效率都较高，工件最小壁厚为7mm，模具强度较好，但模具制造比较复杂，调整维修较麻烦。 方案三：冲孔—落料级进冲模，采用级进模生产。特点：也只需要一副模具，生产效率高，操作方便，但是制造精度不如复合模，模具制造比较复杂，调整维修较麻烦。 通过对上述三种方案的分析比较，根据本零件的设计要求以及各方案的特点，采用方案三（级进模）最合理，即选用级进模具结构。 分析得到：止动片的形状为上下对称，下端水平，采用直对排效率较高。2.2选择搭边值 排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。搭边值由上表得到，工件间1a=2mm，沿边a=2.5mm。 2.3送料步距与条料宽度 制件步距的计算公式为：S=maxD+1a 式中：maxD——条料宽度方向冲裁件的最大尺寸 1a——搭边值
振动磁极头用弹簧片与铁心连接,振动磁极头与铁心之间留有一定间隙。振动磁极头连同弹簧片,电磁铁组成一个“质量2弹簧的振动系统”,叫极化电磁振动机构。研究表明,这种形式的振动机构,由于没有电磁吸力带来的导轨摩擦力损耗,因而传动效率高。 但由于铁心与磁极头之间有间隙,就会有一定磁通(磁势)损失 。 图3 Ⅱ型电磁动力机构 图4 极化电磁振动机构 2 电磁力计算 211 电磁动力机构作用力的计算 在这种振动机构中,交变电流产生的磁通与直 流电流产生的极化磁通之间的相互作用,产生外力,其大小用式(1)计算: F Σ=βl nB I A sin ωt (1)式中:I A —交变电流幅值,A ;l —线圈上穿过磁 通的线圈长度,m ;n —线圈的匝数。 β—与尺寸大小有关的系数;B —穿过线圈的磁感应强度,T 。 由式(1)可知,如果由加工条件所确定的极化磁通一定,则交变电流I A sin ωt 就是调节振动运动的主要参数。 212 极化电磁振动机构作用力的计算 在极化电磁机构中,工作气隙内同时存在2个独立的磁通:一个是由直流电磁铁的电磁线圈提供的极化磁通Φj ;另一个是由交流电磁铁线圈提供的交流磁通Φm ,其大小和方向取决于交流线圈中电流的大小和方向。当交流线圈通电后产生的交流磁通Φm ,若在一侧气隙内和极化磁通Φj 的方向相反,则合成磁通为Φm -Φj ,则在另一侧气隙内的合成磁通为Φm +Φj 。作用于磁极头上的电磁力为两侧电磁力的合力可由式(2)计算: F m =(Φ2m +Φ2 j )/S μ0(2)式中:S —交流电磁铁轭铁面积,m 2;μ0—真空 磁导率,μ0=1125×10-6 H/m ;Φm —交流磁通,Wb ;Φj —极化磁通,Wb 。 由式(2)可见,当要求的电磁力一定时,增大极化磁通就可相应地减少交流磁通,也就可以相应地减少交流电磁铁线圈的磁势或功率。一般地极化磁 通是由加工要求确定的,为一定值,且这部分磁通是漏磁通或散磁通,数量较小,约占直流磁通(主磁通)的5%～15%。因此,交流电磁铁参数是控制机构振动的主要参数。 3 结语 电磁力振动型机构可以实现较高的振动频率,能为实现强力研磨提供可能。但为了提高磁力研磨机的综合性能,仍需寻找结构简单、能耗低、传动效率高的振动机构。上述的几种传动形式(当然还有其它传动形式)各有其优点和不足,仍需在生产实践中不断改进与完善,设计和研制出更高效率的振动机构。 超强超硬材料上细长孔的特种加工 中航雷达与电子设备研究院(215001) 赵东宏随着航空航天工业的迅猛发展,超强超硬材料 以其优越的性能得到越来越普遍地使用,加工难度也越来越大。其中,超强超硬材料上细长孔(孔径Φ1～710mm ,孔长150～500mm )的加工是经常碰到的一个难题,即使采用价格昂贵的专用孔加工刀具进行钻孔,其使用寿命也不理想。这是因为细长孔的加工处于半封闭状态下,切削条件恶劣,加工难度加大。 目前细长孔的机加工方式,主要采用枪钻和改良型专用钻头,但难以在超硬材料上进行加工(HRC60以上,包括硬质合金)。加工超强材料时,枪钻磨损很大,效率很低,易折断,加工成本高,更难以进行批量加工。改良型专用钻头因为很长,刚性极差,加工出的细长孔往往出现偏斜。且一旦钻头磨损,很容易出现强度极高的毛刺,若在盲孔内出现毛刺,去除将非常困难,会严重影响产品的使用。因此对于超硬材料产品上的超长孔(如孔径Φ2mm ,孔长300mm 以上),常在产品设计上采用分段钻孔后,中间用过渡环焊接来解决(某国外样品就是这样做的)。由于焊接应力会在随后的使用过程中释放出来,引起工件形状,特别是直线度的变化,这对产品使用品质的影响是致命的(如航空发动机内的温度传感器),使安全隐患增大,可靠性降低。 如何经济高效地加工超强超硬材料上的细长孔是一个非常现实的问题。在模具行业,大量采用电加工等方法在淬火钢等高硬度钢上加工细长孔,如模具行业的高速穿孔机,是为线切割打预孔用的,对孔的精度要求不高。试验结果表明,普通高速穿孔机尽管效率较高,但加工直径Φ6mm ,深100mm 的孔 ? 58?《新技术新工艺》?实用技术与工艺装备 2006年 第2期
第十二届车身研讨会论文 汽车覆盖件模具高精度加工 的数控编程技术 天津汽车模具有限公司 刘晓英赵文杰 2000年6月
