内圆表面加工及设备

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1、第四章,内圆表面加工及设备,4.1内圆表面的加工,内圆表面可以在车床、钻床、镗床、拉床、磨床上进行。常用的方法有： 1.内圆表面的钻削加工 2.内圆表面的镗削加工 3.内圆表面的磨削加工 4.内圆表面的拉削加工 5.内圆表面的精整、光整加工 内圆表面的各种加工方案及其所能达到的经济加工精度和表面粗糙度见表311,4.2内圆表面的钻削加工,4.2.1 钻床 1钻床的类型及加工范围 主要类型:有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、铣钻床、 中心孔钻床 加工范围：,钻孔加工精度等级一般在IT11以下，Ra=5012.5m； 扩孔所达到的精度等级为IT9IT10，Ra=3.26.3m； 铰孔所能达到的精度等

2、级为IT6IT8，Ra=0.41.6m。,2.Z3040型摇臂钻床,Z3040型摇臂钻床适用于单件和中小批生产中大、中型零件的加工。 （1）主要技术参数 主参数为最大钻孔直径：40mm （2）主要部件及其功能,图4-2 摇臂钻床 1底座；2立柱；3摇臂；4主轴箱； 5主轴；6工作台,由底座、立柱、摇臂和主轴箱等部件组成,（3）传动系统,图4-3 Z3040型摇臂钻床的传动系统图,4.2.2 麻花钻、扩孔钻和铰刀,1.麻花钻 麻花钻用于在实体材料上加工低精度的孔,也可用于扩孔。 （1） 麻花钻的结构组成 麻花钻由工作部分、柄部和颈部三部分组成(图4-4 (a)、(b)。,图44 麻花钻结构,（2

3、）麻花钻切削部分的组成 麻花钻切削部分(图4-4 (c)由两个前刀面、两个后刀面、两个副后刀面、两条主切削刃和一条横刃组成。,（3） 麻花钻切削部分的几何角度（见图4-5）,螺旋角 前角om 后角fm 主偏角rm 锋角（顶角）2 横刃斜角,图4-5 麻花钻的主要几何角度,2. 深孔钻,深孔指孔的深度与直径比L/D5的孔。一般深孔L/D=510还可用深孔麻花钻加工，但L/D20的深孔则必须用深孔刀具才能加工。 典型的深孔刀具：适用于小直径深孔钻的枪钻，适用于中等直径的深孔加工的喷吸钻。,图4-7 喷吸钻,图4-8 扩孔钻的类型,3.扩孔钻,扩孔钻结构型式分为带柄和套式两类。如图48所示，直柄扩孔

4、钻适用范围为d320mm；锥柄扩孔钻适用范围为d7.550mm；套式扩孔钻适用于大直径及较深孔的加工，尺寸范围d20100mm，扩孔余量直径值0.54。,图48 扩孔钻类型,4. 铰刀,铰刀的工作部分包括切削部分和修光部分。切削部分呈锥形，担负主要的切削工作。修光部分用于矫正孔径、修光孔壁和导向。修光部分的后部具有很小的倒锥，以减少与孔壁之间的摩擦和防止铰削后孔径扩大。,图 4-10 铰刀的结构,铰刀常见种类,5孔加工复合刀具,（1）孔加工复合刀具的特点 生产率高 各加工表面之间获得较高的 位置精度 集中工序，降低加工成本 （2）孔加工复合刀具的类型 同类刀具复合的孔加工复 合刀具,（a）所示

5、为复合钻 （b）所示为复合扩孔钻 （c）所示为复合铰刀 （d）所示为复合镗刀, 不同类刀具复合的孔加工复合刀具,（a）所示为钻扩复合刀具 （b）所示为钻铰复合孔加工刀具 （c）所示为扩铰复合孔加工刀具 （d）所示为钻扩铰复合孔加工刀具,4.2.3内圆表面的钻削加工方法,1常用钻孔方法及注意事项 钻削通孔时，当孔快要钻通时，应变自动进刀为手动进刀。 钻不通孔时，应按钻孔深度调整好钻床上的挡块、深度标尺等。 一般钻削深孔时，钻削深度达到钻头直径3倍时，钻头就应退出排屑。 钻削直径超过30mm的大孔时，一般应分2次钻削。 钻削直径小于1mm的小孔时，开始进给力要轻，防止钻头弯曲和滑移，以保证钻孔试切

