《機(jī)械制造工藝》第六章0331

第六章典型零件加工工藝6.1軸類零件的加工6.2套類零件的加工6.3箱體類零件的加工6.1軸類零件的加工1．軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)軸類零件是機(jī)器中的主要零件之一，在機(jī)器中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪、離合器，以及連桿等傳動(dòng)件，以傳遞扭矩。6.1.1

概述按結(jié)構(gòu)形狀不同，軸可分為光軸、階梯軸、偏心軸、空心軸等類型，其加工表面主要有內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、螺紋、花鍵、溝槽等，如圖6-1所示。按長(zhǎng)徑比不同，軸類零件可分為剛性軸和撓性軸。其中，剛性軸的長(zhǎng)徑比L/d≤12；若L/d＞12，則稱為撓性軸。圖6-1幾種常見的軸（a）光軸（b）階梯軸（c）偏心軸（d）空心軸（e）十字軸（f）花鍵軸（f）半軸

（g）曲軸

（h）凸輪軸2．軸類零件的技術(shù)要求軸類零件的主要表面有兩類，一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸；另一類是與其他傳動(dòng)件配合的軸頸，即配合軸頸。尺寸精度主要是指支承軸頸和配合軸頸的圓度、圓柱度，其誤差一般應(yīng)控制在尺寸公差范圍內(nèi)。形狀精度是指保證配合軸頸相對(duì)支承軸頸的同軸度或跳動(dòng)量、重要端面對(duì)軸心線的垂直度、端面間的平行度等，它會(huì)影響傳動(dòng)件的傳動(dòng)精度。位置精度軸的加工表面都有粗糙度要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟(jì)性來確定。表面粗糙度有些軸還有熱處理、表面處理、表面缺陷、倒角、倒棱，以及外觀修飾等要求。其他要求3．軸類零件的材料與熱處理軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料和熱處理方法，以獲得所需強(qiáng)度、韌性和耐磨性。1）軸類零件的材料軸類零件常用45鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)可得到較好的切削性能、較高的強(qiáng)度和韌性等綜合力學(xué)性能，重要表面經(jīng)局部高頻淬火后再低溫回火，其表面硬度可達(dá)45～52HRC。對(duì)于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，可選用40Cr等合金鋼。對(duì)于在高速、重載等條件下工作的軸，可選用20CrMnTi，20Mn2B，20Cr等低碳合金鋼，或38CrMoAl中碳合金氮化鋼。2）軸類零件的熱處理軸類零件的性能除與所選鋼材的種類有關(guān)外，還與熱處理方法有關(guān)。凡要求局部表面淬火以提高表面耐磨性的軸，須在淬火前安排調(diào)質(zhì)處理。對(duì)于精度要求較高的軸，在局部淬火和粗磨之后還需安排低溫時(shí)效處理，以消除淬火和磨削中產(chǎn)生的殘余奧氏體和殘余應(yīng)力，從而使尺寸穩(wěn)定。4．軸類零件的毛坯選擇棒料鍛件光軸和直徑相差不大的階梯軸，常選用熱軋棒料或冷拉棒料比較重要的軸均采用鍛件，以提高其抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。自由鍛模鍛自由鍛設(shè)備簡(jiǎn)單，毛坯的精度較差、形狀較簡(jiǎn)單、余量較大，多用于單件、中小批生產(chǎn)模鍛的毛坯精度高，余量小，生產(chǎn)率也高，可鍛造形狀復(fù)雜的毛坯，但鍛模費(fèi)用昂貴，僅適用于大批量生產(chǎn)。6.1軸類零件的加工1．外圓表面的車削加工車削加工是在車床上利用工件相對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)對(duì)工件進(jìn)行切削加工，是最基本的切削加工方法。車削通常分為粗車、半精車和精車3個(gè)階段。單件小批生產(chǎn)一般采用普通臥式車床，成批與大量生產(chǎn)則采用生產(chǎn)率較高的多刀半自動(dòng)車床、轉(zhuǎn)塔自動(dòng)車床、液壓仿形車床及數(shù)控車床。車削加工的通用性好，加工精度高，表面粗糙度低。一般精車的精度可達(dá)IT7～I(xiàn)T8，表面粗糙度Ra值可達(dá)1.6～0.8μm；精細(xì)車的精度可達(dá)IT5～I(xiàn)T6，Ra值可達(dá)0.4μm。6.1.2軸類零件外圓表面加工工藝1）常用外圓表面加工方法及所能達(dá)到的精度2粗車：粗車的主要任務(wù)是使工件外形基本成型，并為工件的熱處理做準(zhǔn)備。1荒車：荒車是指對(duì)鍛造毛坯進(jìn)行機(jī)械加工的第一刀，其主要任務(wù)是去除較大的加工余量和鍛造氧化皮，使工件的外圓變得規(guī)則，且各處余量均勻。5精細(xì)車：精細(xì)車采用高切削速度、小背吃刀量和進(jìn)給量切削對(duì)于大型軸類零件外圓表面的精密加工，常用精細(xì)車代替磨削加工。4精車：精車是對(duì)軸類零件的重要外圓表面的最終加工，其背吃刀量小，切削速度較大，精度等級(jí)較高。6金剛石精密車：金剛石精密車是用金剛石刀具對(duì)工件外圓表面進(jìn)行超精密切削的一種加工方法3半精車：半精車是主要表面精加工的預(yù)備加工，同時(shí)是對(duì)軸類零件非重要外圓表面的最終加工。2）提高外圓表面車削生產(chǎn)率的措施采用新型結(jié)構(gòu)刀片。02采用仿形技術(shù)。04采用新型刀片材料進(jìn)行高速切削。01采用多刀和寬刀切削，減少走刀次數(shù)。032．外圓表面的磨削加工磨削是軸類零件外圓表面半精加工和精加工的主要方法，既能磨削淬火的黑色金屬零件，也可以磨削不淬火的黑色金屬及超硬非金屬零件（如玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體材料、高溫合金等）。1）常見的外圓磨削方式根據(jù)磨削時(shí)工件定位方式不同，軸類零件外圓表面的磨削加工可分為中心磨削和無心磨削兩種磨削方式。中心磨削：是以工件軸線為回轉(zhuǎn)中心的磨削方法。按進(jìn)給方式不同，中心磨削有縱磨法和橫磨法兩種，如圖6-2所示。無心磨削：工件以外圓表面定位，是一種高生產(chǎn)率的精加工方法，如圖6-3所示。（a）縱磨法（b）橫磨法圖6-2外圓中心磨削圖6-3無心磨削2）提高磨削生產(chǎn)率的方法采用自動(dòng)裝卸工件、自動(dòng)測(cè)量、砂輪自動(dòng)修整及補(bǔ)償；采用新的磨料；采用提高砂輪的耐用度，以減少修整次數(shù)。高速磨削是指砂輪線速度v砂＞50m/s的磨削加工，其特點(diǎn)是：縮短磨削時(shí)間，提高生產(chǎn)率可達(dá)30%～300%；能提高砂輪的使用壽命，一般可提高75%～150%；能減小工件的表面粗糙度值，提高精度。強(qiáng)力磨削是一種采用較高的砂輪速度、較大的背吃刀量（可達(dá)2～12mm），以及較小的進(jìn)給量和進(jìn)給速度的磨削方法。高效深磨可直觀地看成是緩進(jìn)給磨削和超高速磨削的結(jié)合，它以砂輪超高速和大背吃刀量為一體，可將鑄鍛毛坯直接加工成形，集粗精加工于一身。當(dāng)然，高效深磨對(duì)砂輪、車床主軸、冷卻系統(tǒng)等的要求更高。④高效深磨①采用高速磨削③強(qiáng)力磨削②縮短輔助時(shí)間3．外圓表面的光整加工光整加工主要用于尺寸公差等級(jí)在IT5級(jí)以上，或表面粗糙度值Ra＜0.1μm的精密軸類零件的加工。外圓表面的光整加工是提高零件表面質(zhì)量的重要手段，其特點(diǎn)有：光整加工的加工余量小，一般不超過0.02mm；工件與磨具間的切削力和切削用量很小，工件的變形也小；可獲得很細(xì)的表面粗糙度。1光整加工對(duì)其前道工序的要求較高，前道工序的表面粗糙度Ra值一般不得大于0.1μm，且工件表面不得有較深的加工痕跡，如劃傷、犁溝等。2除鏡面磨削外，光整加工都是以工件的外圓表面定位的。因此，光整加工一般只能降低工件的表面粗糙度，不能糾正工件的位置誤差。3光整加工的主要加工方法有鏡面磨削、研磨、超精加工及雙輪珩磨等，其工作原理及特點(diǎn)如表6-1所示。表6-1外圓表面的光整加工方法比較光整加

