箱体零件孔系加工

1、模块十二 箱体零件加工任务2 箱体零件孔系加工01020304镗削工艺概述镗床的分类及应用镗刀与镗模目目 录录精密机械制造基础孔系类型与加工方案确定引言 由于安装和传动需要，在箱体上设计有较多的平行孔系和交叉孔系,这些孔系有较高的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度要求，尤其位置度要求很高，一般用镗床进行加工。 镗削是工件安装在工作台上，刀具随镗床主轴作回转切削运动（主运动）。进给运动根据机床类型不同，由主轴进给或工作台进给。 精密机械制造基础例如图例如图4-23是卧式镗床的是卧式镗床的外观图，它由主轴箱外观图，它由主轴箱1、立柱立柱2、前支架、前支架3、平旋盘、平旋盘4、径向刀架、径向刀架5、主轴

2、、主轴6、工作台工作台7、上滑座、上滑座8、下滑、下滑座座9、床身、床身10、前支架、前支架11和后立柱和后立柱12等部分组成。等部分组成。加工时，刀具安装在主轴加工时，刀具安装在主轴6或主旋盘或主旋盘4上，由主轴箱上，由主轴箱获得各种转速和进给量。获得各种转速和进给量。主轴箱沿前立柱导轨可以主轴箱沿前立柱导轨可以上下移动，以适应不同高上下移动，以适应不同高度工件的加工要求。工件度工件的加工要求。工件安装在工作台上，可随下安装在工作台上，可随下滑座、上滑座一起作纵向滑座、上滑座一起作纵向或横向移动。或横向移动。 在此放入图片精密机械制造基础1.主轴箱 2.立柱 3.前支架 4.平旋盘 5.径向

3、刀架 6.主轴7.工作台 8.上滑座 9.下滑座 10.床身 11.前支架 12.后立柱图图4-23 卧式镗床卧式镗床一、镗削工艺概述1.镗削加工工艺范围 精密机械制造基础(a)镗小孔 (b)镗大孔 (c)车端面 (d)钻孔 (e)铣平面 (f)铣成型面 (g)(h)加工螺纹图图4-24 镗床的主要加工方法镗床的主要加工方法 镗削加工工艺范围是镗削工件上尺寸精度和位置精度较高的孔和孔系，特别适于多孔的箱体类零件的加工，此外，还可以用铣刀加工平面及各种沟槽；进行钻孔、扩孔、铰孔；加工大端面及短外圆柱面，加工内外环形槽及内外螺纹等，如图4-24所示。2.镗削的特点 精密机械制造基础图图4-25 4

4、-25 采用镗削加工的箱体采用镗削加工的箱体a、镗削主要是加工外型复杂的大型零件上直径较大的孔及孔系以及位置精度要求较高的孔和孔系。如机座、箱体、支架等，如图4-25所示。b、镗削加工灵活性大，适应性强，除加工孔外，还可以车外圆、车端面、铣平面。加工尺寸可以大亦可小。c、镗削加工能获得较好的精度和较小的粗糙度，可达IT8IT7，Ra值为1.6m0.8m。d、镗削加工操作技术要求较高，生产率低。要保证工件的尺寸精度和表面粗糙度，除取决于所用的设备外，更主要的是与工人的技术水平有关，同时花在机床、刀具上的调整时间亦较多。镗削加工时参加工作的切削刃少，所以一般情况下，镗削加工生产效率较低。若使用镗模

5、可以提高生产率，但一般用于大批量生产。二.镗床的分类及应用 1.镗床分类 镗床根据结构特点、加工精度、自动化程度等大致分四类，普通镗床、坐标镗床、专用镗床、数控镗床。其中普通镗床的控制精度为0.02mm0.1mm，坐标控制是由百分表测杆装置块规实现的，通常用于对箱体等大型零件上的孔及面加工，如普通卧式镗床、普通立式镗床、普通铣镗床、转塔式镗（铣、钻）床等。而专用镗床是专门加工某一类工件的镗床，主要用于大批量生产的工业部门，如汽车、拖拉机等生产部门。数控镗床是一种由电子计算机控制的镗床，具有加工精度高、效率高，自动化程度高等特点。自动换刀数控铣床（也叫加工中心），具有自动换刀和程序控制功能，完成