汽车覆盖件模具高精度加工的数控编程技术 天津汽车模具有限公司刘晓英赵文杰 摘要：在模具型面的数控加工过程中，由于所产生的各项误差，影响了模具的质量和周期。本文 通过分析数控加工时所产生的误差，从数控加工工艺﹑数控编程刀具﹑优化走刀方向及设定加工 边界等方面探讨提高模具型面加工精度的方法。 引言: 随着我国汽车工业的迅速发展，汽车改型换代的周期日趋缩短，对汽车模具的制造精度和生产周期的要求越来越高。从某种意义上讲，汽车覆盖件模具的制造质量和周期，大大影响汽车改型换代的质量和周期，左右着汽车在市场上的竞争力。要想生产出高质量具有竞争力的汽车车身产品，必须首先制造出高质量的汽车模具，而高质量的汽车模具在很大程度上取决于模具的数控加工精度。因此如何应用CAM技术提高模具的加工精度受到模具同行们的广泛关注。 天津汽车模具有限公司于1987年开始应用CAM技术，先后完成了天津夏利轿车换型改造的行李箱内外板﹑前机盖内外板，天津华利汽车换型改造的前围板内外板，一汽捷达轿车翼子板，上海大众桑塔纳轿车，四川丰田旅行车，江西五十铃全顺汽车，北汽福田汽车等国内众多汽车厂家的各类大型模具的制造任务，不仅为企业创造了可观的经济效益，更主要的是我们在实现模具高精度加工的数控编程技术方面取得了许多宝贵的经验，为模具CAM技术的更好应用及更进一步的开发工作奠定了基础。本文将对汽车模具在数控加工时所产生的误差进行分析，并从数控加工工艺﹑数控编程刀具﹑优化走刀方向及设定加工边界等方面谈谈实现模具的高精度数控加工的一些方法，与大家交流探讨。 2．问题的提出 汽车覆盖件模具的设计制造周期主要取决模具的钳工研模及调整时间，发达国家如日本、美国及德国的模具加工中，数控加工及抛光所需的时间占整个模具研制时间的65%。在日本，模具的加工时间占30%，抛光时间占35%。美国和德国模具加工时间为50%，抛光时间为15%。从上述统计数字可以看出，模具的研制时间的缩短，制造质量的提高，主要取决于数控加工质量的提高和抛光时间的缩短。通常模具凸凹模加工完成后，其凸凹模型面的法向距离理论上应为汽车产品件的板料厚度，但是由于加工过程中产生的各种误差，通常达不到理论值，确切地说达到板料厚度的95%时既为合格。超过此范围的部分由钳工修配及抛光来去除。因此为缩短模具的钳工研制时间，降低制造成本，提高加工质量，必须提高模具的数控加工质量，进行高精度的数控加工。如何通过控制数控加工精度以缩短抛光时间，是各模具企业面临的实际问题。 3 数控加工所产生的误差分析 1 加工误差的定义
高精度细长孔的数控加工研究摘要：目前世界上利用外排屑（如枪钻)深孔钻削技术,可钻削的孔径小到f2mm。而内排屑深孔钻削的孔径很少有小于f１6mm的,且多数仍采用传统的BTＡ钻削系统。由于枪钻结构为不对称形状，质心偏离中轴，这给制造、重磨都带来一定的困难，也使造价增高。另外，其结构刚度和扭转强度低(同直径的圆形钻杆扭转刚度是枪钻的2.3倍),使其使用的钻削速度降低，进给量小。采用单管内排屑喷吸钻(SED）钻削系统,钻削小深孔直径可小到f3．7ｍm。我工艺所采用SED技术，进行了孔径(mm)f1６、f12、f１0、f８、ｆ7.62、ｆ5.7、f3．7的小深孔钻削加工,钻削过程平稳，排屑流畅,孔的尺寸形状精度和孔壁表面粗糙度均能满意，在上述孔径范围内，完全可以替代枪钻对小深孔进行钻削加工。由于其刚度好,可加大进给量和钻削速度，使生产效率、钻孔质量和经济效益均有所提高,显示了一定的技术优势。 关键词：高精度细长孔数控加工 一、孔的定义与分类 根据国家标准GB1８００—１979的规定：孔主要指圆柱形的内表面。由此可知,广义的孔泛指包容面。孔通常可按如下方法分类： (１)按形状来分。有圆柱孔、圆锥孔、鼓形孔、多边形孔、花键孔和其它异形孔以及特形孔（如弯曲孔）等。其中,以圆柱孔使用最为广泛。 (2）按形态来分。有通孔及盲孔（不通孔)；深孔（指孔的深度L与孔径Ｄ之比超过５的孔，Ｌ/D简称深径比或长径比；L/D=５~20属一般深孔，L／D﹥２０~3０属中等深孔，L/D ﹥30～100称为特殊深孔）及浅孔。 (3)按孔径的大小来分。有大孔（D﹥100mm)、普通孔（Ｄ=10～100mｍ)、小孔(D=1～１０ｍｍ）和微孔(D＜１mｍ的孔）。 (4)按加工机理来分。有机械加工、特种加工(见表1）、机电复合加工等。尽管特种加工方法较多,但目前由于设备比较昂贵和加工效率不高等原因,所以无论是现在还是可预见的未来,传统的机械加工仍将是孔加工的主要手段。 表1 孔加工的方法
机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目“传动轴上键槽专用夹具设计” 班级：机制131 学生：徐仕阳 指导老师：梁春光 职业技术学院 年月
零件图 一、专用夹具作用分析 专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的，在产品相对稳定、批量较大的生产中使用；在生产过程中它能有效地降低工作时的劳动强度、提高劳动生产率、并获得较高的加工精度。夹具的设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。 二、任务分析
1.设计任务 （1）设计轴键槽铣削夹具 （2）加工工件两件如图1所示 （3）生产类型：单件生产 （4）毛坯：模锻件 （5）工艺容;本工序在?62mm和?48mm两处分别铣削键槽，工序图如图2所示。在进行本工序前，定位基准?48mm和?60mm的外圆一加工，达到图纸技术要求。该工序所用设备为X53T型立式升降台铣床，刀具选择标准键槽铣刀，本工序选用?14e8和?18e8键槽铣刀。（6）工序的加工要求：键槽宽为18mm键槽深度为7mm以及键槽宽14mm，槽深为5.5mm。键槽中心平面与轴颈中心线的平行度误差为标准误差，对称度误差为0.040mm。 图一、轴零件图
