自导向镗铰刀及其工艺系统
机械零件各类孔系加工工艺方法浅析
机械零件各类孔系加工工艺方法浅析作者：徐峰王艳宏来源：《中国科技博览》2019年第14期中图分类号：TP193 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）14-0067-01孔是机械零件上极为常见的特征，在许多类零件上都带有孔。
据其使用特性及作用不同，加工时的尺寸精度及表面质量大不一样，然随着三轴联动数控铣床及加工中心的不断应用，孔的加工工艺也发生着重大的变化，孔的加工不再以钻削加工为主了，取而代之的是工艺集中的复合加工工艺。
一、钻削加工1.所用刀具刀具有普通麻花钻、可转位浅孔钻、扁钻等。
在加工中心上钻孔，大多数采用普通麻花钻。
麻花钻有高速钢和硬质合金两种。
麻花钻的切削部分有两个主切削刃、两个副切削刃和一个横刃。
两个螺旋槽是切削流经的表面，为前刀面;与工件过渡表面（即孔底）相对的端部两曲面为主后刀面;与工件已加工表面（即孔壁）相对的两条刃带为副后刀面。
前刀面与主后刀面的交线为主切削刃，前刀面与副后刀面的交线为副切削刃，两个主后刀面的交线为横刃。
横刃与主切削刃在断面上投影间的夹角称为横刃斜角，横刃斜角Ψ=50°—55°;主切削刃上各点的前角、后角是变化的，外缘处前角约30°，钻心处前角接近0°，甚至是负值;两条主切削刃在与其平行的平面内的投影之间的夹角为顶角，标准麻花钻的顶角2ψ=118°。
麻花钻导向部分其导向、修光、排屑和输送切削液作用，也是切削部分的后备。
2.工艺特性钻削为孔加工中必不可少的粗加工阶段，该阶段主要考虑的是材料的去除，这一过程主要靠机床主轴的轴向应力进行切削的，所以说切屑是挤出来的，因此，以钻为主的粗加工就会有切屑缠绕与孔内壁处变形大这一结果，在这一过程中重点考虑的是解决钻尖的冷却与切屑的缠绕，也就是说，以钻为主的加工考虑的就是效率，而对孔而言，无法保证孔的加工质量，即便是用钻头自小而大扩孔，亦不能解决挤压造成的变形问题。
镗孔技术
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四、镗孔步骤及注意事项
镗刀安装
安装镗刀工作部是非常重要 的，特别是针对采用偏心原 理的工作调整，安装镗孔刀 后一定要注意观察镗刀的主 刀刃上平面,是否与镗刀头 的进给方向在同一水平面上？ 安装在同一水平面上才能保 证几个切屑刃是在正常的加 工切削角度。
注意：检查刀片安装时导向槽贴合及后刀面高度检查
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六、镗削加工影响因素
卧加悬伸镗孔
卧加悬伸镗孔采用主轴送进镗 削时，镗刀杆随主轴送进而不断悬 伸，刀杆系统因自重变化产生的绕 度不同，在加工较长内孔时，加工 孔的轴线易产生弯曲；由于悬伸长 度不断增加，刀杆系统的刚性不断 变差，在切削力的作用下，系统弹 性变形逐渐增大，影响镗孔精度， 使被加工孔的表面质量和圆柱度产 生偏差。 合理降低切削速度（转速及进给量）
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二、镗孔概述
镗孔加工标准
加工精度高。 精镗孔的尺寸精度可达IT8 ～IT7，可将孔径控制 在0.01MM精度以内。若为精细镗孔，加工的精度可达 IT7 ～ IT6； 表面质量好。 一般的镗孔，表面精糙度Ra值1.6 ～ 0.8μm。若为 精细镗孔，表面粗糙度值为Ra0.4 ～ 0.05μm。 孔位纠偏。
七、镗孔量具使用方法
测微量具原理
主标尺标定为0.5mm测 量精度范围
主标尺