6、转位及定位、主轴转速和进给量的变换，工件一次装夹就可完成多面的铣削及钻、扩、镗孔各种工序的加工精密机械制造基础 精密机械制造基础表4-7 镗床的名称、类、组、型号及主参数分类表（部分）组型号机床名称主参数折算 系 数主参数第二主参数深孔镗床20212223深孔钻镗床深孔镗床1/1001/100最大镗孔深度最大镗孔深度最大镗孔直径最大镗孔直径坐标镗床40414246单柱坐标镗床双柱坐标镗床卧式坐标镗床1/101/101/10工作台工作面宽度工作台工作面宽度工作台工作面宽度工作台工作面长度工作台工作面长度工作台工作面长度立式镗床505152535455立式镗床转塔式钻镗床坐标立式钻镗床转塔式镗铣床

7、1/101/101/101/10最大镗孔直径最大镗孔直径最大镗孔直径最大镗孔直径最大镗孔深度最大镗孔深度最大镗孔深度最大镗孔深度卧式镗床60616263646566676869卧式镗床落地镗床卧式镗铣床卧式坐标镗铣床铇台式卧式镗床加大工作台横向行程卧式镗床转塔卧式镗铣床落地镗铣床1/101/101/101/101/101/101/101/10主轴直径主轴直径工作台工作面宽度主轴直径主轴直径主轴直径最大镗孔直径镗轴直径工作台工作面长度轴数铣轴直径金刚镗床707172单面卧式金刚镗床双面卧式金刚镗床立式金刚镗床1/101/101/10工作台工作面宽度工作台工作面宽度最大镗孔直径工作台工作面长度工作

8、台工作面长度汽车拖拉机修理用镗床8081828384镗缸机主轴瓦镗缸机连杆瓦镗缸机镗制动鼓机1/101/101/101/10最大镗孔直径最大镗孔直径最大镗孔直径最大镗孔直径最大镗孔深度最大镗孔深度最大镗孔深度精密机械制造基础例：TM6110和THK6380镗床型号的阅读方法主轴直径100mm（主参数）卧式镗床（型别）卧式（组别）精密（特性代号）镗床（类别）TM6110镗铣床（型别）卧式（组别）数控（特性代号）自动换刀（特性代号）镗床（类别）工作台面宽度800mm（主参数）THK63802.常用镗床 镗床的主要工作是用镗刀进行镗孔，此外，还可进行钻孔加工。镗床可以分为卧式镗床、坐标镗床以及金刚镗

9、床等。精密机械制造基础a、卧式镗床 卧式镗床因其工艺范围广泛而得到普遍使用，尤其适应大型、复杂的箱体类零件精度要求高的镗孔加工。卧式镗床除镗孔外，还可车端面、铣平面、车外面、车螺纹及钻孔等。零件可在一次安装中完成大量的加工工序，卧式镗床的外形如之前图4-23所示，主轴箱1可沿前立柱2的导轨上下移动。在主轴箱中，装有镗杆6、平旋盘4、主运动和进给运动变速传动机构和操纵机构。精密机械制造基础b、坐标镗床 坐标镗床是一种高精密机床，主要用于镗削高精度的孔，特别适用于加工相互位置精度很高的孔系，如钻模、镗模等的孔系，由于机床上具有坐标位置的精密测量装置，加工孔时，按直角坐标来精密定位，所以称为坐标镗床

10、。 坐标镗床有立式的，也有卧式的，立式坐标镗床适用于加工轴线与安装基面垂直的孔系和铣削顶面；卧式坐标镗床适宜于加工与安装基平行的孔系和铣削侧面。立式坐标镗床还有单柱、双柱之分。图4-26即为立式单柱坐标镗床。 图图4-26 4-26 立式单柱坐标镗床立式单柱坐标镗床精密机械制造基础c、数控自动换刀镗床 数控自动换刀镗床又称“加工中心”。机床除了具有数字程序控制装置来控制其自动工作外，其最大的特点是机床有能储存数十把刀具的刀库，以及自动换刀的机械手。加工前按照工件工艺过程编好程序，加工时由数字程序控制装置控制机床进行切削加工、换刀，以及全部工作循环。由于刀库可储存各种刀具，能对工件依次进行钻、扩

11、、铣、镗、铰和攻螺纹等加工，故适用于加工工序多的复杂箱体工件。当工件更换时，只需更换程序和刀库中的刀具，机床调整较方便，自动化程度高，特别适应中小批量生产。 三、镗刀与镗模1.镗刀 镗刀是在车床、镗床，自动机床以及组合机床上使用的孔加工刀具。镗刀种类很多，按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀。 精密机械制造基础（1）单刃镗刀 它适用于孔的粗、精加工。单刃镗刀的切削效率低，对工人操作技术要求高。加工小直径孔的镗刀通常作成整体式，加工大直径孔的镗刀可作成机夹式。如图4-27所示为机夹式单刃镗刀。它的镗杆可长期使用，可节省制造镗杆工时和材料。镗刀头通常作成正方形或圆形。正方形镗刀头的强度与刚度是直径