图二、键槽铣削工序图 2.设计步骤 1）夹具类型的选择 由于该工件生产为单件生产，且工件体积小，结构部复杂，从经济耐用的要求考虑，本工序加工夹具不宜太复杂，自动化程度不宜太高。故拟定选用简单的V形块定位螺旋压板加紧机构。 2）定位装置的设计 （1）定位装置的确定。 方案一：以?60外圆表面自定心三爪卡盘与活动顶尖定位，限制X ,Y,Z,Z`,四个自由度。这种定位无法保证轴尺寸精度，再由于加紧力方向与切削力方向不一致，切削力远离定位支撑面，加紧不稳定，如图3所示。 图样三、
学院:机械工程学院专业班级: 学号: 姓名:
高精度深长孔的精密加工 一、历史背景 枪钻与内排屑深孔钻两种加工孔的刀具分别出现于20世纪30年代初和40年代初的欧洲兵工厂，这并非历史的偶然。其主要历史背景是： 一次世界大战（1914?1918年）首次使战争扩大到世界规模。帝国主义列强为瓜分殖民地而需要大量现代化的枪炮（特别是枪械和小口径火炮的需求量极大）。而继 续使用传统的扁钻、麻花钻、单刃炮钻，已经完全不能满足大量生产新式武器的要求，迫切需要进行根本性的技术更新。于是高精度深长孔的制造就成为了一个摆在制造者 面前的一个首要问题，并且一直延续到了现今。 第一次世界大战中的火炮 二、传统加工工艺及存在的问题 在现代机械加工中，也经常会遇到一些深孔的加工，例如长径比(L/D)≥10，精度 要求高，内孔粗糙度一般为Ra0.4～0.8的典型深孔零件，过去我们采用的传统工艺路线一般是：钻孔(加长标准麻花钻)→扩孔(双刃镗扩孔刀)→铰孔(标准六刃铰刀)→研磨 此工艺虽可达到精度要求，但也存在诸多缺点，特别是在最初工序采用加长麻花 钻钻孔时，切削刃越靠近中心，前脚就越大。若钻头刚性差，则震动更大，表面形状 误差难以控制，加工后孔的直线度误差，钻头易产生不均匀的磨损等现象，生产效率 和产品合格率低，而且研磨抛光时，工作环境比较脏，由于钻孔工序的缺点，而带来 的影响难以在后面的工序中克服，形状误差不能得以修正，因此加工质量差。
传统深孔的加工流程 三、工艺路线与刀具的改进 本着提高生产效率提高产品合格率的原则，结合深孔加工的一些特性，对加工工艺及刀具进行了改进，改进后的工艺路线是：钻孔(BTA钻)→扩孔(BTA扩)→铰孔(单刃铰刀)→研磨 1、钻孔与扩孔刀具及工艺的改进 单管内排屑深孔钻的由来 单管内排屑深孔钻产生于枪钻之后。其历史背景是:枪钻的发明，使小深孔加工中自动冷却润滑排屑和自导向问题获得了满意的解决，但由于存在钻头与钻杆难于快速拆装更换和钻杆刚性不足、进给量受到严格限制等先天缺陷，而不适用于较大直径深孔的加工。如能改为内排屑，则可以保持钻头和枪杆为中空圆柱体，使钻头快速拆装和提高刀具刚性问题同时得到解决。 20世纪内排屑深孔钻的发展，可概括出以下6项里程碑式的成果： ①单出屑口单管内排肩深孔钻基本结构的形成。 ②用硬质合金取代工具钢和高速钢做切削刃及导向条，使加工效率大幅度提髙。 ③由单出屑口单切削刃发展成双出屑口的错齿结构。 ④错齿焊接式结构进一步发展为硬质合金刀片机夹结构，最后发展为机夹可转位涂层刀片结构并实现了专业化制造。 ⑤双管喷吸钻和DF系统喷吸钻的问世。
中南林业科技大学6105QA发动机连杆加工工艺流程设计 学院： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师：
1分析连杆的结构和技术要求 （1）结构 连杆是较细长的变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作中承受的急剧变化的动载荷。 连杆是由连杆大头、杆身和连杆小头三部分组成，连杆大头是分开的，一半与杆身为一体，一半为连杆盖，连杆盖用螺栓和螺母与曲轴主轴 颈装配在一起。为了减少磨损和磨损后便于修理，在连杆小头孔中压
人青铜材套，大头孔中装有薄壁金属轴瓦。 为方便加工连杆，可以在连杆的大头侧面或小头侧面设置工艺凸台或工艺侧面。 （2）连杆的主要技术要求 技术要求项目具体要求或数值满足的主要性能大、小头孔精度尺寸公差IT6级，圆度、柱度0.004～0.006保证与轴瓦的良好配合两孔中心距±0.03~0.05气缸的压缩比两孔轴线在同一个平面内在连杆轴线平面内：0.02~0. 04：100在垂直连杆轴线平面内：0.04~0.06：100减少气缸壁和曲轴颈磨损大孔两端对轴线的垂直度0.1:100减少曲轴颈边缘磨损两螺孔子（定位孔）的位置精度在两个垂直方向上的平行度：0.02~0.04/100对结合面的垂直度：0.1~0.3/100保证正常承载和轴颈与轴瓦的良好配合同一组内的重量差±2%保证运转平稳 （3）连杆的工艺特点： 1）连杆体和盖厚度不一样，改善了加工工艺性。连杆盖厚度为31mm，比连杆杆厚度单边小3.8mm，盖两端面精度产品要求不高，可一次加工而成。 由于加工面小，冷却条件好，使加工振动和磨削烧伤不易产生。 连杆杆和盖装配后不存在端面不一致的问题，故连杆两端面的精磨不需要在装配后进行，可在螺栓孔加工之前。 螺栓孔、轴瓦对端面的位置精度可由加工精度直接保证，而不会受精磨加工精度的影响 1)连杆小头两端面由斜面和一段窄平面组成。这种楔形结构的设计