工方法工作原理特點(diǎn)鏡面

磨削加工方法與一般磨削相同，但需用特別軟的砂輪、較低的磨削用量和極小的ap（1～2μm），以及仔細(xì)過濾的冷卻潤(rùn)滑液①適用范圍廣，其表面粗糙度Ra可達(dá)0.012～0.006μm②能夠部分地修正上道工序留下的形狀誤差和位置誤差③生產(chǎn)效率高，可配備自動(dòng)測(cè)量?jī)x④對(duì)機(jī)床設(shè)備精度要求很高研磨研磨套在一定壓力下與工件作復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，工件緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)磨粒起切削作用。同時(shí)，研磨劑還能與金屬表面層起化學(xué)作用。研磨余量為0.01～0.02

mm①適用范圍廣，表面粗糙度Ra可達(dá)0.025～0.006μm

②能部分糾正形狀誤差，但不能糾正位置誤差③加工簡(jiǎn)單可靠，對(duì)設(shè)備要求低④生產(chǎn)率很低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大續(xù)表光整加

工方法工作原理特點(diǎn)超精

加工工件作低速轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向進(jìn)給（或磨頭軸向進(jìn)給），磨頭帶動(dòng)磨條以一定的頻率沿工件的軸向振動(dòng)，磨粒在工件表面上形成復(fù)雜軌跡。磨條采用硬度很軟的細(xì)粒度油石。冷卻潤(rùn)滑液用煤油①適用范圍廣，表面粗糙度Ra可達(dá)0.012～0.006μm②不能糾正上道工序留下的形狀誤差和位置誤差③設(shè)備要求簡(jiǎn)單，可在普通車床上進(jìn)行④油石的質(zhì)量對(duì)加工效果的影響很大雙輪

珩磨珩磨輪相對(duì)工件軸線傾斜27～30°，并以一定壓力從相對(duì)方向壓在工件表面上。工件（或珩磨輪）沿工件軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。工件移動(dòng)時(shí)，因摩擦力帶動(dòng)珩磨輪旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。冷卻潤(rùn)滑液用煤油或油酸①不適用于帶軸肩和錐形表面的軸類零件，其表面粗糙度Ra可達(dá)0.025～0.012μm