12、与其边长相等的圆形刀头的80100，故在实际生产中都采用正方形镗刀头。精密机械制造基础图图4-27 机夹式单刃镗刀机夹式单刃镗刀精密机械制造基础 此外， 镗杆不宜太细太长，以免切削时产生振动。镗杆、镗刀头尺寸与镗孔直径的关系见下表。 表表4-8 4-8 镗杆与镗刀头尺寸镗杆与镗刀头尺寸/mm/mm工件孔径322840505170718586100101140141200镗杆直径243240506080100镗刀头直径或长度8101216182024 为了使镗刀头在镗杆内有较大的安装长度，并具有足够的位置安置压紧螺钉和调节螺钉，在镗盲孔或阶梯孔时，镗刀头在镗杆上的安装倾斜角一般取10o45o；镗

13、通孔时取=0o，以便于镗杆的制造。通常压紧螺钉从镗杆端面或顶面来压紧镗刀头，如图4-27所示。在设计盲孔镗刀时，应使压紧螺钉不影响镗刀的切削工作。在镗杆上可设置调节螺钉来调节镗刀伸出长度。精密机械制造基础（2）微调镗刀 单刃镗刀尺寸调节较费时间，调节精度也不易控制。随着生产的发展需要，出现了许多新型的微调镗刀。如在坐标镗床，自动线和数控机床上使用的一种微调镗刀。它具有结构简单、制造容易、调节方便、调节精度高等优点，如图4-28所示为微调镗刀结构。调节时，先将拉紧螺钉松开，旋转带刻度的调整螺母，使镗刀达到要求尺寸，再旋紧拉紧螺钉即可。图图4-284-28微调镗刀微调镗刀精密机械制造基础（3）双刃

14、镗刀常用的有固定式镗刀块和浮动镗刀。a、固定式镗刀块 高速钢固定式镗刀块如图4-29所示，也可制成焊接式或可转位式硬质合金镗刀块。固定式镗刀块用于粗镗或半精镗直径大于40mm的孔。工作时，镗刀块可通过楔块或者在两个方向倾斜的螺钉等夹紧在镗杆上。安装后，镗刀块相对轴线的不垂直、不平行与不对称，都会造成孔径扩大，所以，镗刀块与镗杆上方孔的配合要求较高，方孔对轴线的垂直度与对称度误差不大于0.01mm。图图4-29 4-29 固定式镗刀固定式镗刀精密机械制造基础b、浮动镗刀 镗孔时，浮动镗刀装入镗杆的方孔中，不需夹紧，通过作用在两侧切削刃上的切削力来自动平衡其切削位置，因此它能自动补偿由刀具安装误差

15、、机床主轴偏差而造成的加工误差，能获得较高的公差等级(IT7IT6)。浮动镗刀可分为整体式、可调焊接式和可转位式。 整体式 通常用高速钢制作或在45钢刀体上焊两块硬质合金刀片。制造时直接磨到尺寸，不能调节，适用于零件品种规格多，批量小，生产周期短的加工。精密机械制造基础可转位式 如图4-30b所示为可转位式浮动镗刀，压块靠专用调节螺钉2顶紧定位，刀片承受切削力时不会松动。硬质合金刀片的切削刃磨损后，可转位后继续使用。当刀片上的两刃都磨损后可进行重磨。只需旋松螺钉2、4，便可方便地装卸刀片、调节直径尺寸，一般调节范围在1mm6mm内。可调焊接式 如图4-30a所示，调节尺寸时，稍微松开紧固螺钉2

16、、旋转调节螺钉3推动刀体，就可增大尺寸，一般调节量为3mml0mm。图图4-30 浮动镗刀浮动镗刀2.镗模 镗模又称镗床夹具，与钻床夹具相似，除有一般元件外，也采用了引导刀具的镗套。镗套按照工件被加工孔系的坐标布置在一个或几个专门的零件即导向支架(镗模架)上。镗模主要用于保证箱体工件孔及孔系的加工精度。 精密机械制造基础（1）镗床夹具结构 对于不同的工件、不同的镗床，镗模的结构也不尽相同， 但其基本结构组成是一致的。精密机械制造基础a、镗套 镗套的结构形式和精度直接影响到被加工孔的精度和表面粗糙度。常用的镗套有以下两类： 固定式镗套 回转式镗套 精密机械制造基础固定式镗套 如图4-31所示即为

