第9章-镗削加工

第九章镗削加工

镗床的主要功用是用镗刀镗削工件已铸出或已钻出的孔。除镗孔外，大部分镗床还可以进行铣削、钻孔、扩孔、铰孔等工作。镗床的主要类型有卧式铣镗床、坐标镗床和精镗床等。第一节镗床

一、卧式铣镗床

卧式铣镗床因其工艺范围广泛而得到普遍应用。尤其适合大型、复杂的箱体类零件的孔加工。因为这些零件孔的精度、孔间距精度、孔的轴心线之间的同轴度、垂直度、平行度等都有严格要求，如在钻床上加工难以保证精度。卧式铣镗床除镗孔以外，还可车端面、铣平面、车外圆、车螺纹等。因此，一般情况下，零件可在一次安装中完成大部分甚至全部的加工工序。图9-1所示为卧式铣镗床的外形。

图9-1卧式铣镗床１－后支架；2—后立柱；3—工作台；4—镗轴；5—平旋盘；6—径向刀具溜板；7—前立柱；8—主轴箱；9—后尾筒；9—床身；11—下滑座；12—上滑座卧式镗床具有下列工作运动：（1）镗杆的旋转主运动；（2）平旋盘的旋转主运动；（3）镗杆的轴向进给运动；（4）主轴箱垂直进给运动；（5）工作台纵向进给运动；（6）工作台横向进给运动；（7）平旋盘径向刀架进给运动；（8）辅助运动：主轴箱、工作台在进给方向上的快速调位运动，后立柱纵向调位运动，后支架垂直调位运动，工作台的转位运动。这些辅助运动由快速电机传动。图9-2卧式铣镗床的典型加工方法

二、坐标镗床

坐标镗床是一种高精度级机床，它具有测量坐标位置的精密测量装置，而且这种机床的主要零部件的制造和装配精度都很高，并有良好的刚性和抗振性。所以它主要用来镗削精密的孔（IT5级或更高）和位置精度要求很高的孔系（定位精度达0.002~0.01mm），如，钻模、镗模等的精密孔。坐标镗床的工艺范围很广，除镗孔、钻孔、扩孔、铰孔、精铣平面和沟槽外，还可进行精密刻线和划线，以及孔距和直线尺寸的精密测量等工作。坐标镗床过去主要用在工具车间作单件生产。近年来也逐渐应用到生产车间，成批地加工要求精密孔距的零件，例如，在飞机、汽车、拖拉机、内燃机和机床等行业中加工某些箱体零件的轴承孔。坐标镗床的主参数是工作台的宽度。坐标镗床按其布局和型式不同，可分为立式单柱、立式双柱和卧式等主要类型。三、金刚镗床

金刚镗床是一种高速精密镗床，因以前采用金刚石镗刀而得名。现已大量采用硬质合金刀具。这种机床的特点是切削速度很高（加工钢件=1.7～3.3m/s，加工有色合金件=5～25m/s），而背吃刀量和进给量极小（背吃刀量一般不超过0.1mm，进给量一般为0.01～0.14mm/r），因此可以获得很高的加工精度（孔径精度一般为IT6、IT7级，圆度误差不大于3～５）和表面质量（表面粗糙度一般为0.08≤Ra≤1.25）。金刚镗床在成批生产、大量生产中获得了广泛的应用，常用于加工发动机的气缸、连杆、活塞等零件上的精密孔。一、镗削特点

除了在车床、钻床上加工孔以外，用镗孔刀具在镗床上也可以加工孔。对于直径较大的孔、内成形面以及有一系列位置精度要求的孔，镗孔是主要的切削加工方法。（1）镗削可以加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件上的直径较大的孔以及有位置精度要求的孔和孔系，特别是有位置精度要求的孔和孔系，在一般机床上加工很困难，在镗床上利用坐标装置和镗模则很容易做到。（2）镗削加工灵活性大，适应性强。加工尺寸可以大亦可小，对于不同的生产类型和精度要求的孔都可以采用这种加工方法。第二节镗刀（3）镗削加工能获得较高的精度和较小的表面粗糙度。一般尺寸公差等级为IT8、IT7，Ra值为1.6～0.8。若用金刚镗床和坐标镗床则加工质量可更好。（4）镗削加工操作技术要求高，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，镗削加工生产效率低。若使用镗模可以提高生产率，但一般用于大批量生产。二、镗刀的类型及应用

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。

（一）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。图9-8为机夹式单刃镗刀，它的镗杆可长期使用，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与其边长相等的圆形刀头的80%～90%，故在实际生产中都采用正方形镗刀头。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表9-1。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δ一般取9°～45°；镗通孔时取δ=0°，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。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。（二）双刃镗刀常用的有固定式镗刀块和浮动镗刀。1.固定式镗刀块高速钢固定式镗刀块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，镗刀块相对于轴线的不垂直、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。

