机械手套筒零件内孔加工方法及选择

生产实践证明，若想获得各种尺寸精度和表面粗糙度要求的孔，必须合理地、正确地选择孔的加工方法和步骤。现将孔的常用加工方法和一般所能达到的经济精度、表面粗糙度以及合理的加工程序加以归纳。

    内孔是机械手套筒零件的主要表面，常用的加工方法有钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、拉孔、磨孔。下面简要介绍上述孔的加工方法。

    1.钻孔

    钻孔是用钻头在实体材料上预加工或终加工孔的一种常用方法，一般公差等级为IT12，表面粗糙度Ra值为50~12.5µm。钻孔直径一般不超过75mm，对于孔径超过35mm的孔宜分两次钻削，第一次钻孔直径为第二次的0.5~0.7。据统计，在一些机械加工厂中钻削加工约占全部切削加工的30%。而钻头产量约占刀具总产量的60%。由此可见，钻削加工在机器制造中的重要性。

    钻孔的方式有两种：

    (1)工件不转，刀具回转(如钻床、铣床、镗床上钻孔)。

    (2)工件回转，刀具不转(如车床上钻孔)。此方法适用于深孔加工。

    为防止钻孔时的引偏，工艺上常采用下列措施：

    (1)钻孔前先加工端面，保证端面与钻头垂直，使钻头钻入时两刃受力不会相差太大。

    (2)用中心钻或短钻头在工件表面上先预钻一个凹坑，便于钻头钻入时定心。

    (3)钻小孔或深孔时应采用较小的进给量。

    (4)钻深孔时，要注意排屑、导向和切削液的合理使用。

    2.扩孔

    扩孔是用扩孔工具扩大工件孔径的加工方法。扩孔加工的公差等级一般为IT11~IT10。表面粗糙度Ra值为6.3~3.2µm。此外，扩孔常作为精加工(如铰孔)前的准备工序，也可作为要求不高的孔的最终加工。

    扩孔加工余量一般为孔径的1/8左右。当孔径大于100mm时，扩孔应用较少，而应采用镗孔。

    3.镗孔

    镗孔是用镗削方法扩大工件的孔。镗孔是最常用的孔加工方法，可作为粗加工，也可以作为精加工，加工范围广。对于单件、小批量生产中的非标准孔、大直径孔、精确的短孔及盲孔、有色金属孔等一般采用镗孔加工。镗孔可在镗床和数控机床上加工。镗孔加工的公差等级可达到IT8~IT6，表面粗糙度Ra值为3.2~0.4µm。在单件、小批生产中，镗孔是一种较为经济的孔加工方法，因为镗孔可不必备用大量不同尺寸的扩孔钻和铰刀。此外，镗孔能校正毛坯或前一工序所造成的孔轴线垂直度和同轴度误差，以获得较高的位置精度.

    对于深孔的镗削加工，一般应使用专用镗头，利用专用镗头上的导向支承块来增加镗杆的刚度，保证孔轴线的直线度要求。

    4.铰孔

    铰孔是用铰刀从工件孔壁上切除徽量金属层，以提高其尺寸精度和减小表面粗糙度参数值的方法。它是对未淬硬孔进行精加工的一种方法。铰孔时，由于加工余量较小、切削速度较低；铰刀刀齿数多、刚性好而且制造精确；加之排屑冷却润滑条件好等特点，使铰削后的孔质量较高。孔径尺寸公差等级一般为IT9~IT7，手铰可达IT6，表面粗糙度Ra值为1.6~0.2µm。

    铰孔主要用于加工中小尺寸的孔。孔的直径范围一般为1~100mm。铰孔对于纠正孔的位置误差效果很差，因此孔的位置精度由校孔前的预加工工序保证。铰孔不宜于加工短孔和断续孔。对于深孔和较大孔的铰削，可采用浮动铰刀和深孔铰削头。

    5.拉孔

    拉孔是指用拉削方法加工工件的孔，也就是在拉床上用拉刀通过已有的孔来完成孔的精加工或半精加工的一种加工方法。拉削经济精度的公差等级一般为IT9~1T7，表面粗糙度Ra值为1.6~0.1µm，特殊情况下可达到Ra值0.05µm。拉孔的生产率较高，一般应用于大批量生产中。

    拉孔时，由于拉削力的作用，将工件端面紧靠在机床端面的支承盘上，要求工件上预加工的孔必须与端面垂直，否则会引起拉刀弯曲，破坏拉削工作正常进行。

    拉孔时，由于作用在工件上的轴向压力很大，故只能加工在孔中心线方向有足够刚度的工件。直径太大或太长的孔，拉削时都比较困难，因此拉孔的长度一般不宜超过孔径的3~4倍。

    6.磨孔

    磨孔是指用磨削方法加工工件的孔。磨孔的生产效率和经济性都不如外圆磨削，内孔磨削的工作条件较差，有以下不利因素：

    (1)砂轮直径D受到工件孔径d的限制：D=(0.5~0.9)d，尺寸较小，损耗快，需经常修正和更换，影响了生产率。

    (2)磨削速度低。砂轮直径小，即使砂轮转速已高达每分钟几万转，要达到砂轮圆周速度25~30m/s也是十分困难的。由于磨削速度低使表面粗糙度值较大。

    (3)磨孔时砂轮与工件的接触弧较外圆磨削大，因此磨削热和磨削力都比较大，磨粒易磨钝，工件容易发热烧伤。应采用较软的砂轮。

    (4)砂轮轴受到工件孔径、长度的限制，刚性差，容易产生弯曲变形和振动，从而影响了加工精度和表面质里。

    (5)切削液不易进入磨削区，磨屑不易排出，易造成砂轮塞实，影响切削性能和加工的表面质量。脆性材料为了排屑方便有时采用干磨。

尽管磨孔有以上不利因素，但仍是一种常用的精加工孔的方法。特别对淬硬的孔、锥孔、断续表面的孔和长度很短的精密孔更是主要的精加工方法。

    磨孔可以纠正磨削前加工中所产生的相互位置误差。此外，由于用同一砂轮可以加工在一定范围内不同孔径的工件，具有万能性(不必用专门的成套刀具)，所以在单件、小批量生产中，磨孔也常用来加工质量要求较高的孔。在万能内、外圆磨床上加工套筒类零件，有时还可在一次装夹中磨削具有相互位置要求的孔、外圆和端面等。从而获得较高的相互位里精度。

    除以上所述机械手套筒零件内孔的加工方法外，还有深孔加工，还可用研磨、珩磨、滚压等加工方法获得内孔的精密加工。