17、固定式镗套，它与快换钻套相似，加工时镗套不随镗杆运动。A型不带油杯和油槽，靠镗杆上开的油槽润滑；B型则带油杯和油槽，使镗杆和镗套之间能充分地润滑，从而减小镗套的磨损。固定式镗套的优点是外形尺寸小，结构简单，精度高，但易磨损，只适用于低速镗孔。一般摩擦线速度V0.3m/s。 图图4-31 固定式镗套固定式镗套 精密机械制造基础回转式镗套 回转式镗套随镗杆一起转动，镗杆与镗套之间只有轴向相对移动，无相对转动，减少了摩擦。也不会因摩擦发热出现“卡死”现象，适于高速镗孔。回转式镗套又可分为滑动式回转镗套和滚动式回转镗套两种，其结构如图4-32所示。图图4-32回转式镗套回转式镗套精密机械制造基础b、镗

18、杆 图4-33为用于固定式镗套的镗杆导向部分结构。当镗杆导向部分直径d50mm时，镗杆常采用整体式结构。图4-33(a)为开油槽的镗杆镗杆与镗套接触面积大，磨损大。若切屑从油槽内进入镗套，会出现“卡死”现象。图4-33(b)、(c)为有较深直槽和螺旋槽的镗杆，这种结构可减少镗杆与镗套的接触面积沟槽内有定的存屑能力可避免“卡死”现象。当d50mm时，采用图4-33(d)所示的镶条结构。镶条宜选用摩擦系数小和耐磨的材料。 图图4-33用于固定镗套的镗杆导向部分结构用于固定镗套的镗杆导向部分结构 精密机械制造基础 图4-34为用于回转镗套的镗杆引进结构，图4-34(a)在镗杆前端设置平键键下装压缩弹

19、簧，键的前部有斜面，适用于开有键槽的镗套。无论镗杆以何位置进入镗套，平键均能自动进入键槽，带动镗套回转。图4-34(b)所示镗杆上开有键槽，其头部做小于45的螺旋引导机构。 图图4-34 用于回转镗套的镗杆引进结构用于回转镗套的镗杆引进结构 精密机械制造基础c、浮动接头 双支承镗模的镗杆均采用浮动接头与机床主轴连接。图4-35所示，镗杆1上拨销3插入接头体2的槽中，镗杆与接头体间留有浮动间隙，接头体的锥柄安装在主轴锥孔中。主轴的回转可通过接头体、拨销传给镗杆。图图4-354-35浮动接头浮动接头精密机械制造基础d、镗模支架 支架是镗模的主要零件之一，供安装镗套和承受切削力用。要求有足够的刚性和

20、稳定性，在结构上一般要有较大的安装基面和设置必要的加强筋。支架上不允许安装夹紧机构或承受夹紧应力，以免支架产生变形而破坏精度。支架的典型结构和尺寸可参考表4-9。 表表4-9 镗模支架的典型结构和尺寸镗模支架的典型结构和尺寸/mm精密机械制造基础e、底座 镗模底座要承受包括工件、镗杆、镗套、支架、定位元件和夹紧装置等在内的全部质量，以及加工过程中的切削力，因此，底座要有高的刚度、高的强度。一般镗模底座的壁厚较厚，且底座内腔设计有十字形加强筋，底座的典型结构和尺寸见表4-10所示。表表4-10 底座的典型结构和尺寸底座的典型结构和尺寸/mm （2）双支承镗模 双支承镗模上有两个引导镗杆的支承，镗

21、孔的位置精度由镗模保证，不受机床主轴精度的影响。 精密机械制造基础a、前后双支承镗模 如图4-36所示的镗削车床尾架孔镗模，镗模的两个支承分别设置在刀具的前方和后方，镗杆9和主轴间通过浮动接头10连接。镗模支架1上装有浮动回转镗套2，用以支承和引导镗杆。图图4-36 镗削车床尾架孔镗模镗削车床尾架孔镗模 精密机械制造基础b、后双支承镗模 如图4-37所示为后双支承镗孔示意图，二支承设置在刀具的后方，为保证镗杆的刚度，镗杆的悬伸量L15d；为保证镗孔精度，两个支承的导向长度L(1.251.5)L1，后双支承镗模可在箱体的一个壁上镗孔或镗不通孔。此类镗模便于装卸工件、刀具，也便于观察和测量。 图图

