孔及孔系加工
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工程制图孔的类型
包含如下几种:
通孔,盲孔,阶梯孔,螺纹孔。
举例来讲机械加工中,孔的分类方法有多种,例如有通孔和盲孔;有大孔和小孔;直通孔和阶梯孔;圆柱孔和锥孔,攻丝的有螺孔和底孔;浅孔和深孔;毛坯有铸孔和预留孔等等。
一、铰孔加工
模具中常有一部分销钉孔、顶杆孔、芯子固定孔等需要在划线后或组装时加工,其加工精度一般为IT6~IT8级,粗糙度不低于Ra3.2μm。
二、淬硬件
通过淬硬件的孔铰孔,首先应检查孔是否变形,应用标准硬质合金铰刀铰削,或用旧铰刀铰削,然后用铸铁研磨棒,研至所需尺寸。
铰不通孔铰不通孔时,铰孔深度应加深些,留出铰刀切削部分的长度,以保证有效直径的孔深;也可用标准铰刀铰孔,再用磨去切削部分的旧铰刀铰去孔的未铰出的底部三、深孔加工
塑料模中的冷却水道孔、加热器孔及一部分顶杆孔等需进行深孔加工。
一般冷却水孔精度要求不高,但要防止偏斜;加热器孔为保证热传导效率,孔径及粗糙
度都有一定要求,孔径比加热棒大0.1~0.3mm,粗糙度为Ra12.5~6.3μm;而顶杆孔要求较高,一般精度为IT8并有垂直度、粗糙度要求。
四、孔系加工
模具上许多孔都要求保证孔距、孔边距、各孔轴线的平行度、与端面的垂直度及两个零件组装后孔的同轴度。
这类孔系加工时一般先加工基准,然后划线加工各孔。
孔加工工艺解析大全与外圆表面加工相比,孔加工的条件要差得多,加工孔要比加工外圆困难。
这是因为:1)孔加工所用刀具的尺寸受被加工孔尺寸的限制,刚性差,容易产生弯曲变形和振动;2)用定尺寸刀具加工孔时,孔加工的尺寸往往直接取决于刀具的相应尺寸,刀具的制造误差和磨损将直接影响孔的加工精度;3)加工孔时,切削区在工件内部,排屑及散热条件差,加工精度和表面质量都不易控制。
一、钻孔与扩孔1、钻孔钻孔是在实心材料上加工孔的第一道工序,钻孔直径一般小于80mm 。
钻孔加工有两种方式:一种是钻头旋转;另一种是工件旋转。
上述两种钻孔方式产生的误差是不相同的,在钻头旋转的钻孔方式中,由于切削刃不对称和钻头刚性不足而使钻头引偏时,被加工孔的中心线会发生偏斜或不直,但孔径基本不变;而在工件旋转的钻孔方式中则相反,钻头引偏会引起孔径变化,而孔中心线仍然是直的。
常用的钻孔刀具有:麻花钻、中心钻、深孔钻等,其中最常用的是麻花钻,其直径规格为破解加工难题--孔加工的分类及其对比。
由于构造上的限制,钻头的弯曲刚度和扭转刚度均较低,加之定心性不好,钻孔加工的精度较低,一般只能达到IT13~IT11;表面粗糙度也较大,Ra一般为50~12.5μm;但钻孔的金属切除率大,切削效率高。
钻孔主要用于加工质量要求不高的孔,例如螺栓孔、螺纹底孔、油孔等.对于加工精度和表面质量要求较高的孔,则应在后续加工中通过扩孔、铰孔、镗孔或磨孔来达到.2、扩孔扩孔是用扩孔钻对已经钻出、铸出或锻出的孔作进一步加工,以扩大孔径并提高孔的加工质量,扩孔加工既可以作为精加工孔前的预加工,也可以作为要求不高的孔的最终加工。
扩孔钻与麻花钻相似,但刀齿数较多,没有横刃.与钻孔相比,扩孔具有下列特点:(1)扩孔钻齿数多(3~8个齿)、导向性好,切削比较稳定;(2)扩孔钻没有横刃,切削条件好;(3)加工余量较小,容屑槽可以做得浅些,钻芯可以做得粗些,刀体强度和刚性较好。
扩孔加工的精度一般为IT11~IT10级,表面粗糙度Ra为12。