②不能糾正上道工序留下的形狀誤差和位置誤差③設(shè)備要求簡(jiǎn)單，可用舊機(jī)床改造④工藝可靠，表面質(zhì)量穩(wěn)定⑤珩磨輪一般采用細(xì)粒度磨料自制，使用壽命長(zhǎng)⑥生產(chǎn)效率比以上3種方法都高6.1軸類零件的加工軸類零件的典型加工工藝路線為：毛坯→正火（或退火）→加工精基準(zhǔn)→粗加工→調(diào)質(zhì)→半精加工→局部表面熱處理→精加工→超精加工→檢驗(yàn)。不同的軸類零件因結(jié)構(gòu)形狀、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量、用途等因素不同，其加工工藝過程存在一定差異。本節(jié)以圖6-5所示的某動(dòng)力傳輸軸零件圖為例，來分析其加工工藝過程。6.1.3軸類零件加工工藝過程分析圖6-5某傳動(dòng)軸零件圖1．結(jié)構(gòu)工藝性分析從圖6-5所示的傳動(dòng)軸零件圖中可以看出，該軸為典型的階梯軸，最大直徑為A45mm，軸長(zhǎng)為224mm，該軸的軸徑比為。該傳動(dòng)軸的加工表面有：①3段光軸；②尺寸為M24

x1.5的普通細(xì)牙螺紋一段；③單鍵軸兩段；④尺寸均為2

x1的砂輪越程槽4條；⑤一條槽形為2

x2的螺紋退刀槽。2．技術(shù)條件分析圖6-5所示傳動(dòng)軸支承軸頸的尺寸精度為A30±0.0065mm（IT6），表面粗糙度Ra為0.4μm。支承軸頸是用來安裝支承軸承的，是該傳動(dòng)軸的裝配基準(zhǔn)面，所以它的制造精度直接影響到主軸部件的回轉(zhuǎn)精度。配合軸頸有兩段，其中一段的尺寸精度為A37±0.008（IT6），表面粗糙度Ra為0.4μm；另一段尺寸精度為A28±0.0105（IT7），表面粗糙度Ra為0.4μm，它相對(duì)于兩段尺寸為A300.0065的軸段的圓跳動(dòng)度為0.02mm。螺紋軸段用于鎖緊軸端零件。螺紋螺旋面的誤差是造成壓緊螺母端面跳動(dòng)的原因之一，因此應(yīng)控制螺紋的加工精度。若軸上壓緊螺母的端面跳動(dòng)過大，會(huì)使被壓緊的滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)的軸心線產(chǎn)生傾斜，從而引起主軸的徑向圓跳動(dòng)。鍵槽與鍵的配合為正常連接，其尺寸精度均為n9，表面粗糙度Ra均為3.2μm。熱處理工藝是調(diào)質(zhì)240～280HBS。3．主軸加工工藝過程傳動(dòng)軸的生產(chǎn)為大批量生產(chǎn)，其工藝過程如表6-2所示。工序號(hào)工序

名稱工序內(nèi)容工序簡(jiǎn)圖定位基準(zhǔn)設(shè)備1備料領(lǐng)取鍛造毛坯，其尺寸為A52×2302銑工銑端面，以保證工件總長(zhǎng)度為224mm，并鉆中心孔毛坯外圓專機(jī)3車工粗車3個(gè)階梯外圓，留后續(xù)加工余量（單邊留1.3mm）中心孔普通車床表6-2傳動(dòng)軸加工工藝過程工序號(hào)工序

名稱工序內(nèi)容工序簡(jiǎn)圖定位基準(zhǔn)設(shè)備4車工調(diào)頭，粗車另一端3個(gè)外圓，留后續(xù)加工余量（單邊留1.3mm）中心孔普通車床5熱處理調(diào)質(zhì)240～280HBW6車工研修中心孔支承軸頸車床7車工半精車3個(gè)階梯外圓，螺紋外圓車削到尺寸A24

，留磨削余量（單邊0.4mm）并倒角中心孔車床續(xù)表

工序號(hào)工序

名稱工序內(nèi)容工序簡(jiǎn)圖定位基準(zhǔn)設(shè)備8車工調(diào)頭，半精車3個(gè)階梯外圓，留磨削余量（單邊0.4mm）并倒角中心孔車床9車工車螺紋，保證螺紋尺寸M24

×1.5中心孔車床10銑工按尺寸銑兩個(gè)鍵槽支承軸頸銑床與專用夾具11車工研修中心孔支承軸頸車床續(xù)表

工序號(hào)工序

名稱工序內(nèi)容工序簡(jiǎn)圖定位基準(zhǔn)設(shè)備12磨工磨一端外圓，砂輪依靠軸肩保證尺寸42mm中心孔外圓磨床13磨工磨另一端外圓，砂輪依靠軸肩保證尺寸30mm和62mm中心孔外圓磨床14檢驗(yàn)按圖樣技術(shù)要求檢驗(yàn)續(xù)表

4．主軸加工工藝過程分析從上述主軸的加工工藝過程可以看出，在擬定主軸零件加工工藝過程時(shí)應(yīng)考慮以下共性問題。1）定位基準(zhǔn)的選擇與轉(zhuǎn)換傳動(dòng)軸加工的粗基準(zhǔn)為毛坯外圓，最常用的精基準(zhǔn)為兩中心孔。采用兩中心孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)加工各外圓表面，不僅能在一次裝夾中加工出多處外圓和端面，還可以確保各外圓軸線間的同軸度及端面與軸線的垂直度要求，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。因此，加工軸類零件時(shí)，在條件允許的情況下應(yīng)盡量采用中心孔定位。此外，為保證定位的準(zhǔn)確性，在工序轉(zhuǎn)換后，應(yīng)修研中心孔。其中，一次修研設(shè)在調(diào)質(zhì)熱處理工序之后，以防止熱處理變形對(duì)基準(zhǔn)的影響；另一次修研設(shè)在磨削工序之前，以保證磨削中有良好的定位基準(zhǔn)。2）加工階段劃分①荒加工階段，用于準(zhǔn)備毛坯②正火后，粗加工階段為銑端面、鉆中心孔、粗車外圓③調(diào)質(zhì)處理后，半精加工階段是半精車外圓、端面或錐孔④表面淬火后，精加工階段是主要表面的精加工，包括粗、精磨各級(jí)外圓、精磨支承軸頸、錐孔等圖6-5所示傳動(dòng)軸的加工可劃分為3個(gè)階段，其中，粗加工階段包含3個(gè)工序。如表6-2所示，以熱處理為界，工序2的任務(wù)是加工精基準(zhǔn)，工序3和工序4的主要任務(wù)是切除主要的加工余量。半精加工階段以研修精基準(zhǔn)為界劃分。精加工階段的工序有11～14，主要是對(duì)4段重要表面（即支承軸頸和配合軸頸各兩段）的最終加工。這一階段中除了要保證工件的尺寸精度，還必須通過夾具、定位和加工，保證零件的位置精度。3）熱處理工序的安排根據(jù)軸的功用，加工時(shí)應(yīng)安排合理的熱處理工序，以保證軸的強(qiáng)度、韌性和剛度。圖6-5所示傳動(dòng)軸的加工，其熱處理工序如表6-2中的工序5。