冲压件生产成本核算法 生产成本内容 包括 1 材料①生产原材料 ②辅助材料 ③废品率 2 工资①生产工人 ②辅助工人（空压机工，天车工，叉车工，检验工，库管工等） ③调整工人，模具修理工。 ④工资附加费 3 模具费用（制造费用，维修费用） 4 设备折旧 5 设备维修 6厂房折旧及维修（生产车间及库房） 7 动力费 8 管理费（技术人员工资，管理人员工资，办公费用，请客送礼，劳动保护，职工福利，奖金等）。 9 资金成本 10 包装运输费用 11 其它因素：表面质量要求，零件重量，生产数量。 1 材料： ①生产原材料费用=材料定额x材料单价--废料重量x废料单价×（1-17%） ②辅助材料费用=辅助材料重量x辅助材料单价 拉延用润滑油按5kg/板料重t计算，拉延油7元/kg计价。(或按0。04kg/ m2 计算或按0。28元/ m2计算)。擦料按0。5kg/板料重t计算 ③废品率：拉延工序按1%，其余工序按0。25%。在成本中只计算废品材料费，加工损失费忽略不计。 2 工资： ①生产工人工资：按1000元/月÷25日/月÷7时/日=5。71元/时人 每台设备工人配制：A线—5人/台B线—4人/台D线--5人/台E线—2人/台≤160T--1人/台 ②辅助工人（空压机工，天车工，叉车工，检验工，库管工等） 按生产工人20%配制工资按5。71元/时人 ③调整工，模具修理工，按生产工人10%配制工资按11。42元/时人 工人工资概算=[生产工人数/台+20%（生产工人数/台）]x5。71元/时人+（生产工人数/台）x10%x11。42元/时人=7。994元x生产工人数/台≈8×生产工人数/台。（单位：元/台时）。 ④附加费=生产工人数/台x1。2x8元x14%=1。344x生产工人数/台（单位：元/台时） 附加费为养老保险，医疗费，住房公集金，按工资14%计。 工人工资+附加费=生产工人数/台×（8+1。344）=生产工人数/台×9。344（元/台时）。 3模具费用按模具价格÷推算产量 推算产量：大量生产按50000件计算，小批量按两年产量计算，如有合同产量按合同产量计算。 维修费用：模具价格x5% 大修由潍坊模具厂负责。
键槽的数控加工工艺与编程 摘要 本设计分析了数控机床加工轴外键槽的工艺以及引起加工误差的因素。分析对比了普通机床加工轴外键槽和数控加工的优劣。提出了加工轴外键槽的工装设计方案及加工工艺。在设计方案确定以后，根据具体使用要求和工作情况设计夹具的定位元件，夹紧机构，定位键和夹具体。在生产加工中，应用本设计装夹工件，定位夹紧可靠，可以提高工件的加工精度。 关键词：数控，键槽，加工工艺，编程
绪论 数控（英文名字：Numerical Control 简称：NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。 数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等)以及辅助功能(换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等)，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上(如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器)，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。 这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫数控程序的编制。数控机床与普通机床加工零件的区别在于数控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床要由人来操作，我们只要改变控制机床动作的程序就可以达到加工不同零件的目的。因此，数控机床特别适用于加工小批量且形状复杂要求精度高的零件。 本文主要介绍了键槽及数控的加工工艺，还有键槽加工的编程。
价格计算方法 1、毛重：是指外形、弧形以及多边形等价为矩形或正方形的重量 1.1板加工余量与板厚间的关系为： 1—2mm厚，加余量2mm 2—3mm厚，加余量2.5mm 3—5mm厚，加余量3mm 5—8mm厚，加余量3.5mm 1.2 厚度公差 1.2.1 热轧板：S-0.10～-0.30 1.2.2 冷轧板：S0～-0.05 1.2.3 通常用热轧板：计算体积时厚度S公差为-0.20为准 2、净重：是指按零件图计算的理论重量。 3、毛重计算冲压价格： 3.1 毛重计算 3.1.1 毛重=体积×10-6×7.85（kg） 3.1.2 毛重计算法 3.1.2.1 板厚以实际测量尺寸为准（板厚是一个固定数） 3.1.2.2 板料规格，板厚1-4mm规格，板宽为1m和1.25m,板长度通常为2m 3.1.2.3 根据零件图尺寸，根据1.1满排板料 3.1.2.4 根据满排板料计算面积和体积 3.2 材料价格为当时钢材通用价格 3.3 复杂系数是指冲压工序复杂程度取定的系数 3.3.1 型材切单边、无冲压取1.05 3.3.2 板切边、无冲压取1.04 3.3.3 板切边、单冲、整形取为1.06 3.3.4板切边、双冲、整形取为1.08 3.3.5 板切边、多冲、整形取1.10 3.3.6 板切边、多冲、延冲、整形取1.12 3.3.7 板切边、多冲、延冲、复冲、整形取1.14 3.4 毛重计算冲压价格 3.4.1 单价=毛重×材料价格×复杂系数 3.4.2 例如：冷轧板1.2mm,用于JJ01042302A 1）图纸尺寸面积 539.6×229.5 2）展平尺寸面积为：654×304 3）放切加工余量面积为：656×306 4）满排板料（1250×2000） 5）毛重：W=(1250×2000)/16×1.5 ×10-6×7.85
冲压件展开计算方法 冲压件是常件的金属件，在冲压前，要对冲压件下料，这时，往往要对冲压件展开计算： 1 90?无内R轧形展开 K值取值标准: a. t≦0.8mm,K=0.45 b. 0.8mm c. 1.2mm d. t>3.0mm材料展开长度不易准确计算,应先试轧,得出展开系数后再调整展开尺寸.