echniqueT工 艺行星轮减速器(见图1)是大型装载机行走驱动重要部件,具有结构紧凑,承载能力大,传动精度和效率高的特点,可以实现运动的合成与分解。
由于行星轮架制造技术要求极高,严重制约其发展和国产化,是公认的技术难题。
轮架(见图2)为铸造合金钢;轮盘、弧板为球墨铸铁。
几何精度和位置精度要求颇高,加工难度大。
图2 轮架结构1.轮盘2.轮架3.弧板1. 重要加工要素分析(1)基准圆A、电动机座孔和中部齿轮孔尺寸要求高,是行星轮架的关键要素,为确保其加工尺寸以及形位公差等要求,机床的回转精度、几何精度要求高,而且工件装夹找正要尽量减少人为误差,加工过程必须按粗加工、半精加工、精加工三步进行。
(2)该行星轮架为组合体,轮架上基准圆A与轮盘上基准圆B同轴度是该工件的又一关键特征,其同轴度要求高,如果将轮架上基准圆A与轮盘上基准圆B分别加工到位,装配后是很难达到同轴度要求的;因此,在加工轮盘B基准圆时应留余量0.5mm,待装配后,再以基准圆A找正,基准圆A的台阶面找平,将基准圆B加工到位。
(3)三组齿轮轴承孔是行星轮架的又一关键要素,尺寸精度及形位公差要求特别高。
而且轮架上三个齿轮轴承定位孔与轮盘上三个相对应的齿轮轴承定位孔的同轴度要求高,在轮架加工时,如果将该孔精加工到位,再精加工轮盘上三个轴承定位孔时,由于机床主轴Z轴的运动误差与机床X轴、Y轴的重复定位误差的累积,加工出来的孔很难同时既满足形状公差又满足与轮架上轴承孔相对应的同轴度公差。
通过分析改变加工方式:采用精加工轮架上三个轴承定位孔时,先预留0.5mm,待装配后,与轮盘上轴承定位孔同时进行精加工,减少加工过程中误差。
2. 误差分析(1)机床精度对孔系位置度影响:当机床几何轴X、Y轴运动时,3个孔中心半径R的实际尺寸增加或减少ΔR=±0.02m m,在计算中,取R=0.02mm,假想圆心角为120°不变,则三个孔中心距相应的增量为ΔL=2(R+ΔR)sin(θ/2)-L=2×(254+0.02)×sin(120/2)- 439.94=0.035mm当三个孔圆心角θ的实际角度增加或减少Δθ=±1'时,半径R=254mm,则3个中心距相应增加量为ΔL=2R sin(θ/2+Δθ)-L五粮液普什模具有限公司 (四川宜宾 644007) 余正江行星轮架孔系加工图1 行星轮减速器总成231A-AechniqueT工 艺=2R sin(60°+1°/60)-L =0.04mm为满足轮盘上3个轴孔与轮架上3个相对应的轴孔的同轴度要求,在精镗轴孔时,将轮盘上孔镗到位后,再精镗轮架孔。
第三节孔加工与外圆表面加工相比,孔加工的条件要差得多,加工孔要比加工外圆困难。
这是因为:(1)孔加工所用刀具的尺寸受被加工孔尺寸的限制,刚性差,容易产生弯曲变形和振动;(2)用定尺寸刀具加工孔时,孔加工的尺寸往往直接取决于刀具的相应尺寸,刀具的制造误差和磨损将直接影响孔的加工精度;(3)加工孔时,切削区在工件内部,排屑及散热条件差,加工精度和表面质量都不易控制。
一、钻孔与扩孔1.钻孔钻孔是在实心材料上加工孔的第一个工序,钻孔直径一般小于。
钻孔加工有两种方式(图图3-27 两种钻孔方式a)钻头旋转b)工件旋转如在车床上钻孔。
上述两种钻孔方式产生的误差是不相同的。
在钻头旋转的钻孔方式中,由于切削刃不对称和钻头刚性不足而使钻头引偏时,被加工孔的中心线会发生偏斜或不直,但孔径基本不变;而在工件旋转的钻孔方式中则相反,钻头引偏会引起孔径变化,而孔中心线仍是直的。
常用的钻孔刀具有:麻花钻、中心钻、深孔钻等。
其中最常用的是麻花钻,其直径规格为。