4）加工順序的安排正確、合理地安排加工順序，有利于保證零件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，降低產(chǎn)生成本。傳動(dòng)軸的加工工藝安排，應(yīng)體現(xiàn)以下幾個(gè)原則。軸的典型制造工藝：毛坯→預(yù)加工→粗車外圓→半精加工→精加工?；鶞?zhǔn)先行：如表6-2中工序2的工作就是加工精基準(zhǔn)，工序6和工序11是研修精基準(zhǔn)?！跋却趾缶焙汀跋戎骱蟠巍痹瓌t：尤其是在半精加工階段，一定要先加式主要表面，后加工次要表面。如表6-2中，先研修精基準(zhǔn)，然后加工處外圓表面，最后再車螺紋和銑兩個(gè)鍵槽?！盎鶞?zhǔn)統(tǒng)一”和“基準(zhǔn)重合”原則：軸類零件各表面應(yīng)盡量以中心孔定位進(jìn)行加工。此外，加工軸類零件時(shí)，還應(yīng)注意以下順序。①外圓表面的加工順序②深孔加工工序的安排③次要表面加工順序的安排6.2套類零件的加工1．套類零件的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)套類零件是機(jī)器中常見的一種零件，通常起支承或?qū)蜃饔?。圖6-6所示為幾種常見的套類零件。6.2.1概述圖6-6常見的套類零件（a）曖滑動(dòng)軸承

（b）鉆套

（c）模具導(dǎo)套（d）軸承襯套

（e）氣缸體

（f）襯套

（g）澆口套2．套類零件的技術(shù)要求套類零件的主要表面是孔和外圓，其主要技術(shù)要求如下。對(duì)無裝配要求的孔與軸，一般無同軸要求。當(dāng)孔的最終加工方法是通過將套筒裝入機(jī)座后合件進(jìn)行加工的，其套筒內(nèi)、外圓間的同軸度要求可以低一些；若最終加工是將入機(jī)座前完成，則同軸度要求較高，一般為0.01～0.05mm?？椎谋砻娲植诙萊a要求較低時(shí)取2.5～0.16μm，要求較高時(shí)取0.04μm；外圓表面粗糙度Ra取5～0.63μm。外圓是套類零件的支承面，常采用過盈配合或過渡配合與機(jī)座或箱體上的孔相連接。套筒的端面（包括凸緣端面）若在工作中承受軸向載荷，或雖不承受載荷，但在裝配加工中作為定位基準(zhǔn)時(shí)，端面與孔軸線的垂直度要求較高，一般為0.01～0.05mm。2453孔是套類零件起支承或?qū)蜃饔玫淖钪饕砻??？讖匠叽绻钜话銥镮T7～I(xiàn)T8，精密軸套的公差為IT6，要求較低的為IT9。1內(nèi)孔外圓內(nèi)孔與外圓的同軸度要求孔軸線與端面的垂直度要求表面粗糙度3．套類零件的材料與熱處理套類零件一般用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅等優(yōu)質(zhì)金屬材料制成，常用材料有45，40Cr，38CrMoAlA，18CrNiWA，HT200，HT250，H68，HRb59-1和ZcuZn25Al6等。套類零件的毛坯選擇與其材料、結(jié)構(gòu)、尺寸及生產(chǎn)批量有關(guān)。孔徑小的套筒一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采用實(shí)心鑄件；孔徑較大的套筒常選擇無縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大批量生產(chǎn)時(shí)，采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)毛坯制造工藝，既可節(jié)約用材，又可提高毛坯6.2套類零件的加工套類零件上孔的加工方法很多，有鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、拉孔、磨孔、珩磨、研磨及滾壓加工等。其中，鉆孔、擴(kuò)孔和鏜孔通常作為粗加工與半精加工方法；鉸孔、磨孔、拉孔為孔的精加工方法；珩磨、研磨及滾壓加工為孔的光整加工方法?？准庸し椒ǖ倪x擇，需根據(jù)孔徑大小、深度，以及孔的精度、表面粗糙度和零件的結(jié)構(gòu)形狀、材料而定。下面著重介紹鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔和磨孔等加工方法。6.2.2套類零件孔的加工方法

