镗削加工

镗削加工教师：孙敏开封大学机电工程学院§1镗床§2镗刀§3镗床夹具图10-1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10—床身11—下滑座12—上滑座一、卧式铣镗床第一节镗床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。T68卧式镗床系统图（含子系统图）上滑座T68卧式镗床床身下滑座带轮工作台后支架平旋盘镗主轴后立柱径向刀架立柱主轴箱横向进给纵向进给主电机进给电机轴向进给及旋转径向进给旋转(并带动刀架)用平旋盘时鏜杆可缩回去垂直进给图10-2卧式铣镗床的典型加工方法图10-2所示为卧式铣镗床的几种典型加工方法：图10-2a）所示为用装在镗轴上的悬伸刀杆镗孔，图10-2b）所示为利用长刀杆镗削同一轴线上的两孔，图10-2c）所示为装在平旋盘上的悬伸刀杆镗削大直径的孔，图10-2d）所示为用装在镗轴上的端铣刀铣平面，图10-2e）和f）所示为用装在平旋盘刀具溜板上的车刀车内沟槽和端面。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。图10-3立式单柱坐标镗床１—床身２—床鞍３—工作台４—立柱５—主轴箱立式单柱坐标镗床如图10-3所示。这种类型机床工作台的三个侧面都是敞开的，操作比较方便。但由于这种坐标镗床的工作台须实现两个坐标方向的移动，使工作台和床身之间层次增多，削弱了刚度。此外，由于主轴箱悬臂安装，当机床尺寸较大时，给保证加工精度增加了困难。因此，此种布局形式多为中、小型坐标镗床采用。图10-4立式双柱坐标镗床1—工作台2—横梁3、6—立柱4—顶梁5—主轴箱7—主轴8—床身（二）立式双柱坐标镗床立式双柱坐标镗床如图10-4所示，它具有由两侧立柱、顶梁和床身构成的龙门框架式结构。主轴箱5装在可沿立柱导轨上下调整位置的横梁2上，工作台1则直接支承在床身8的导轨上。镗孔的坐标位置由主轴箱沿横梁导轨横向移动和工作台沿床身导轨纵向移动来确定。立式双柱坐标镗床的主轴箱（装在龙门框架上）其悬伸距离较小，并且工作台和床身之间层次少，所以，这种坐标镗床刚度较高，承载能力较强。因此，大、中型坐标镗床常采用这种布局形式。图10-5卧式坐标镗床1—上滑座2—回转工作台3—主轴4—立柱5—主轴箱6—床身7—下滑座（三）卧式坐标镗床卧式坐标镗床如图10-5所示，其主轴水平布置，与工作台台面平行。安装工件的工作台由下滑座7、上滑座1以及可作精密分度的回转工作台2等三层组成。镗孔的坐标位置由下滑座沿床身6的导轨纵向移动和主轴箱5沿立柱4的导轨垂直移动来确定。镗孔时的进给运动，可由主轴3轴向移动完成，也可由上滑座1横向移动完成。图10-6单面卧式金刚镗床外形图三金刚镗床图10-6是单面卧式金刚镗床的外形图。机床的主轴箱固定在床身上，主轴高速旋转带动镗刀作主运动。工件通过夹具安装在工作台上，工作台沿床身导轨作平稳的低速纵向移动以实现进给运动。工作台一般为液压驱动，可实现半自动循环。主轴组件是金刚镗床的关键部件，它的性能好坏，在很大程度上决定着机床的加工质量。这类机床的主轴短而粗，在镗杆的端部设有消振器；主轴采用精密的角接触球轴承或静压轴承支承，并由电动机经皮带直接传动主轴旋转，可保证主轴组件准确平稳地运转。金刚镗床的种类很多，按其布局形式可分为单面、双面和多面；按其主轴的位置可分为立式、卧式和倾斜式；按其主轴的数量可分为单轴、双轴及多轴。第二节镗刀。一、镗削特点二、镗刀的类型及应用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。如图10-7所示的箱体。（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（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。图10-7采用镗削加工的箱体图10-8机夹式单刃镗刀a)盲孔镗孔刀b）通孔镗刀c）、d）阶梯孔镗刀二、镗刀的类型及应用（一）单刃镗刀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10-8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。镗杆、镗刀头尺寸与镗孔直径的关系见表10-1。图10-9微调镗刀1—镗刀头2—微调螺母3—螺钉4—波形垫圈5—调节螺母6—固定座套镗刀的刚性差，切削时易引起振动，所以镗刀的主偏角选得较大，以减小径向力Fp。镗铸件孔或精镗时，一般取kr=90°；粗镗钢件孔时，取kr=60°～75°，以提高刀具的耐用度。