e. 软料t≦1.6mm,K=0.5(主要有铝料,铜料). 注意:无内R是指客户对内R无要求,或要求不高时,为便于材料的折弯成形,我们的下模做成尖角的形式.有时客户的部品图中有内R,一般客户没有特别指出的条件下我们均以尖角起模. 2 非90?无内R轧形展开 L=A+B+Kt(C?/90?) K值取值标准: a. t≦0.8mm,K=0.45 b. 0.8mm c. 1.2mm d. t>3.0mm材料展开长度不易准确计算,应先试轧,得出展开系数后再调整展开尺寸.
e.软料t≦1.6mm,K=0.5(主要有铝料,铜料). 注意:无内R是指客户对内R无要求,或要求不高时,为便于材料的折弯成形,我们的下模做成尖角的形式.有时客户的部品图中有内R,一般客户没有特别指出的条件下我们均以尖角起模. 3 有内R轧形展开 备注:当客户部品图中没有特别要求做轧形内R时,我们尽量按尖角设计.有要求时按以上方式进行展开. 中性层系数确定: 弯曲处的中性层是假设的一个层面.首先将材料延厚度方向划分出无穷多个厚度趋于0的层面,那么在材料弯曲的过程中长度方向尺寸不变的层面即为材料弯曲处的中性层.由上述可知中性层的尺寸等于部品的展开尺寸. 1）铝料/ Al料中性层系数
2) SPCC,SECC,SUS301,SUS304,SUS430,SPTE,SK5,SK7,铜料中性层系数
研究生课程考核试卷 科目：先进制造技术教师：周忆 姓名：张林刚学号：20110713312 专业：机械设计及理论 上课时间：2011年12 月至2012 年 1 月 阅卷评语： 阅卷教师(签名)
超精密加工的主要方法 -机设一班张林刚20110713312 超精密加工技术是20世纪60年代发展和完善起来的，现已成为当代高技术产品的关键制造技术。近20年来，超精密加工不仅进入到国民经济的各个领域，而且正从单件小批生产方式走向规模生产，可以预见，随着新产品的不断涌现，超精密加工的应用范围将进一步扩大。而我国超精密加工技术起步较晚，技术水平与发达国家相比也有一定差距，因此，寻求超精密加工新的方法并探讨其影响因素就成为目前迫在眉睫的问题。 一、超精密加工技术简介 目前，超精密加工是指精度在0.1～0.01μm，表面粗糙度Ra 值在0.03～0.05μm 的加工技术，如金刚石刀具超精密切削、超精密磨料加工、超精密特种加工和复合加工等。它适用于精密元件、计量标准元件、大规模和超大规模集成电路的制造。而且，超精密加工的精度正处在亚纳米级工艺，日趋向纳米级工艺发展。 二、超精密加工方法 根据加工方法的机理和特点，超精密加工方法可以分为去除加工、结合加工和变形加工三大类，如表1 所示。 下面对三类超精密加工方法分别加以分析。 （一）去除加工 去除加工又称为分离加工，是从工件上去除一部分材料，传统的机械加工方法，如车削、铣削、磨削、研磨和抛光，以及特种加工中的电火花加工、电解加工等，均属这种加工方法。 （二）结合加工 结合加工利用物化方法，将不同材料结合在一起。按结合的机理不同，它又分为附着、注入和连接加工三种。1.附着加工又称为沉积加工，是在工件表面上覆盖一层物质，是一种弱结合，其中典型的加工方法是镀；2.注入加工又称为渗入加工，是在工件表面上注入某些元素，使之与基体材料产生物理化学反应，是具有共价键、离子键、金属键的强结合，用以改变工件表层材料的力学机械性质，如渗碳、渗氮等；3.连接加工将两种相同或不同材料通过物化方法连接在一起。
内孔数控车削加工教案 数控车床上孔加工工艺 图8-7-1麻花钻钻孔图8-7-2硬质合金可转位刀片钻头钻孔很多零件如齿轮、轴套、带轮等，不仅有外圆柱面，而且有内圆柱面，在车床上加工内 结构加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、车孔等加工方法，其工艺适应性都不尽相同。应根据零 件内结构尺寸以及技术要求的不同，选择相应的工艺方法。 1．麻花钻钻孔 如图8-7-1，钻孔常用的刀具是麻花钻头(用高速钢制造) ，孔的主要工艺特点如下：钻头的两个主刀刃不易磨得完全对称，切削时受力不均衡；钻头刚性较差，钻孔时钻头容易发生偏斜。 通常麻花钻头钻孔前，用刚性好的钻头，如用中心孔钻钻一个小孔，用于引正麻花钻开始钻孔时的定位和钻削方向。 麻花钻头钻孔时切下的切屑体积大，钻孔时排屑困难，产生的切削热大而冷却效果差，使得刀刃容易磨损。因而限制了钻孔的进给量和切削速度，降低了钻孔的生产率。 可见，钻孔加工精度低(IT2～13)、表面粗糙度值大(Ra12.5)，一般只能作粗加工。钻孔后，可以通过扩孔、铰孔或镗孔等方法来提高孔的加工精度和减小表面粗糙度值。 2．硬质合金可转位刀片钻头钻孔 如图8-7-2，CNC车床通常也使用硬质合金可转位刀片钻头。可转位刀片的钻孔速度通常要比高速钢麻花钻的钻孔速度高很多。刀片钻头适用于钻孔直径范围为16～80mm的孔。刀片钻头需要较高的功率和高压冷却系统。如果孔的公差要求小于±0.05，则需要增加镗孔或铰孔等第二道孔加工工序，使孔加工到要求的尺寸。用硬质合金可转位刀片钻头钻孔时不需要