6、的正确位置。,2扩孔方法,（1）用麻花钻扩孔 扩孔前的钻孔直径为孔径的0.50.7倍，扩孔时的切 削速度约为钻孔的1/2，进给量为钻孔的1.52倍。 （2）用扩孔钻扩孔 钻孔后，在不改变工件和机床主轴相互位置的情况 下，立即换上扩孔钻进行扩孔，这样可使钻头与扩孔钻的 中心重合，使切削均匀、平稳，以保证加工精度。扩孔前 可先用镗刀镗出一段直径与扩孔钻直径相同的导向孔，这 样可使扩孔钻一开始就有较好的导向孔，而不致随原有不 正确的孔偏斜。这种方法多用于在铸孔、锻孔进行扩孔。,3铰孔,铰孔时的注意事项如下: 铰削余量要适中。粗铰余量一般为0.150.35mm，精铰余量 一般为0.050.15mm。

7、铰削精度较高。 铰削时采用较低的切削速度，并且要使用切削液。粗铰时切 削速度取0.070.17m/s，精铰时取0.0250.08m/s。 铰刀适应性很差。一把铰刀只能加工一种尺寸、一种精度要 求的孔。 铰刀与主轴之间应采用浮动连接。 机用铰刀不可倒转，以免崩刃。 手工铰孔过程中，如果铰刀被切屑卡住，不能用力扳转铰 手，以防损坏铰刀。应想办法将铰刀退出，清除切屑后，再加 切削液，继续铰削。,4.3 内圆表面的镗削加工,4.3.1 TP619型卧式铣镗床 1主要技术参数 主参数为镗轴直径：90mm 2主要部件及其功能,图4-14 TP619型卧式铣镗床 1床身；2、8立柱；3、4滑座；5工作台；6

8、镗轴；7平旋盘；9主轴箱,图4-13 卧式铣镗床的典型加工方法,3传动系统,图4-15 TP619型卧式铣镗床传动系统,（1）主运动,TP619型卧式铣镗床的主运动包括镗轴的旋转运动及平旋盘的旋 转运动，镗轴名义上有36级转速，但由于中间转速部分有13级重 复，因此，实际上镗轴只有323213=23级转速，平旋盘只有 323=18级转速。,（2）进给运动,进给运动包括镗轴轴向进给、平旋盘刀具溜板径向进给、主轴箱垂向进给、工作台纵向和横向进给及工作台圆周进给等。利用平旋盘车大端面或较大的外环槽时，需要刀具一面随平旋盘绕镗轴轴线旋转，一面随刀具溜板作径向进给运动。,4.3.2 镗刀,镗刀的分类：

9、按其切削刃的数量可分为单刃镗刀、双刃镗刀和多刃镗刀； 按其加工表面可分为通孔镗刀、盲孔镗刀、阶梯孔镗刀和端面镗刀； 按其结构可分为整体式、装配式和可调试。,图417 单刃镗刀和双刃镗刀的结构,4.3.3 内圆表面的镗削加工方法,1.垂直孔的镗削方法 （1）回转法镗垂直孔系 （2）心轴校正法镗削垂直孔系,2平行孔系的镗削方法,（1）试切法镗平行孔系,（2）坐标法镗平行孔系,（3）用镗模镗平行孔系,3多孔槽块的镗削方法,图4-21 多孔槽块的零件图,多孔槽块的工艺路线,4.4 内圆表面的磨削,内圆磨削可以在内圆磨床或万能外圆磨床上进行。 常用的磨削方法有纵向磨削法与径向磨削法。 磨削对象主要是各种

10、圆柱孔、圆锥孔、圆柱孔或圆锥孔端面以及成形内表面。 内圆磨削的尺寸精度可以达到IT6IT7级，表面粗糙度Ra0.80.2m。采用高精度内圆磨削工艺，尺寸精度可以控制在0.005 mm以内，表面粗糙度Ra 0.10.025m。,4.4.1 内圆磨削的特点：,(1)由于受到内圆直径的限制，内圆磨削的砂轮直径小，转速又受内圆磨床主轴转速的限制（一般为1000020000 r/min)，砂轮的圆周速度一般达不到3035m/s，因此磨削表面质量比外圆磨削差。 (2)内圆磨削时，直径越小，安装砂轮的接长轴直径也越小，而悬伸却较长、刚性差，容易产生弯曲变形和振动，影响了尺寸精度和形状精度，降低了表面质量，同

11、时也限制了磨削用量，不利于提高生产率。 (3)内圆磨削时，砂轮直径小，转速却比外圆磨削高得多，因此单位时间内每一磨粒参加磨削的次数比外圆磨削高，而且与工件成内切圆接触，接触弧比外圆磨削长，再加之内圆磨削处于半封闭状态，冷却条件差，磨削热量较大，磨粒易磨钝，砂轮易堵塞，工件易发热和烧伤，影响表面质量。,4.4.2 砂轮的选择,1.砂轮的尺寸选择 （1）砂轮直径的选择 砂轮直径与工件孔径应有一个适当的比值，这个比值通常在0.50.9之间。当内径较小时，可取较大比值；当内径较大时，应取较小比值。 （2）砂轮宽度的选择,2.砂轮特性的选择 （1）硬度选择 通常磨内孔的砂轮要比磨外圆的砂轮硬度要软1-2