微分筒标尺
微分筒标尺标定为 0.005mm～0.5mm测量 精度范围
测微量具主要应用螺旋副传动，将微分筒的转动变为测微螺杆的移 动。一般测微螺杆的螺距为0.5mm，微分同与测微螺杆连成一体， 上刻有50条等分刻线。当微分同旋转一圈时测微螺杆轴向移动 0.5mm；而当微分筒转过一格时测微螺杆轴向移动0.5/50=0.01mm 。
镗工培训课件
镗工培训课件乔杰忠张海霞目录一、镗床1、镗床特点与用途2、镗床的日常保养与维护3、镗床的结构简述及结构表示图二、镗的操作规程及操作平安事项三、镗床加工通用工艺守那么四、镗床切削用量五、镗刀1、单刃镗刀2、双刃镗刀3、复合镗刀4、微调镗刀六、卧式镗床镗削七、镗床附具1、镗刀杆2、镗刀架一、镗床1、镗床的特点与用途〔1〕镗床及其主轴系统具有较高的刚性，可以满足具有多种不同转速的加工需求；〔2〕与机床刚性相顺应的是主电机的功率，而且效率也很高；〔3〕镗床的主轴变速和进给的变速范围较大；〔4〕镗床上采用了方便的选择式单手柄变速操纵装置，此外还采用了慢速冲击装置，以便于齿轮顺利地啮合，从而使机床在开动中能迅速地变换主轴转速和进给量。
〔5〕镗床是万功用的机床，适用于机器制造业的各种孔战争面的加工。
〔6〕镗床具有平旋盘径向刀架，能加工较大的孔战争面；2、镗床的日常保养与维护〔1〕日常保养①擦净外露导轨面及任务台上的尘土②按规则润滑各部位油量契合要求③反省各手柄位置及仪表读数④空车试运转⑤将铁屑全部清扫洁净⑦擦净机床各部位，并将各部件归位〔2〕活期保养①肃清机床外表污秽、锈蚀清洗机床外壳及死角，拆洗各罩盖，要求内外清洁、无锈蚀、无油污。
②肃清导轨面磕碰毛刺③坚持传动件的清洁④反省、补齐紧固手柄、手球、螺钉⑤对导轨面，滑动面的研伤部位停止必要的修复⑥清洗刻度尺局部⑦调理V带和主轴箱夹紧拉杆⑧反省并调整平衡锤钢丝绳的紧固状况⑨擦洗平旋盘滑板及调整镶条等○10反省调整电机皮带，夹紧机构○11清洗换油，检修并改换必要磨损件○12肃清主轴锥孔毛刺○13拆洗各夹紧机构及塞铁，并调整好间隙〔3〕任务台保养①清洗任务台、光杠、丝扣，要求无油污②清洗毡垫，要求运用有效③拆下任务台，清洗反省纵横传动机构④擦洗各后轴承座、丝杠，并调整镶条间隙〔4〕润滑、冷却系统保养①反省油质，坚持良好，油量契合要求②清洗各滤油器、油线、油毡、油槽3、机床结构简述及结构表示图在机床床身右端装有固定的前立柱，其上装有主轴箱；主轴箱能在立柱导轨上上下移动。
第三章钻削与镗削工艺与装备ppt课件
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§3-2 钻削方法
1．扩孔的特点
（1）扩孔钻因中心不切削，无横刃，切削刃只做成靠边缘 的一段，避免了横刃切削所引起的不良影响。 （2）因扩孔产生的切屑体积小，不需大容屑槽，扩孔钻可 加粗钻芯，提高刚度，切削平稳。 （3）由于容屑槽较小，扩孔钻可做出较多刀齿，增强了导 向作用，一般整体式扩孔钻有3～4个主切削刃。 （4）扩孔时，切削深度较小，切屑易排出，切削阻力小。 （5）由于扩孔时的切削条件优于钻孔，因此扩孔精度可达 IT9～IT10，表面粗糙度值可达Ra3.2～12.5μm，常作为孔的 半精加工及铰孔前的预加工。
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§3-1 钻削加工工艺装备
一、钻削加工方法
钻削加工是在钻床上利用钻孔刀具进行切削的一种方法。 钻削加工时，工件固定不动，刀具随主轴旋转完成主运动，同 时沿轴线移动做进给运动。
§3-2 钻削方法
一、钻孔