标准麻花钻的结构如图3-28所示,其柄部是钻头的夹持部分,并用图3-28 标准麻花钻的结构a)锥柄b)直柄来传递扭矩;钻头柄部有直柄与锥柄两种,前者用于小直径钻头,后者用于大直径钻头。
颈部供制造时磨削柄部退砂轮用,也是钻头打标记的地方,为制造方便直柄麻花钻一般不设颈部。
工作部分包括切削部分和导向部分,切削部分担负着主要切削工作,钻头有两条主切削刃,两条副切削刃和一条横刃,如图3-29所示;螺旋槽表面为钻头的前刀面,切削图3-29 麻花钻的切削部分削刃可视为一正一反安装的两把外圆车刀。
如图中虚线所示。
导向部分有两条对称的螺旋槽和刃带,螺旋槽用来形成切削刃和前角,并起排屑和输送冷却液作用;刃带起导向和修光孔壁的作用;刃带有很小的倒锥,由切削部分向柄部每长度上直径减小,以减小钻头与孔壁的摩擦。
麻花钻的主要几何角度有顶角、前角、后角、横刃斜角和螺旋角,如图3-30所示。
顶角是两条主切削刃在与其平行的平面上投影的夹角,加工钢料和图3-30 标准麻花钻的几何角度铸铁的钻头顶角取为118°±2°。
箱体孔系加工和常用工艺装备一、箱体零件孔系加工箱体上一系列相互位置有精度要求的孔的组合,称为孔系。
孔系可分为平行孔系「图8-35(a)〕、同轴孔系[图8-35(b)」和交叉孔系[图8-35(c)]。
孔系加工不仅孔本身的精度要求较高,而且孔距精度和相互位置精度的要求也高,因此是箱体加工的关键。
孔系的加工方法根据箱体批量不同和孔系精度要求的不同而不同,现分别予以讨论。
(一)平行孔系的加工平行孔系的主要技术要求是各平行孔中心线之间及中心线与基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度。
生产中常采用以下几种方法1.找正法找正法是在通用机床上借助辅助工具来找正要加工孔的正确位置的加工方法。
这种方法加工效率低,一般只适用于单件小批生产。
根据找正方法的不同,找正法又可分为以下几种:(l)划线找正法。
加工前按照零件图在毛坯上划出各孔的位置轮廓线,然后按划线一一进行加工。
划线和找正时间较长,生产率低,而且加工出来的孔距精度也低,一般在±0.5 mm 左右。
为提高划线找正的精度,往往结合试切法进行。
即先按划线找正镗出一孔再按线将主轴调至第二孔中心,试镗出一个比图样要小的孔,若不符合图样要求,则根据测量结果更新调整主轴的位置,再进行试镗、测量、调整,如此反复几次,直至达到要求的孔距尺寸。
此法虽比单纯的按线找正所得到的孔距精度高,但孔距精度仍然较低且操作的难度较大,生产效率低,适用于单件小批生产。
(2)心轴和块规找正法。
镗第一排孔时将心轴插人主轴孔内(或直接利用镗床主轴),然后根据孔和定位基准的距离组合一定尺寸的块规来校正主轴位置,如图8-36所示。
校正时用塞尺测定块规与心轴之间的间隙,以避免块规与心轴直接接触而损伤块规。
镗第二排孔时,分别在机床主轴和加工孔中插入心轴,采用同样的方法来校正主轴线的位置,以保证孔心距的精度。
这种找正法的孔心距精度可达±0.3mm 。
(3)样板找正法。
用10~20mm 厚的钢板制造样板,装在垂直于各孔的端面上(或固定于机床工作台上),如图8-37所示。
一、孔的分类二、用固定尺寸刀具加工孔钻孔扩孔铰孔拉孔三、孔的镗削四、孔的磨削五、孔的光整加工·孔的研磨孔的珩磨、六、孔的加工方案及应用范围\内圆表面(孔)的加工内圆表面主要指圆柱形的孔。
由于受孔本身直径尺寸的限制,刀具刚性差,排屑、散热、冷却、润滑都比较困难,因此一般加工条件比外圆差。
但另一方面孔可以采用固定尺寸刀具加工,故孔的加工与外圆表面相比较有大的区别。