鉆孔

擴(kuò)孔

鏜孔

鉸孔

磨孔1．鉆孔鉆孔是孔加工中最常見的加工方法，一般在鉆床上進(jìn)行。鉆孔用的刀具為麻花鉆、硬質(zhì)合金鉆、扁鉆、深孔鉆等。鉆孔的特點(diǎn)是：因鉆頭處于半封閉狀態(tài)，故鉆頭散熱差、磨損嚴(yán)重；擠壓強(qiáng)烈、鉆削力大；冷卻和排屑困難；刀具剛性差；鉆孔質(zhì)量差，鉆孔精度為IT10～I(xiàn)T12，表面粗糙度Ra＞12.5μm。因此，鉆孔適用于加工次要孔（如螺栓孔）或較高精度孔的預(yù)加工。2．?dāng)U孔擴(kuò)孔是對(duì)已有孔（如已鉆、鑄、鍛的孔）的直徑進(jìn)一步擴(kuò)大的加工方法。常用于直徑為10～100mm范圍內(nèi)孔的加工。擴(kuò)孔用的刀具為擴(kuò)孔鉆、麻花鉆等。擴(kuò)孔的特點(diǎn)是：加工余量小（一般為鉆孔直徑的八分之一），進(jìn)給量稍大；排屑容易；刀具剛性好，刀齒多；加工精度比鉆孔高，尺寸精度為IT8～I(xiàn)T10，表面粗糙度Ra為6.3～12.5μm。因此，擴(kuò)孔適用于批量生產(chǎn)時(shí)孔的半精加工，以及精度要求不高的孔的最終加工。3．鏜孔鏜孔是在原有孔上進(jìn)行的加工，可以完成孔從粗加工到精加工的整個(gè)加工，是一種常用加工孔的方法。鏜孔可在多種機(jī)床上進(jìn)行，如車床、鏜床、銑床及數(shù)控機(jī)床等。鏜孔的特點(diǎn)是：鏜削加工靈活性大、適應(yīng)性強(qiáng)；孔的加工尺寸范圍大；孔的加工精度高，尺寸精度為IT6～I(xiàn)T7，表面粗糙度Ra為3.2～0.63μm；糾偏能力強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性好；對(duì)操作技術(shù)要求高。因此，鏜孔適用于短孔、盲孔、大徑孔、階梯孔、有色金屬工件孔、孔系及端面孔的加工。4．鉸孔鉸孔是孔的半精加工之后進(jìn)行精加工的手段。鉸孔的刀具為鉸刀，是定尺寸刀具。鉸刀根據(jù)其使用特點(diǎn)又分為手用鉸刀、機(jī)用鉸刀和可調(diào)鉸刀等。鉸孔的特點(diǎn)是：鉸削余量?。ù帚q為0.15～0.35mm，精鉸為0.05～0.15mm），速度低，刀具齒數(shù)多，剛性好，刀具制造精度高，鉸孔質(zhì)量好（尺寸精度為IT6～I(xiàn)T8，Ra為1.6～0.4μm），但不能糾偏。因此，鉸孔適用于小孔或中型孔的精加工。5．磨孔磨孔是孔的主要精加工方法之一，可以完成孔從粗加工到精加工的整個(gè)加工。內(nèi)孔磨削一般在磨床上進(jìn)行。普通內(nèi)孔磨削的磨削方法如圖6-7所示。（a）

（b）

（c）

（d）圖6-7普通內(nèi)孔磨床磨削方法內(nèi)圓磨削方法分為普通內(nèi)圓磨削、無心內(nèi)圓磨削（如圖6-8所示）和行星磨削（如圖6-9所示）。圖6-9行星內(nèi)圓磨削圖6-8無心內(nèi)圓磨削深孔一般是指孔的長(zhǎng)度L與直徑D之比L/D＞5的孔。其中，對(duì)于L/D=5~20

的稱為普通深孔，可用深孔刀具或接長(zhǎng)麻花鉆在車床或鉆床上進(jìn)行加工；對(duì)于L/D=20

~100的稱為特殊深孔，需用深孔刀具在深孔加工機(jī)床上進(jìn)行加工。與一般孔加工相比，深孔加工的軸線易歪斜，刀具冷卻散熱條件差，切屑排出困難，生產(chǎn)率低，加工難度大。深孔的粗加工多選用深孔鉆削或鏜削；要求較高的孔，則可采用浮動(dòng)鏜削、浮動(dòng)鉸孔等方法。6.2套類零件的加工6.2.3深孔的加工方法1．深孔鉆削單件小批生產(chǎn)中的深孔鉆削，常采用加長(zhǎng)麻花鉆在臥式車床上進(jìn)行。為了排出切屑和冷卻刀具，鉆頭每進(jìn)一段不長(zhǎng)的距離即需由孔內(nèi)退出。深孔加工中，鉆頭的這種頻繁進(jìn)退既影響鉆孔效率，又增加工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。在成批生產(chǎn)中，深孔鉆削宜采用深孔鉆頭在專用深孔機(jī)床上進(jìn)行。圖6-10（a）所示是一種內(nèi)排屑深孔鉆削示意圖，圖6-10（b）所示是一種內(nèi)排屑深孔鉆削示意圖，外排屑的結(jié)構(gòu)比內(nèi)排屑鉆頭的供液裝置簡(jiǎn)單。圖6-10深孔加工示意圖（a）內(nèi)排屑（b）外排屑2．深孔鏜削深孔鏜削與一般鏜削不同，它所采用的機(jī)床為深孔鉆床。在鉆桿上裝上深孔鏜刀頭（螺紋聯(lián)接），導(dǎo)向套可根據(jù)鏜頭尺寸更換，如圖6-11所示。圖6-11深孔鏜刀頭1—對(duì)刀塊

2—前導(dǎo)向塊

3—調(diào)節(jié)螺釘

4—后導(dǎo)向塊

5—刀體3．浮動(dòng)鏜削（浮動(dòng)鉸孔）浮動(dòng)鏜孔是鏜深孔后對(duì)孔的精加工方法，所用設(shè)備仍然是深孔鉆床，使用時(shí)只需取下深孔鏜刀頭，換上深孔鉸刀頭即可。深孔鉸刀頭如圖6-12所示，1—螺釘