1.钻削用量的选择 （1）背吃刀量ap：钻实心孔时，背吃刀量 ap是钻头直径d0的一半。
（2）进给量f：进给量是指钻头旋转一周，
沿进给方向移动的距离，单位为mm/r。
（3）钻削速度：钻削速度为钻头主切削 刃外缘处的线速度。
钻削用量选择的基本原则是：在允许范围内，尽量选择 较大的进给量f，当f受到表面粗糙度和钻头刚度的限制时， 再考虑选择较大的切削速度。
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铝合金铸造工艺简介
铝合金铸造工艺简介一、铸造概论在铸造合金中，铸造铝合金的应用最为广泛，是其他合金所无法比拟的，铝合金铸造的种类如下：由于铝合金各组元不同，从而表现出合金的物理、化学性能均有所不同，结晶过程也不尽相同。
故必须针对铝合金特性，合理选择铸造方法，才能防止或在许可范围内减少铸造缺陷的产生，从而优化铸件。
1、铝合金铸造工艺性能铝合金铸造工艺性能，通常理解为在充满铸型、结晶和冷却过程中表现最为突出的那些性能的综合。
流动性、收缩性、气密性、铸造应力、吸气性。
铝合金这些特性取决于合金的成分，但也与铸造因素、合金加热温度、铸型的复杂程度、浇冒口系统、浇口形状等有关。
(1) 流动性流动性是指合金液体充填铸型的能力。
流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。
在铝合金中共晶合金的流动性最好。
影响流动性的因素很多，主要是成分、温度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其他污染物的固相颗粒，但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力（俗称浇注压头）的高低。
实际生产中，在合金已确定的情况下，除了强化熔炼工艺（精炼与除渣）外，还必须改善铸型工艺性（砂模透气性、金属型模具排气及温度），并在不影响铸件质量的前提下提高浇注温度，保证合金的流动性。
(2) 收缩性收缩性是铸造铝合金的主要特征之一。
一般讲，合金从液体浇注到凝固，直至冷到室温，共分为三个阶段，分别为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。
合金的收缩性对铸件质量有决定性的影响，它影响着铸件的缩孔大小、应力的产生、裂纹的形成及尺寸的变化。
通常铸件收缩又分为体收缩和线收缩，在实际生产中一般应用线收缩来衡量合金的收缩性。
铝合金收缩大小，通常以百分数来表示，称为收缩率。
①体收缩体收缩包括液体收缩与凝固收缩。
铸造合金液从浇注到凝固，在最后凝固的地方会出现宏观或显微收缩，这种因收缩引起的宏观缩孔肉眼可见，并分为集中缩孔和分散性缩孔。
集中缩孔的孔径大而集中，并分布在铸件顶部或截面厚大的热节处。
分散性缩孔形貌分散而细小，大部分分布在铸件轴心和热节部位。
对深孔镗加工原理和工艺分析及刀具应用
冷加工
C刀 具
utting Tools
斜孔加工的夹具设计
汉川数控机床股份公司 （陕西汉中 723003） 张雎军
平面上的斜孔有两种情况：①在斜面上钻孔。 ②在平面上钻斜孔。它们有一个共同的特点，即孔 的中心与钻孔端面不垂直。这在没有工装保证的情 况下，就成了较困难的问题。
目前国内生产深孔镗床的厂家一般都不生产深 孔镗刀，而且生产深孔镗刀的厂家也往往不生产深 孔镗床。深孔镗刀的具体形式各有不同，但原理
R a>0.4μm，产生这种现象的原因有如下几点：①
深孔镗切削液防锈作用差，或者是加工后切削液 不清理或者清理不干净，导致加工面锈蚀，严重