钻中心孔。 3．扩孔 扩孔是用扩孔钻对已钻或铸、锻出的孔进行加工，扩孔时的背吃刀量为0.85～4.5mm范围内，切屑体积小，排屑较为方便。因而扩孔钻的容屑槽较浅而钻心较粗，刀具刚性好；一般有3～4个主刀刃，每个刀刃的切削负荷较小；棱刃多，使得导向性好，切削过程平稳。扩孔能修正孔轴线的歪斜，扩孔钻无端部横刃，切削时轴向力小，因而可以采用较大的进给量和切削速度。扩孔的加工质量和生产率比钻孔高，加工精度可达ITl0，表面粗糙度值为Ra6.3～3.2μm。采用镶有硬质合金刀片的扩孔钻，切削速度可以提高2～3倍，大大地提高了生产率。扩孔常常用作铰孔等精加工的准备丁序：也可作为要求不高孔的最终加工。 4．铰孔 铰孔是孔的精加工方法之一，铰孔的刀具是铰刀。铰孔的加工余量小(粗铰为O.15～0.35mm，精铰为0.05～0.15mm)，铰刀的容屑槽浅，刚性好，刀刃数目多(6～12个)，导向可靠性好，刀刃的切削负荷均匀。铰刀制造精度高，其圆柱校准部分具有校准孔径和修光孔壁的作用。铰孔时排屑和冷却润滑条件好，切削速度低(精铰2～5m／min)，切削力、切削热都小，并可避免产生积屑瘤。因此，铰孔的精度可达IT6～IT8；表面粗糙度值为Ra1.6～0.4μm。铰孔的进给量一般为0.2～1.2mm／r，约为钻孔进给的3～4倍，可保证有较高的生产率。铰孔直径一般不大于80 mm。铰孔不能纠正孔的位置误差，孔与其他表面之间的位置精度，必须由铰孔前的加工工序来保证。 5．镗孔 镗孔一般用于将已有孔扩大到指定的直径，可用于加工精度、直线度及表面精度均要求较高的孔。镗孔主要优点是工艺灵活、适应性较广。一把结构简单的单刃镗刀，既可进行孔的粗加工，又可进行半精加工和精加工。加工精度范围为ITl0以下至IT7～IT6；表面粗糙度值Ra为12.5μm至0.8～0.2μm。镗孔还可以校正原有孔轴线歪斜或位置偏差。镗孔可以加工中、小尺寸的孔，更适于加工大直径的孔。 镗孔时，单刃镗刀的刀头截面尺寸要小于被加工的孔径，而刀杆的长度要大于孔深，因而刀具刚性差。切削时在径向力的作用下，容易产生变形和振动，影响镗孔的质量。特别是加工孔径小、长度大的孔时，更不如铰孔容易保证质量。因此，镗孔时多采用较小的切削用量，以减小切削力的影响。 8．7．2 数控车床上孔加工编程 1．中心线上钻、扩、铰孔加工编程
高精度细长孔的数控加工研究摘要:目前世界上利用外排屑(如枪钻)深孔钻削技术，可钻削的孔径小到f2mm。而内排屑深孔钻削的孔径很少有小于f16mm的，且多数仍采用传统的BTA钻削系统。由于枪钻结构为不对称形状，质心偏离中轴，这给制造、重磨都带来一定的困难，也使造价增高。另外，其结构刚度和扭转强度低(同直径的圆形钻杆扭转刚度是枪钻的2.3倍)，使其使用的钻削速度降低，进给量小。采用单管内排屑喷吸钻(SED)钻削系统，钻削小深孔直径可小到f3.7mm。我工艺所采用SED技术，进行了孔径(mm)f16、f12、f10、f8、f7.62、f5.7、f3.7的小深孔钻削加工，钻削过程平稳，排屑流畅，孔的尺寸形状精度和孔壁表面粗糙度均能满意，在上述孔径范围内，完全可以替代枪钻对小深孔进行钻削加工。由于其刚度好，可加大进给量和钻削速度，使生产效率、钻孔质量和经济效益均有所提高，显示了一定的技术优势。 关键词：高精度细长孔数控加工 一、孔的定义与分类 根据国家标准GB1800—1979的规定：孔主要指圆柱形的内表面。由此可知，广义的孔泛指包容面。孔通常可按如下方法分类： （1）按形状来分。有圆柱孔、圆锥孔、鼓形孔、多边形孔、花键孔和其它异形孔以及特形孔（如弯曲孔）等。其中，以圆柱孔使用最为广泛。 （2）按形态来分。有通孔及盲孔（不通孔）；深孔（指孔的深度L与孔径D之比超过5的孔，L/D简称深径比或长径比；L/D=5~20属一般深孔，L/D﹥20~30属中等深孔，L/D ﹥30~100称为特殊深孔）及浅孔。 （3）按孔径的大小来分。有大孔（D﹥100mm）、普通孔(D=10~100mm)、小孔(D=1~10mm)和微孔(D<1mm的孔)。 （4）按加工机理来分。有机械加工、特种加工（见表1）、机电复合加工等。尽管特种加工方法较多，但目前由于设备比较昂贵和加工效率不高等原因，所以无论是现在还是可预见的未来，传统的机械加工仍将是孔加工的主要手段。 表1 孔加工的方法