22、4-37 4-37 后双支承镗模后双支承镗模精密机械制造基础（2）单支承镗模 这类镗模只有一个导向支承，镗杆与主轴采用固定连接。安装镗模时，应使镗套轴线与机床主轴轴线重合。主轴的回转精度将影响镗孔精度。根据支承相对刀具的位置，单支承镗模又可分为以下两种。 一种为前单支承镗模。如图4-38所示，镗模支承设置在刀具的前方。另一种为后支承承镗模。如图4-39所示，镗模支承设置在刀具的后方。 图图4-38 4-38 前单支承镗模前单支承镗模图图4-39 后单支承镗模后单支承镗模 四、孔系类型与加工方案确定 箱体上一系列有相互位置精度要求的孔称为孔系。孔系可分为平行孔系、同轴孔系和交叉孔系。孔系加工是箱

23、体加工的关键。根据箱体批量的不同和孔系精度要求的不同，所用的加工方法也不一样，下面分别讨论。 精密机械制造基础1.平行孔系加工方法 平行孔系的主要技术要求为：各平行孔中心线之间及孔中心线与基准面之间的尺寸精度和相互位置精度。生产中常采用以下几种方法保证孔系的位置精度。（1）用找正法加工孔系 找正法的实质是在通用机床上（如铣床、普通镗床），依据操作者的技术，并借助一些辅助装置去找正每一个被加工孔的正确位置。根据找正的手段不同，找正法又可分为划线找正法、量块心轴找正法、样板找正法等。 精密机械制造基础精密机械制造基础划线找正法 加工前先在毛坯上按图纸要求划好各孔位置轮廓线，加工时按划线找正进行加工

24、。这种方法所能达到的孔距精度一般为0.5mm左右。此法操作设备简单，但操作难度大，生产效率低，加工精度低并受操作者技术水平和采用的方法影响较大，故仅适于单件小批生产。 心轴量块找正法 如图4-40所示。将精密心轴分别插入机床主轴孔和已加工孔中，然后用一定尺寸的块规组合来找正心轴的位置。找正时，在量块与心轴之间要用厚薄规测定间隙，以免量块与心轴直接接触而产生变形。此法可达到较高的孔距精度（0.3mm），但只适用于单件小批生产。精密机械制造基础图图4-41 4-41 样板找正样板找正样板找正法 如图4-41所示。将工件上的孔系复制在10 mm20mm厚的钢板制成的样板上，样板上孔系的孔距精度较工件

25、孔系的设计孔距精度高（一般为0.01 mm0.03mm），孔径较工件的孔径大，以便镗杆通过；孔的直径精度不需要严格要求，但几何形状精度和表面粗糙度要求较高，以便找正。使用时，将样板装于被加工孔的箱体端面上（或固定于机床工作台上），利用装在机床主轴上的百分表找正器，按样板上的孔逐个找正机床主轴的位置进行加工。 该方法加工孔系不易出差错，找正迅速，孔距精度可达0.05mm，工艺装备也不太复杂，常用于加工大型箱体的孔系。精密机械制造基础（2）用镗模加工孔系 如图4-42所示，工件装夹在镗模上，镗杆被支承在镗模的导套里，由导套引导镗杆在工件上正确位置镗孔。图图4-42 4-42 镗模法加工孔系镗模法加

26、工孔系 镗杆与机床主轴多采用浮动连接，机床精度对孔系加工精度影响较小，孔距精度主要取决于镗模的精度，因而可以在精度较低的机床上加工出精度较高的孔系；镗杆刚度大大地提高，有利于采用多刀同时切削；定位夹紧迅速，不需找正，生产效率高。因此不仅在中批生产中普遍采用镗模技术加工孔系，就是在小批生产中，对一些结构复杂、加工量大的箱体孔系，采用镗模加工也是合算的。 精密机械制造基础（3）用坐标法工孔系 坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣床等设备上，借助于精密测量装置，调整机床主轴与工件间在水平和垂直方向的相对位置，来保证孔心距精度的一种镗孔方法。 采用坐标法加工孔系时，要特别注意选择基准孔和镗孔顺序，否则，坐标尺寸累积误差会影响孔距精度。基准孔应尽量选择本身尺寸精度高、表面粗糙度值小的孔（一般为主轴孔），这样在加工过程中，便于校验其坐标尺寸