镗杆上装刀孔通常对称于镗杆轴线，因而，镗刀头装入刀孔后，刀尖一定高于工作中心，而使切削时工作前角减小，工作后角增大，所以在选择镗刀的前、后角时要相应的增大前角，减小后角。镗盲孔时，镗刀头在镗杆上倾斜53°8ˊ。微调螺母的螺距为0.5mm，微调螺母上刻线80格，调节时，微调螺母每转过一格，镗刀头沿径向移动量为mm＝0.005mm853sin80/5.0R（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如图10-10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。固定式镗刀块镗削通孔时kr取45°，镗削盲孔时kr取90°，而取5°～10°，取8°～12°，修光刃起导向和修光作用，一般取L=（0.1～0.2）dw。2.浮动镗刀(1)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。(2)可调焊接式如图10-11a所示，调节尺寸时，稍微松开紧固螺钉3、旋转调节螺钉2推动刀体，就可增大尺寸，一般调节量为3mm～10mm。它已列入国家标准，并由工具厂生产。(3)可转位式图10-11b为可转位式浮动镗刀，将刀片6套在销子5上，旋转压紧螺钉4，压块3向下移动，压块3的3°斜面将刀片楔紧在销子5上。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1mm～6mm内。图10-11硬质合金浮动镗刀a）可调焊接式1-刀体2-调节螺钉3-紧固螺钉b）可转位式1-刀体2-调节螺钉3-压块4-压紧螺钉5-销子6-刀片浮动镗刀的主偏角kr取得很小，通常取kr为1°30′～2°30′，若kr角取得过大，而使轴向力增大，从而引起镗刀在刀孔中的摩擦力过大，将失去浮动作用。镗杆上装浮动镗刀的方孔对称于镗杆中心线，因而镗刀工作时，主切削刃比工件中心线高0.5H，H为浮动镗刀刀体的厚度。由于刀体较厚，所以实际切削前角为负值；切削铜和铸铁时影响不大，而切削韧性材料时切削条件较差。所以在选择前角时，必须考虑工作前角的变化值，以保证切削轻快和加工表面质量。一般切铸件时γp取0°，切钢时取6°～8°。浮动镗刀切削时若工作后角过大，易引起振动，影响切削速度的提高。因此在选择浮动镗刀的后角时，应考虑工作时后角的变化值，以保证实际工作后角为6°。浮动镗刀工作时，其镗削用量为：vc=5m/min～8m/min；ƒ=0.5mm/r～1mm/r；ap=0.03mm～0.06mm。切钢时采用乳化油或硫化切削油，加工铸铁时采用煤油或柴油。第三节镗床夹具一、双支承镗模二、单支承镗模三、无支承镗床夹具一、双支承镗模（一）前后双支承镗模（二）后双支承镗模（三）镗套（四）镗杆（五）浮动接头（六）镗模支架和底座图10-12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-浮动接头图10-13后支座镗孔图10-21前单支承孔1.前单支承镗模图10-21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D60mm、加工长度LD的通孔。一般镗杆的导向部分直径dD。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。a)图10-22后单支承孔b)2.后单支承镗模图10-22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。当镗削D60mm、LD的通孔或盲孔时，如图10-22a）所示,可使镗杆导向部分的尺寸dD。这种形式的镗杆刚度好，加工精度高，装卸工件和更换刀具方便，多工步加工时可不更换镗杆。当加工孔长度L＝（1～1.25）D时,如图10-22b）所示,应使镗杆导向部分直径dD，以便镗杆导向部分可进入加工孔，从而缩短镗套与工件之间的距离h及镗杆的悬伸长度L1。为便于刀具及工件的装配和测量，单支承镗模的镗套与工件之间的距离h一般在20~80mm之间,常取h=（0.5~1.0）D。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10-23为镗削曲轴轴承孔的金刚镗床夹具。在卧式双头金刚镗床上，同时加工两个工件。工件以两主轴颈及其一端面在两个V形块1、3上定位。安装工件时,将前一个曲轴颈放在转动叉形块7上,在弹簧4的作用下,转动叉形块7使工件的定位端面紧靠在V形块1的侧面上.当液压缸活塞5向下运动时,带动活塞杆6和浮动压板8、9向下运动，使四个浮动压块2分别从两个工件的主轴颈上方压紧工件。当活塞上升松开工件时，活塞杆带动浮动压板8转动90°，以便装卸工件。图10-23镗削曲轴轴孔金刚镗床夹具1、3—V形块2—浮动压块4—弹簧5—活塞6—活塞杆7—转动叉形块8、9—浮动压板