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2013年 第6期
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C刀 具
utting Tools
（1）对深孔镗床的介绍 深孔镗床主要由床 身、床头箱和卡盘、托板（包括镗杆固定架）、进 给箱、中心架、授油器、镗杆支架、马达装置、冷 却系统及液压系统等部分组成，如图2所示。
都是能实现金属切削和滚压作用的组合体（见图 4）。
（a）深孔镗刀滚柱
（b）深孔镗加工示意
深孔镗床是加工圆柱形零件的专用机床，它可 以镗削通孔、阶梯孔，也可以进行光整滚压加工， 镗削方式为推镗，排屑方式采用向前排屑，在生 产中适用于大批量生产，也适用于小批量生产。 以T2235为例，其镗孔最大直径为350mm，根据床 身导轨长度及定制刀杆的长度，加工深度可达2～ 10m，加工表面粗糙度值达到R a≤0.4μm。 （2）深孔镗刀的加工原理 深孔镗的液压缸筒 内孔成形原理是由缸筒毛坯料经粗镗刀头粗镗完内 孔之后，再由深孔镗刀上的滚压体通过和缸筒高速 旋转相对运动光整成形。深孔镗滚压刀头的前部是 镗刀（也就是成形刀），它采用的是硬质合金涂层 机夹刀片，后部是采用和轴承钢类似具有高强高硬 度的多个滚柱。由于滚柱具有高强和高硬度，经过 滚压的缸筒内孔会产生冷作硬化，表面生成光滑如 镜的表面硬化层，经粗糙度仪检测，其表面粗糙度 值可达到R a＝0.1～0.08μm。而且缸筒内壁的硬化 层使得缸筒不磨损。深孔镗镗刀如图3所示。
镗工安全技术操作规程(三篇)
镗工安全技术操作规程第一章总则第一条【目的】本规程旨在规范镗工作业过程中的安全操作，减少事故发生，保障工作人员的人身安全和设备设施的完好。
第二条【适用范围】本规程适用于进行镗工作业的工作人员。
第三条【术语定义】1. 镗工：指使用铰刀等工具在工件上回转削除材料以形成一定形式的孔或槽。
2. 镗床：指用于进行镗工的专用设备，可分为手动镗床和自动镗床。
3. 镗刀：用于进行镗工的切削工具，通常为硬质合金材料制成。
第四条【操作原则】1. 安全第一，预防为主。
2. 严格遵守操作规程。
3. 勤加检查，及时发现隐患。
4. 不得擅自改变镗床工艺参数。
5. 使用合适的个人防护装备。
第二章镗工安全操作基本要求第五条【管理责任】1. 负责制定和修订本规程，并确保全体工作人员了解和遵守。
2. 建立健全镗工作业安全管理制度，加强对作业过程的监督和检查。
第六条【防护设施】1. 确保镗床的安全可靠运行，做好日常维护保养工作。
2. 安装防护罩，避免切削碎屑飞溅伤人。
3. 检查并维护防护装置的完好，不得擅自移动或拆除。
第七条【个人防护】1. 在进行镗工作业前，工作人员必须穿戴个人防护装备，如防护眼镜、耳塞、手套等。
2. 长发必须束起来，穿戴紧身衣物，避免被卷入镗刀。
3. 不得穿戴松散的衣物和首饰。
第八条【作业环境】1. 工作场所必须保持干燥、整洁，无明火和易燃物。
2. 通风设备必须正常运行，确保空气流通。
3. 避免在光线不足的环境下进行作业。
第九条【操作规程】1. 在进行镗工作业前，必须仔细检查镗床和刀具的安全状态，确保无异常。
2. 根据所镗工件的材质、形状和尺寸，选择合适的刀具和工艺参数。
3. 操作过程中，不得随意调整镗床的速度和进给，避免因过快或过慢引发危险。
4. 不得将手指或其他部位伸入工件和镗刀之间，以免被夹伤。
5. 镗床运行过程中，禁止踩踏镗床台面，不得用脚触碰运动部件。
6. 镗刀磨损过多时，必须及时更换，避免造成过大的振动和切削力。
工艺系统知识介绍