2.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、机床主轴偏差而造成的加工误差，能获得较高的公差等级（IT7、IT6）。加工铸件时表面粗糙度Ra0.2～0.8，加工钢件时Ra0.4～1.6，但它无法纠正孔的直线度误差和位置误差，因而要求预加工孔的直线性好，表面粗糙度值不大于Ra3.2。浮动镗刀结构简单，但镗杆上方孔制造较难，切削效率低于铰孔，因此适用于单件、小批生产加工直径较大的孔，特别适用于精镗孔径较大（d＞200mm）而深的（L/d＞5）筒件和管件孔。（三）镗刀的发展趋势随着刀具技术的不断进步，镗孔刀具逐步向机夹可转位刀具方向发展。目前孔加工刀具系统中，有各种各样的可转位镗刀。可转位镗刀的品种很多，按照切削刃多少可分：单刃镗刀、双刃镗刀和多刃镗刀（复合镗刀、成组镗刀）；按照刀具结构分：整体镗刀、模块镗刀和可调镗刀。可转位双刃镗刀在同一镗杆的径向向安装两个模块镗刀（可调镗刀）。双刃镗刀的特点是有一对对称的切削刃同时参与切削，与单刃镗刀相比，每转进给量可提高一倍，生产效率高。可转位多刃镗刀（复合镗刀、成组镗刀）根据零件上被加工孔的几何形状和工艺可能性，在同一镗杆的轴向安装两个或两个以上的可转位刀片或模块镗刀（可调镗刀），以便在同一个工序中同时完成几个不同面的加工，从而获得较高的生产率。在成批大量生产中广泛应用。

镗床夹具又称镗模，主要用于加工箱体、支座零件上的孔或孔系。它不仅在各类镗床上使用，也可在组合机床、车床及摇臂钻床上使用。镗床夹具按镗模支架在镗模上的布置形式，可分为双支承镗模、单支承镗模及无支承镗床夹具三类。第三节镗床夹具

一、双支承镗模

双支承镗模上有两个引导镗刀杆的支承，镗杆的位置精度由镗模保证，不受机床主轴精度的影响。镗刀杆与机床主轴采用浮动连接。（一）前后双支承镗模图9-12为镗削车床尾座孔的镗模，镗模的两个支承分别设置在刀具的前方和后方，镗刀杆9和主轴之间通过浮动接头9连接。工件以底面、槽及侧面在定位板3/4及可调支承钉7上定位,限制六个自由度。采用联动夹紧机构，拧紧夹紧螺钉6，压板5、8同时将工件夹紧。镗模支架1上装有滚动回转镗套2,用以支承和引导镗刀杆。镗模以底面A作为安装基面安装在机床工作台上，其侧面设置找正基面B，因此可不设定位键。

图9-12镗削车床尾座孔镗模1-镗模支架2-回转镗套3、4-定位板5、8-压板6-夹紧螺钉7-支承钉9-镗刀杆10-浮动接头（二）后双支承镗模图9-13为后双支承镗孔示意图，两个支承设置在刀具的后方，镗杆与主轴浮动连接。为保证镗杆的刚性，镗杆的悬伸量L1<5d；为保证镗孔精度，两个支承的导向长度L>（1.25~1.5）L1。后双支承镗模可在箱体的一个壁上镗孔，此类镗模便于装卸工件和刀具，也便于观察和测量。图9-13后支座镗孔

（三）镗套镗套的结构型式和精度直接影响被加工孔的精度。常用的镗套有固定式镗套和回转式镗套两类。

（四）镗杆图9-17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d<50mm时，常采用整体式结构。图9-17a为开油槽的镗杆，镗杆与镗套的接触面积大，磨损大，若切屑从油槽内进入镗套，则易出现“卡死”现象。但镗杆的刚度和强度较好。图9-17b、c为有较深直槽和螺旋槽的镗杆，这种结构可大大减少镗杆与镗套的接触面积，沟槽内有一定的存屑能力，可减少“卡死”现象，但其刚度较低。当镗杆导向部分直径d>50mm时，常采用如图9-17d所示的镶条式结构。镶条应采用摩擦因数小和耐磨的材料，如铜或钢。镶条磨损后，可在底部加垫片，重新修磨使用。这种结构的摩擦面积小，容屑量大，不易“卡死”。图9-17用于固定镗套的镗杆导向部分的结构

（五）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。（六）镗模支架和底座镗模支架用于安装镗套，其典型结构和尺寸列于表9-3中。镗模支架应有足够的强度和刚度，在结构上应考虑有较大的安装基面和设置必要的加强肋，而且不能在镗模支架上安装夹紧机构，以免夹紧反力使镗模支架变形，影响镗孔精度。表9-3镗模支架典型结构及尺寸(mm)型式BLHs1,s2

l

abcdehkI(1/2~3/5)H

(1/3~1/2)H

按工件相应尺寸取

9~2015~2530~403~520~3020~303~5II(2/3~1)H

(1/3~2/3)H

二、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。根据支承对刀具的位置，单支承镗模又可分为以下两种。1.前单支承镗模图9-21所示采用前单支承镗孔,镗模支承设置在刀具前方。主要用于加工孔径D>60mm、加工长度L<D的通孔。一般镗杆的导向部分直径d<D。因导向部分直径不受加工孔径大小的影响，故在多工步加工时，可不更换镗套。这种布置也便于在加工中观察和测量。但在立镗时，切屑会落入镗套，应设置防屑罩。2.后单支承镗模图9-22所示为采用后单支承镗孔，镗套设置在刀具的后方。用于立镗时，切屑不会影响镗套。(a)(b)图9-21前单支承孔图9-22后单支承孔三、无支承镗床夹具

工件在刚性好、精度高的金刚镗床、坐标镗床或数控机床、加工中心上镗孔时，夹具上不设置镗模支承，加工孔的尺寸和位置精度均由镗床保证。这类夹具只需设计定位装置、夹紧装置和夹具体即可。图9