高精度深长孔的精密加工法 一、历史背景 枪钻与内排屑深孔钻两种加工孔的刀具分别出现于20世纪30年代初和40年代初的欧洲兵工厂，这并非历史的偶然。其主要历史背景是： 一次世界大战（1914?1918年）首次使战争扩大到世界规模。帝国主义列强为瓜分殖民地而需要大量现代化的枪炮（特别是枪械和小口径火炮的需求量极大）。而继 续使用传统的扁钻、麻花钻、单刃炮钻，已经完全不能满足大量生产新式武器的要求，迫切需要进行根本性的技术更新。于是高精度深长孔的制造就成为了一个摆在制造者 面前的一个首要问题，并且一直延续到了现今。 第一次世界大战中的火炮 二、传统加工工艺及存在的问题 在现代机械加工中，也经常会遇到一些深孔的加工，例如长径比(L/D)≥10，精度 要求高，内孔粗糙度一般为Ra0.4～0.8的典型深孔零件，过去我们采用的传统工艺路线一般是：钻孔(加长标准麻花钻)→扩孔(双刃镗扩孔刀)→铰孔(标准六刃铰刀)→研磨
此工艺虽可达到精度要求，但也存在诸多缺点，特别是在最初工序采用加长麻花钻钻孔时，切削刃越靠近中心，前脚就越大。若钻头刚性差，则震动更大，表面形状误差难以控制，加工后孔的直线度误差，钻头易产生不均匀的磨损等现象，生产效率和产品合格率低，而且研磨抛光时，工作环境比较脏，由于钻孔工序的缺点，而带来的影响难以在后面的工序中克服，形状误差不能得以修正，因此加工质量差。 传统深孔的加工流程 三、工艺路线与刀具的改进 本着提高生产效率提高产品合格率的原则，结合深孔加工的一些特性，对加工工艺及刀具进行了改进，改进后的工艺路线是：钻孔(BTA钻)→扩孔(BTA扩)→铰孔(单刃铰刀)→研磨 1、钻孔与扩孔刀具及工艺的改进 单管内排屑深孔钻的由来 单管内排屑深孔钻产生于枪钻之后。其历史背景是:枪钻的发明，使小深孔加工中自动冷却润滑排屑和自导向问题获得了满意的解决，但由于存在钻头与钻杆难于快速拆装更换和钻杆刚性不足、进给量受到严格限制等先天缺陷，而不适用于较大直径深孔的加工。如能改为内排屑，则可以保持钻头和枪杆为中空圆柱体，使钻头快速拆装和提高刀具刚性问题同时得到解决。 20世纪内排屑深孔钻的发展，可概括出以下6项里程碑式的成果： ①单出屑口单管内排肩深孔钻基本结构的形成。 ②用硬质合金取代工具钢和高速钢做切削刃及导向条，使加工效率大幅度提髙。
冲压件、电镀件、机加工件怎样报价的潜规则 仅供参考，要根据各工厂的设备、技术水平情况而定 冲压件、电镀件、机加工件怎样报价的潜规则 报价填表说明（一） 下面所叙内容均为不含税价格，首先务必弄清楚年产量，是新产品还是成熟产品，明确质量要求，特别是模具费用承担问题，稍有不慎就亏本，做到心中有数后，才能报价。 1、材料部分（不含税价格） SPCC0.5 5.7元/Kg SPCC1.0 5.2元/Kg SPCC1.5 5.1元/Kg SPCC2.0 5.1元/Kg SPCC2.5 5.0元/Kg SPCC3.0 5.1元/Kg SPCC3.5 5.0元/Kg SPCC0.8 5.1元/Kg DW800/0.58.1元/Kg SPCC1.2 4.8元/Kg 3240/0.8 24元/Kg铝板 26元/Kg 紫铜板 30元/Kg 黄铜板 27元/Kg 20CrMo∮28＝3.5元/Kg ∮36＝3.9元/Kg 红钢纸1.5mm 24.3元/Kg 红钢纸0.5mm 23.2元/Kg 65Mn带3mm 6.0元/Kg Q195-235板4.5元/Kg T8A带0.5mm 9.0元/Kg 毛坯计算：小零件按正方形毛坯，带料根据料宽具体计算 大零件按板料100宽X200长X0.1厚X7.85 g/cm3＝15.7 Kg具体计算。
2、电镀费（不含税价格）最好是计算表面积，搞清是挂镀还是滚镀。 计算公式：净重? Kg x ？元/Kg=？元，滚镀价要低些。 厚t≥2.5mm DZn=1.8元/Kg DNi=20元/Kg 2.5＞t≥1.2mm DZn=2.0元/Kg DNi=22元/Kg t＜1.2mm DZn=2.2元/Kg DNi=24元/Kg 3、包装（不含税） 4、回收成本i元 废铜7元/Kg 废铁料：0.8元/Kg 5、工时（务必熟悉定额）（不含税） （1）、大的或者厚的零件冲压或车磨刨机加工一般50→150件/小时。 （2）、大吨位→小吨位100→300件/小时 6、管理费用其它费=加工成本×（22-32）%（不含税）z 注：难度大，工序大于3道，有电镀工序，取32%， 易做，工序小于3道，无电镀工序，取25% 7、利润=加工成本×（12-15）%（不含税）B 注：大吨位工序长零件精度高取15%，小吨位工序少取12%。 8、运输成本（不含税）D 市内按一批次发货装满的士数量计费，市外运输需另外在合同中商议。 9、工具成本x仅限新产品时作为报价用