机床 刀具 夹具数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以数码表示的程序输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和工具的相对运动，使之加工出合格零件的方法。
利用数控机床完成零件数控加工的过程如图 1-1 所示。
一般来说，数控加工技术涉及数控机床加工工艺和数控编程技术两个方面：数控机床是数控加工的硬件基础，其性能对加工效率、精度等方面具有决定性的影响。
高速、高效和高精度是数控机床技术发展的目标。
零件加工程序的编制是实现数控加工的重要环节，对于产品质量的控制有着重要的作用。
特别是对于复杂零件加工，其编程工作的重要性甚至超过数控机床本身。
数控编程所追求的目标是如何更有效地获得满足各种零件加工要求的高质量数控加工程序，以便充分发挥数控机床的性能，获得更高的加工效率和质量。
由图 1-1 可见，数控编程是数控加工的重要步骤。
用数控机床对零件进行加工时，首先对零件进行加工工艺分析，以确定加工方法、加工工艺路线；正确地选择数控机床刀具和装夹方法；然后，按照加工工艺要求，根据所用数控机床规定的指令代码及程序格式，将刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转速、进给量、吃刀深度等）以及辅助功能（换刀、主轴正转/反转、切削液开/关等）编写成加工程序单，传送或输入到数控装置中，从而指挥机床加工零件。
1.2.1 切削运动和切削要素在机床上用金属切削刀具切除工件上多余的金属，从而使工件的形状、尺寸精度及表面质量都符合预定要求的加工，称为金属切削加工。
在金属切削过程中，刀具与工件必须有相对的切削运动，它是由金属切削机床来完成的。
1. 切削运动切削加工过程包含两种运动，即主运动和进给运动。
（1） 主运动。
主运动是直接切除毛坯上的金属使之变成切屑的运动，是进行切削的最基本的运动。
主运动的特点是切削加工中速度最高，消耗功率最大。
主运动的形式一般为旋转运动或直线运动。
主运动只有一个。
对于车床来说，主运动是工件的旋转运动，而铣床的主运动是机床主轴的旋转运动。
铰刀介绍
Increased tool life 增加刀具寿命
Highest precision tool producing 更高的刀具制造精度
Highest boring quality 最好的孔加工质量 Accuracy to size 精准的尺寸 Highest Surface quality 极高表面质量 Best form and positional tolerance 很好的形位公差
• Stable machine and tool 稳定的机床和刀具 • Volatile cutting data 可变的加工参数 • Internal coolant supply 有内冷供应 • Small tool runout error 小的刀具跳动 • Exact machine control system 精准的机床控制系统
KOMET DIHART AG Technology
Surface achieve 可获得的表面质量
钻孔 粗镗 精镗 铰削 磨削 珩磨
挤压成形
粗加工 = 简单粗加工 一般加工 = 正常车间加工 精加工 = 精密加工
KOMET DIHART AG Technology
High speed reaming 高速铰削
Cutting face 前刀面 Rund sharpen-chamfers 圆弧倒棱
Minor clearance surface 副后刀面