2—導(dǎo)向塊

3—刀體

4—楔形板

5—調(diào)節(jié)螺母

6—鎖緊螺母

7—接頭

8—浮動(dòng)鏜刀塊圖6-12深孔鉸刀頭浮動(dòng)鏜孔的特點(diǎn)是：浮動(dòng)鏜刀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刀具磨損后可重磨并調(diào)整、刃磨方便、刀具壽命長(zhǎng)；浮動(dòng)鏜刀塊的尺寸需事先調(diào)定，切削刃經(jīng)過仔細(xì)研磨，鏜刀塊在切削時(shí)能按加工余量自動(dòng)對(duì)中，可有效地提高孔的尺寸精度增加其表面粗糙度；采用多刀和寬刀切削，減少走刀次數(shù)。浮動(dòng)鏜孔沒有糾正位置誤差的能力，因此孔的位置精度取決于上道工序的加工精度。①②③④6.2套類零件的加工6.2.4套類零件內(nèi)孔的精密加工當(dāng)套類零件內(nèi)孔的加工精度和表面質(zhì)量要求很高時(shí)，可進(jìn)一步采用精細(xì)鏜、珩磨、研磨、滾壓等光整加工方法進(jìn)行精密加工。其中，研磨多用于手工操作，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大，通常用于批量不大且直徑較小的孔；精細(xì)鏜、珩磨和滾壓的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率都較高，應(yīng)用比較廣泛。1．精細(xì)鏜（金剛鏜）精細(xì)鏜又稱金剛鏜，是對(duì)未淬火鋼、有色金屬材料和鑄鐵材料孔最主要的加工方法。精細(xì)鏜的尺寸控制可采用微調(diào)鏜刀頭，如圖6-13所示。精細(xì)鏜的刀具材料一般采用YT30，YT15，YG3X，金剛石和立方氮化硼等。精細(xì)鏜的特點(diǎn)是：加工范圍大，余量小，切削速度和精度高，尺寸精度可達(dá)到IT6級(jí)，表面粗糙度Ra可達(dá)0.06μm，圓度誤差為0.003～0.005mm。因此，精細(xì)鏜適用于套類零件上孔的終加工或珩磨和滾壓前的預(yù)加工。1—鏜桿盤2—套筒

3—刻度導(dǎo)套4—微調(diào)刀桿

5—刀片6—墊圈

7—夾緊螺釘8—彈簧

9—鍵圖6-13鏜刀頭微調(diào)裝置2．內(nèi)孔珩磨內(nèi)孔珩磨的原理與內(nèi)孔磨削原理基本相同。珩磨所用的磨具是由4～6根粒度很細(xì)的砂條組成的珩磨頭，如圖6-14（a）所示。珩磨頭作3個(gè)運(yùn)動(dòng)，即珩磨頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)和徑向加壓運(yùn)動(dòng)。這3個(gè)運(yùn)動(dòng)的組合，使砂條上的磨粒在孔表面上的切削軌跡呈交叉而不重復(fù)的網(wǎng)紋，網(wǎng)紋交叉角θ稱為切削交叉角，如圖6-14（b）所示。圖6-14珩磨原理（a）珩磨原理

（b）珩磨網(wǎng)紋軌跡3．內(nèi)孔研磨內(nèi)孔研磨的原理與外圓研磨相同。研具通常采用鑄鐵制的芯棒，芯棒表面開槽用來存放研磨劑?？籽心スに嚨奶攸c(diǎn)有：①尺寸精度等級(jí)為IT6，表面粗糙度Ra值為0.16～0.01μm；②孔的位置精度只能由前道工序保證；③生產(chǎn)率較低。為此，研磨前的孔必須經(jīng)過磨削、精鉸或精鏜等工序，力爭(zhēng)減少加工余量，提高生產(chǎn)率。對(duì)于中、小尺寸的孔，其研磨加工余量約為0.025mm。4．滾壓（或擠壓）孔的滾壓加工原理與外圓滾壓相同。由于滾壓加工效率高，近年來已采用滾壓（或擠壓）工藝來代替珩磨工藝?？捉?jīng)滾壓（或擠壓）后，精度在0.01mm以內(nèi)，表面粗糙度Ra值為0.16μm或更小，表面硬化耐磨，生產(chǎn)效率可提高數(shù)倍。滾壓對(duì)鑄件的質(zhì)量有很大的敏感性，如鑄件的硬度不均、表面疏松、有氣孔和砂眼等缺陷，對(duì)滾壓有很大的影響。套類零件由于作用、結(jié)構(gòu)形狀、材料、熱處理及尺寸不同，其工藝差別很大。按結(jié)構(gòu)形狀可大體分為短套筒和長(zhǎng)套筒兩類，它們?cè)跈C(jī)械加工時(shí)對(duì)工件的裝夾方法也有很大差別。一般情況下，對(duì)于短套筒（如鉆套），通?？稍谝淮窝b夾中完成內(nèi)、外圓表面及端面的加工，工藝過程較簡(jiǎn)單，精度容易達(dá)到。本節(jié)以長(zhǎng)套筒的加工為例（圖6-15所示的液壓缸），來介紹套類零件的加工工藝過程。6.2套類零件的加工6.2.5套類零件加工工藝分析1．結(jié)構(gòu)工藝性和技術(shù)條件分析圖6-15所示為某液壓缸，其長(zhǎng)徑比L/D=1685/90=18.72，δ=10mm，為典型的薄壁深孔件，其內(nèi)表面為工作表面。加工表面有內(nèi)、外圓柱面和內(nèi)圓錐面，材料為鋼管。技術(shù)條件上看，液壓缸兩端A82h6外圓柱是缸體的支承部位，也是裝配基準(zhǔn)，其尺寸精度為IT6，精度較高，因此加工方法可采用車、磨。內(nèi)孔是活塞工作表面，尺寸精度為H11，精度較高，且有直線度和圓柱度要求；表面粗糙度Ra為0.32μm。另外，要求缸體內(nèi)表面要有縱向刻痕。因此，內(nèi)表面是液壓缸主要的加工表面，可采用鏜、鉸、磨、拉、研磨、珩磨以及表面滾壓等方法加工。圖6-15液壓缸2．加工工藝過程圖6-15所示液壓缸的加工工藝過程如表6-3所示。工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)加工設(shè)備0備料f90mm×13mm×1694mm無縫鋼管，檢查材料牌號(hào)1車工①車f82mm外圓至f88mm②車端面及倒角③車螺紋M88×