12、级，但内孔直径小时，硬度要适当硬一些。磨削长度较长时，为避免工件产生锥度，砂轮的硬度则不可太低，一般选择JL级。 （2）粒度选择 为了提高磨粒的切削能力，同时避免工件烧伤，应选择较粗的粒度。 （3）组织选择 因内孔排屑困难，为了有较大的空隙来容纳磨屑，改善磨削区域的冷却条件，避免砂轮过早堵塞，砂轮组织要较疏松一些。,3.砂轮的安装,(1)螺纹紧固 螺纹紧固法是常用的机械紧固砂轮的方法（图423）。 (2)黏结剂紧固 磨削小孔时（15 mm以下），砂轮常用黏结剂紧固在接长轴上（图424）。,图4-23 螺纹紧固,图4-24 黏结剂紧固,(3)砂轮接长轴 为了扩大内圆磨具的适用范围，砂轮不是直接装

13、在内圆磨具的主轴上，而是将砂轮紧固在接长轴上（图425）。,图4-25 砂轮接长轴,4.4.3 工件的安装,1.用三爪卡盘装夹工件 较短工件的装夹 (a) 较长工件的装夹 (b) 盘形工件的装夹 (c) 2.用四爪卡盘装夹工件 3.用花盘装夹工件 4.用卡盘和中心架装夹工件,图4-27 较长工件的装夹,4.4.4 内圆的一般磨削方法,1.纵向磨削法 (1)光滑通孔磨削,行程长度T应根据工件长度L和砂轮在孔端的越程l计算。长度l一般取砂轮宽度B的1/31/2。越程l若过小，易形成孔中间凹的缺陷,越程l若过大，形成“喇叭口” 。,(2)光滑不通孔的磨削 光滑不通孔的磨削与通孔磨削相似，但需注意以下

14、几点： 左挡铁必须调整正确 砂轮在孔口的越程要小一些。 及时清除孔内的磨屑。 (3) 间断表面孔的磨削,图4-29 间断表面孔的磨削,2径向磨削法,与外圆径向磨削法相同。适用于工件长度不大的内孔 磨削，生产效率高。,图4-30 径向磨削法,4.5 内圆表面的拉削加工及设备,4.5.1卧式内拉床 拉床按其加工表面所 处位置，可分为内表 面拉床和外表面拉床。 按拉床的结构和布局 形式，又可分为立式 拉床、卧式拉床、连 续式拉床等。,图4-31 卧式内拉床的外形图 1床身；2液压缸；3支承座； 4滚柱；5护送夹头,4.5.2 拉刀,根据工件加工面及截面形状不同，拉刀有多种形式。常见的圆孔拉刀结构见图

15、364.,图4-33 圆孔拉刀的结构,4.5.3 拉孔的工艺特点,拉刀是一种高精度的多齿刀具，头部向尾部方向起刀齿高度逐齿递增，拉削时，拉刀同时工作的刀齿很多，在一次工作行程中就能完成粗、半精及精加工，因此生产率很高。 一般拉孔精度可达IT8IT7级，表面粗糙度可达Ra1.60.1m。拉削的主运动是拉刀的轴向移动，无进给运动，拉床结构简单，操作方便，但拉刀结构复杂，制造成本高，拉削加工多用于大批量或成批生产中。,图4-34 拉刀拉孔过程,4.6 内圆表面的精整、光整加工,4.6.1珩磨加工 珩磨孔的尺寸精度可达到IT6，圆度和圆柱度可达0.0030.005mm，珩磨后孔的表面粗糙度Ra值通常为

16、0.630.04m，有时也可达到Ra=0.020.01m的镜面。 对于产品零件质量要求很高,生产批量较大时，通常采用珩磨加工方法。,1珩磨加工的特点,图4-35 MJ4220A珩磨机床,（1）珩磨运动 珩磨是一种低速磨削，将珩磨油石用黏结剂黏结或用机械方法装夹在特制的珩磨头上，由珩磨机床（如图4-35所示）主轴带动珩磨头作旋转和上下往复运动，通过珩磨头中的进给胀锥使油石胀出，并向孔壁施加一定的压力以作进给运动，实现珩磨加工。,（2）珩磨头,珩磨头（如图4-36所示）与珩磨机主轴一般采用浮动 连接，或采用刚性连接但配以浮动夹具。 珩磨加工只能提高内孔的尺寸精度和表面粗糙度，纠 正不了内孔的位置精度。 珩磨头可以选用多条油石或超硬磨料油石（如人造金 刚石油石）,图4-36 中等孔径通用珩磨头 1本体前导向；2弹簧圈；3进给胀锥；4油石座,