提高孔加工的精度的方法 对于钳工专业而言，钻孔是其中最重要的加工操作，它是一种确定孔系和孔位置准确度的方式。钻削加工时，操作者可以利用理论联系实际的方法分析岀孔的中心位置、确定钻床主轴线和被加工工件表面的垂直度以及做好麻花钻刃磨的质量提升工作，从而达到不断提升钻孔工艺以及提高钳工操作能力的目的，希望本文能够使更多的人掌握钳工孔加工精度的方法 在钳工专业的基本实习训练中，孔加工是相对比较难掌握的基本操作之一。在孔加工实习训练中反映问题最多的是单孔的直径控制和多孔的孔距精度控制，特别是对孔距的精度控制最为突出。在实践中，如果是成批量的生产加工，可以通过制做工卡具来实现对孔距的控制，这样不仅能满足产品的技术要求，还能极大地提高工作效率。但在小批量的生产加工中，对孔和孔距的形状和位置精度控制，则要通过划线、找正等方法来予以保证。？ 钳工孔加工实习课题训练中容易岀现的问题：？ 钻孔时孔径超岀尺寸要求，一般是孔径过大；？ 孔的表面粗糙度超岀规定的技术要求；？ 孔的垂直度超出位置公差要求；？ 孔距（包括边心距和孔距）超出尺寸公差的要求；？ 孔加工中岀现问题的主要原因分析：？ 钻头刃磨时两个主切削刃不对称，在钻削过程中，使钻头的径向受力; 对钻削的切削速度选择不当；？ 钻削时工件未与钻头保持垂直；？ 未对孔距尺寸公差进行跟踪控制; 三、提高孔加工精度的方法: 在孔加工的课题训练中，对于前三个问题，需要加强练习。比如主切削刃的不对称问题，在刃磨 时，要对砂轮面进行检查，如果砂轮的磨削面不平整，应及时进行修整，刃磨的角度应保持一致。对于不同 的孔径，要选择相应的切削速度。在钻孔过程中，自始至终都要避免钻头的径向受力。钻孔时，不仅要保证平口钳的上平面与钻头的垂直，也要保证夹持工件时夹持面与加工表面的垂直。夹持要牢固，避免在钻孔过程中，由于夹持不牢使工件发生滑陷。这些都需要在实习的过程中让学生慢慢体会和认真掌握的。？ 最容易出现也是最难掌握的问题是孔距精度的控制问题，在这里作一下重点阐述。传统的孔的位置 精度的检查是靠划出检查圆”和检查框”的方法。检查圆”它是在钻孔划线完毕后，用划规以样冲眼为中心，划出比需要加工孔的直径大的检查圆”作为钻孔时检查位置是否准确的参照基准。由于划规在旋转中其确定圆心的脚尖与样冲眼的接触中会产生滑动，使划规划的检查圆”容易产生误差。检查框”是利用高度游标卡 尺在孔的十字中心线上划岀等距的方格，是在钻孔的初期样冲眼灭失时，用来替代样冲眼检查孔位置是否正确的依据，检查框”确定的找正基准可以保证钻孔的中心与样冲眼定位的中心重合，保证划线精度，也避免 了划检查圆”的误差。这两种保证孔位置精度的做法在教学中很难被学生掌握。在多年的钳工实习教学实践 中，对于孔距的控制我采用的是跟踪控制法”所谓跟踪控制”就是从划线开始，到加工结束，每一道加工 工序都要通过认真的检查来保证孔距的精度要求在加工者的控制之中。做到前道加工工序是后一道加工工序的精度控制前提，后一道加工序是前一道加工工序的精度控制保证。一环扣一环，从而实现对孔距精度的控制。？ 首先是划线，戈熾是孔加工的第一道工序，戈熾的质量是确保孔加工孔距精度的重要前提。俗话说工欲善其事，必先利其器”在孔加工确定孔中心位置的划线中，一般是采用高度游标卡尺，要划线前一是要检查高度尺的示值误差是否在规定的精度误差范围内，以保证所划线条的尺寸准确，检查高度游标卡尺的划线刃口是否锋利，以确保所划线条清晰均匀；二是要检查划线平板的精度，确保划线平板工作表面清洁、无毛刺，以免影响划线精度。调整好尺寸后，可以在工件上轻轻划出一道可见的痕迹，然后用游标卡尺测量 一下这个痕迹，看是否有误差。如果有误差，就要相应调整高度游标卡尺，直到痕迹符合精度要求。接下来就可以按照图纸要求划岀清晰均匀的孔的中心线了。？ 其次是打岀准确的样冲眼，样冲眼的作用是为钻头定心。样冲必须磨得圆而尖并保持足够的硬度，根据多年的教学经验，样冲的顶角为40-50度最为适宜。在打样冲眼时，要使样冲与工件垂直，轻轻敲击出 痕迹，然后观察所敲击的样冲眼是否位于孔的十字中心线的正中。检查符合要求后，再加大敲击力度，使将样冲眼加大，这时应该注