1.5（工藝用）④調(diào)頭，車外圓至f85mm⑤切總長(zhǎng)1687mm（留余量1mm），車端面及倒角外圓柱面（搭中心架）臥式車床2深孔推鏜①半精推鏜孔至尺寸f68mm②精推鏜孔至f69.8mm③精鉸孔至f70±

0.02mm，表面粗糙度Ra為2.5μm工藝螺紋M88×

1.5，f85外圓推鏜床3滾壓用滾壓頭滾壓孔至f700+0.19mm，表面粗糙度Ra為0.32μm工藝螺紋M88×

1.5，f85外圓推鏜床4車工①車去工藝螺紋，車外圓至f82h6②車端面，鏜內(nèi)錐孔1°30′，車R7槽③調(diào)頭，車外圓至f82h6④車端面，以確保總長(zhǎng)為1685mm⑤鏜內(nèi)錐孔1°30′，車R7槽外圓、內(nèi)孔臥式車床5檢驗(yàn)表6-3液壓缸加工工藝過程3．加工工藝分析1）主要表面及其加工方案確定套類零件加工時(shí)的主要工藝問題是在保證內(nèi)孔、外圓的尺寸精度和形狀精度的前提下，如何保證外圓與內(nèi)孔的同軸度，以及端面與內(nèi)孔（或外圓）軸線的垂直度。套類零件加工時(shí)，根據(jù)內(nèi)、外表面的重要性，有以下兩種加工工序。12外表面是最重要表面：其加工是以外圓為最終加工方案，其工藝路線為：外圓粗加工→內(nèi)孔粗加工、精加工→外圓最終精加工。內(nèi)孔是最重要表面：其加工是以內(nèi)孔為最終加工方案，其工藝路線為：內(nèi)孔粗加工→外圓粗加工、精加工→內(nèi)孔最終精加工。2）定位分析由零件的技術(shù)條件可知，套筒零件內(nèi)、外表面的同軸度，以及端面與孔軸線的垂直度均有較高要求，為保證這些要求，在工藝上應(yīng)采取以下措施。①粗車階段主要采用“一夾一頂”方式定位，即三爪卡盤夾一端，大頭頂尖頂另一端。車端面、倒角和總長(zhǎng)時(shí)，三爪卡盤夾一端，并搭中心架進(jìn)行輔助定位，可初步保證內(nèi)、外圓的同軸度。②精加工階段采用了先終加工內(nèi)孔，然后以外圓和內(nèi)孔（或內(nèi)錐面）組合定位加工外圓，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一、基準(zhǔn)重合和互為基準(zhǔn)原則，最終保證加工要求。3）加工階段劃分從表6-3中可知，該液壓缸的外表面采用了“粗車→精車”的加工工藝；內(nèi)表面采用了“推鏜→精鏜→精鉸→滾壓”的加工工藝。從整個(gè)工藝過程上看，液壓缸加工中沒有明顯的加工階段劃分，但在外圓與內(nèi)孔各自的加工上是有區(qū)分的。這樣安排加工工序的原因在于：①能保證零件表面相互位置精度（同軸度、垂直度）；②體現(xiàn)了工序集中的加工原則。4．提高表面質(zhì)量和防止變形的措施1）提高主要表面的表面粗糙度由圖6-15可知，液壓缸內(nèi)孔表面的尺寸精度要求雖然不是太高，但為了保證工作時(shí)的密封性，加工上采用“半精推鏜→精推鏜→精鉸（浮動(dòng)鏜刀鏜孔）”，最后采用滾壓頭滾壓孔，以降低其表面粗糙度。2）套類零件的長(zhǎng)孔加工及防變形措施由圖6-15可知，該液壓缸的孔壁薄，加工中會(huì)因夾緊力、切削力、殘余應(yīng)力和切削熱等因素的影響而產(chǎn)生變形。為了防止此類變形，在工藝上應(yīng)采用以下措施。①為了減少切削力與切削熱的影響，粗、精加工應(yīng)分開進(jìn)行，使粗加工產(chǎn)生的變形在精加工中得到糾正。1②零件采用“一夾一托”的裝夾方式，用中心架托住零件外廓，不僅定位穩(wěn)固，還增加了工件的剛性，提高加工過程中的穩(wěn)定性。2③采取工件旋轉(zhuǎn)，刀具僅作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的方式。3④采用較大主偏角的推鏜刀切削，使切削力在軸向上。4⑤為了避免三爪卡盤直接夾在筒壁上，或增大三爪卡盤和工件間的接觸面積，可在零件的外圓與三爪卡盤之間增加襯套，或用軟卡裝夾。51．箱體類零件的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)箱體類零件是箱體部件裝配時(shí)的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器或部件中的軸、套、齒輪、軸承等零件裝配在一起，并使它們保持正確的相互位置關(guān)系，以保證機(jī)器運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性和精確性。常見的箱體有主軸箱、變速箱、進(jìn)給箱、操縱箱等。箱體類零件的加工質(zhì)量直接影響機(jī)器的工作精度、使用性能和壽命。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：6.3箱體類零件的加工6.3.1概述①大多為鑄造件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部多為空腔，箱壁薄且壁厚不均勻；②箱壁及腹腔上有多個(gè)平面和軸承孔、螺紋孔等孔系；③平面與孔系一般都有較高的加工精度和較嚴(yán)格的表面粗糙度要求，加工難度大等特點(diǎn)。支承孔應(yīng)有較高的尺寸精度及幾何形狀精度。否則，會(huì)引起軸承與孔的配合不良，進(jìn)而影響傳動(dòng)精度。箱體中用于定位的平面，應(yīng)有較高的平面度和較低的表面粗糙度值。它不僅影響各表面的定位精度及位置精度，也會(huì)影響主要孔的加工精度。2）