孔的技术要求包括:尺寸精度(孔径、孔深)、形状精度(圆度、直线度、圆柱度)、位置精度(同轴度、平行度、垂直度)及表面粗糙度等。
孔是盘套类、支架、箱体类零件的主要组成表面,其主要技术与外圆表面基本相同。
但是,孔的加工难度较大,要达到与外圆表面同样的技术要求需要更多的加工工序。
在工件上进行孔加工的基本方法有钻削、镗、磨等。
一、孔的分类孔的加工方法的选择与孔的类型及结构特点有密切的关系。
孔的分类如下。
(1)、按用途分1.非配合孔如螺钉孔、螺纹孔的底孔、油孔、气孔、减轻孔等。
这类孔一般要求加工精度较低,在IT12以下。
表面质量要求也不高,表面粗糙度Ra值大于10μm。
2.配合孔【如套、盘类零件中心部的孔,箱体、支座类零件上的轴承孔都有要求较高的加工精度(IT7以上)和较高的表面质量(Ra<μm)。
(2)、按结构特点分按结构特点可分为通孔、盲孔;大孔、中小孔;光孔、台阶孔;深孔,一般深度孔。
二、用固定尺寸刀具加工孔固定尺寸刀具是指钻头、扩孔钻、铰刀、拉刀等。
用这类刀具加工孔其精度、表面粗糙主要决定于刀具本身的尺寸精度、结构和切削用量等条件。
钻孔钻孔是在实心材料上加工出孔的方法。
所用刀具为钻头,一般用麻花钻,其结构如图11-10所示。
图11-10 麻花钻结构钻孔通常在钻床、车床、镗床上进行。
车床一般钻回转体类中心部位的孔,镗床钻箱体零件上的配合孔系,钻后进行镗孔,除此以外的孔大都在钻床上加工。
[钻孔特点如下:横刃前角为负值,主切削刃愈接近芯部前角愈小,且两刃不易磨得对称,排屑槽深,刚性差。
6.3 孔加工及固定循环6.3.1 孔加工概述孔加工是最常见的零件结构加工之一,孔加工工艺内容广泛,包括钻削、扩孔、铰孔、锪孔、攻丝、镗孔等孔加工工艺方法。
在CNC铣床和加工中心上加工孔时,孔的形状和直径由刀具选择来控制,孔的位置和加工深度则由程序来控制。
圆柱孔在整个机器零件中起着支承、定位和保持装配精度的重要作用。
因此,对圆柱孔有一定的技术要求。
孔加工的主要技术要求有:⑴尺寸精度:配合孔的尺寸精度要求控制在IT6~IT8,精度要求较低的孔一般控制在IT11。
⑵形状精度:孔的形状精度,主要是指圆度、圆柱度及孔轴心线的直线度,一般应控制在孔径公差以内。
对于精度要求较高的孔,其形状精度应控制在孔径公差的1/2~1/3。
⑶位置精度:一般有各孔距间误差,各孔的轴心线对端面的垂直度允差和平行度允差等。
⑷表面粗糙度:孔的表面粗糙度要求一般在Ra12.5~0.4 μm之间。
加工一个精度要求不高的孔很简单,往往只需一把刀具一次切削即可完成;对精度要求高的孔则需要几把刀具多次加工才能完成;加工一系列不同位置的孔需要计划周密、组织良好的定位加工方法。
对给定的孔或孔系加工,选择适当的工艺方法显得非常重要。
6.3.2 孔加工固定循环格式1.孔加工固定循环的概念钻孔、铰孔、攻丝以及镗削加工时,孔加工路线包括X、Y方向的点到点的点定位路线,Z轴向的切削运动。
所有孔加工运动过程类似,其过程至少包括:①在安全高度刀具X、Y向快速点定位于孔加工位置;②Z轴方向快速接近工件运动到切削的起点;③以切削进给率进给运动到指定深度;④刀具完成所有Z方向运动离开工件返回到安全的高度位置。
一些孔的加工或有更多的动作细节。
孔加工运动可用G00、G01编程指令表达,但为避免每次孔加工编程时,编写G00、G01运动信息的重复,数控系统软件工程师把类似的孔加工步骤、顺序动作编写成预存储的微型程序,固化存储于计算机的内存里,该存储的微型程序就称为固定循环。