①同一平面（或平行平面）上的孔，要求平行度、同軸度公差。②相互垂直平面上的孔，要求垂直度公差，它影響著裝配精度與運(yùn)動(dòng)精度。3）孔與平面的位置精度，要求有平行度、垂直度等。作為定位基面的平面，則會(huì)影響主要孔的加工精度。4）孔徑尺寸精度及幾何形狀精度主要平面的精度孔與平面的位置精度重要孔和主要平面的表面粗糙度會(huì)影響連接面的配合性質(zhì)及其接觸剛度。5）表面粗糙度1）孔與孔的位置精度2．箱體類零件的主要技術(shù)要求箱體類零件的主要技術(shù)要求是指孔和平面的精度、表面粗糙度等方面的要求，分為以下五項(xiàng)。3．箱體類零件的材料及毛坯箱體類零件的材料常選用灰鑄鐵，如HT200，HT250，HT300；汽車、摩托車的曲軸箱選用鋁合金作為主體材料；對(duì)一些要求較高的箱體，如坐標(biāo)鏜床的箱體，可采用耐磨合金鑄鐵，以提高鑄件質(zhì)量，如MTCrMoCu-300。箱體毛坯一般采用鑄件；汽車、摩托車的曲軸箱因生產(chǎn)批量大且毛坯的形狀復(fù)雜，常采用壓鑄毛坯。壓鑄毛坯的精度高，加工余量小，有利于機(jī)械加工。鑄造毛坯需要安排一次人工時(shí)效處理，以消除殘余應(yīng)力。對(duì)于高精度箱體或形狀特別復(fù)雜的箱體，在粗加工后還要安排一次人工時(shí)效處理，以消除粗加工造成的殘余應(yīng)力。現(xiàn)以某車床主軸箱為例，分析箱體類零件的加工工藝。圖6-16所示為某車床主軸箱箱體簡(jiǎn)圖，主要加工表面可歸納為主要平面、主要孔和其他加工部分三類。6.3箱體類零件的加工6.3.2箱體類零件工藝過程特點(diǎn)分析主要孔：包括軸承孔（f120K6，f90K6，f95K6，f62J7，f52J7，f40，f42J7，f40J7，f28H7，f25H7）等，機(jī)床主軸孔的尺寸公差為IT6，其余孔為IT6～I(xiàn)T7。主要平面：包括安裝底面B，C；軸承孔的端面E，F(xiàn)，D；箱蓋的對(duì)合面A。其他加工部分：包括聯(lián)接孔、螺紋孔以及孔的凸臺(tái)面等。圖6-16某車床主軸箱1．箱體類零件機(jī)械加工工藝過程某主軸箱小批生產(chǎn)加工工藝表如表6-4所示，大批生產(chǎn)加工工藝表如表6-5所示。序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)加工設(shè)備0生產(chǎn)準(zhǔn)備領(lǐng)取毛坯，檢查合格印，檢查批號(hào)1熱處理時(shí)效處理2漆工漆底漆3鉗工以主軸孔中心為基準(zhǔn)，劃A，C，D，E面加工線4銑削粗銑、精銑頂面A按線找正立式銑床5銑削粗銑、精銑B，C面及側(cè)面D頂面A并校正主軸線立式銑床6銑削粗銑、精銑端面E，F(xiàn)B，C面立式銑床7鏜削粗鏜、半精鏜各縱向孔B，C面臥式鏜床8鏜削精鏜各縱向孔B，C面臥式鏜床9鏜削粗鏜、半精鏜、精鏜各橫向孔B，C面臥式鏜床10鉗工①去毛刺②劃螺孔及次要孔位線C，D面11鉆削①鉆螺紋底孔，攻絲

②鉆、擴(kuò)各次要孔C，D面并按線找正搖臂鉆床12鉗工①去毛刺②清洗13檢驗(yàn)表6-4某主軸箱小批生產(chǎn)工藝規(guī)程表6-5某主軸箱大批生產(chǎn)工藝過程6銑削銑導(dǎo)軌面B，C同上立式銑床7磨削磨頂面A導(dǎo)軌面B，C平面磨床8鏜削粗鏜各縱向孔頂面A及孔

臥式鏜床9鏜削精鏜各縱向孔臥式鏜床10鏜削精鏜主軸孔Ⅰ臥式鏜床11鏜削加工橫向孔及各面上的次要孔臥式鏜床12磨削磨B，C導(dǎo)軌面及前面D導(dǎo)軌磨床13鉆削將

及

均擴(kuò)鉆至f8.5，攻螺紋

C，D面，并按線找正搖臂鉆床14鉗工去毛刺、倒角、清洗15檢驗(yàn)序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)加工設(shè)備0生產(chǎn)準(zhǔn)備領(lǐng)取毛壞，檢查合格印，檢查批號(hào)1熱處理時(shí)效2漆工漆底漆3銑削粗銑、精銑頂面AⅠ孔與Ⅱ孔立式銑床4鉗工①劃螺孔

位置線②鉆底孔

③鉆、擴(kuò)、鉸

，Ra1.6μm的工藝孔頂面A及外形搖臂鉆床5銑削銑兩端面E，F(xiàn)及前面D頂面A及孔

立式銑床2．機(jī)械加工工藝過程分析1）技術(shù)要求分析該主軸箱的導(dǎo)軌面B，C是主軸箱的裝配基準(zhǔn)，其表面粗糙度Ra值為0.8μm；主軸孔I（A120K6，A95K6，A90K6）是支承主軸軸承的裝配基準(zhǔn)，精度要求最高，也是縱向孔系中最主要的加工表面。2）定位分析小批生產(chǎn)中，粗