Primary clearance surface 第一后刀面 Secondarily clearance surface 第二后刀面
切削刃几何形状 (ASG) 由下列尺寸决定:
工艺系统的几何误差对加工误差的影响
2 塑性加工技术发展状况及趋势 3 精密加工和超精密加工的发展趋势和技术前沿 4 日立工具上市加工肋槽等的小直径立铣刀 5 解决线切割加工表面粗糙度差的方法 影响 1 切削加工时表面粗糙度形成的原因及其影响因素 2 刀具硬度的影响因素 3 离心力对车削加工误差影响的数学分析 4 欧元升值对德国出口影响逐步显现 5 刀具硬度的影响因素 数控机床网提供机床产品列表：数控机床|苏州宝玛|数控车床|线切割机床|数控切割机|电火花数控快走丝线切割机床|电火花数控慢 走丝线切割机床|电火花机|电火花成型机|电火花高速小孔加工机|数控铣床|加工中心，欢迎咨询订购！
以后，在加工过程中，刀具的磨损将会影响加工误差。 定尺寸刀具（如钻头、铰刀、拉刀、槽铣刀等）的制造误差及磨损误差，均直接影响工件的加工尺寸精度。 成形刀具 (如成形车刀、成形铣刀、齿轮刀具等 )的制造和磨损误差，主要影响被加工工件的形状精度。 ( 二 )夹具误差 夹具误差主要是指定位误差、夹紧误差、夹具安装误差和对刀误差以及夹具的磨损等。 ( 三 )调整误差 零件加工的每一道工序中，为了获得被加工表面的形状、尺寸和位置精度，必须对机床、夹具和刀具进行调整。而采用任何调整 方法及使用任何调整工具都难免带来—些原始误差，这就是调整误差。 如用试切法调整时的测量误差、进给机构的位移误差及最小极限切削厚度的影响；如用调整法调整时的定程机构的误差、样板或 样件调整时的样板或样件的误差等。 网页查看：工艺系统的几何误差对加工误差的影响 发表评论 相关资讯： 工艺 1 航空发动机冷却环切削工艺的改进 2 数控切削加工工艺参数的多目标优化 3 丝锥热处理的工艺细节 4 齿轮模具－－激光表面强化工艺与装备技术进展 5 数控加工工艺路线设计 系统 1 滚动轴承CAD/CAM集成系统的开发 2 Heidenhain iTNC 530数控系统与高速模具加工 3 军用嵌入式系统的可靠性设计 4 基于嵌入式系统的桩基础检测仪 5 虚拟测试系统的建立及应用 几何 1 可转位车刀几何角度的设计、加工及检测 2 数控机床几何精度检验 3 刀具主要几何角度及选择 4 数控机床几何精度检验 5 钻头磨尖问题几何模型研究 误差 1 夹具加工的误差综合分析和误差分配 2 “深切法”修正螺纹误差实例 3 误差补偿系统：提高滚齿机加工精度的方法 4 离心力对车削加工误差影响的数学分析 5 数控车削加工的误差分析及解决办法 加工 1 车削加工轴类零件
缸体加工工艺概述
2、珩磨的三种运动：主轴的旋转运动；主轴 的往复运动；珩磨头的径向进给运动。
3、珩磨网纹的形成：珩磨头在每一往复行程 内的转数是一非整数，因而它在每一行程 的起始位置都与上次错开一个角度，这就 使油石的每颗磨粒在加工表面上的切削轨 迹不致重复。
• 如：导引铰刀片做成 Ф22.7，枪铰第 1 刀片尺寸也为Ф22.7，第 2 刀片尺寸为 Ф23H7。加工时，首先用导引铰加工出一挡凸轮 轴孔，用此孔做为枪铰的第 1 刀片的支撑导向孔，第 2 刀片进 行切削，以保证加工稳定。枪铰精加工第 2 挡孔时，用加工好的 第 1 挡孔作为枪铰刀体上 3 根金属陶瓷导向条的支撑孔。
缸孔加工工艺流程：
毛坯孔（Φ100）→粗镗（ Φ 103.50.5） →第二次镗（ Φ 106-0.4） →半精 镗（ Φ 107+0.2） →镗下止口（ Φ 110.2+0.5） →精镗（ Φ 108+0.045） →缸孔分组→压缸套→第一次加工缸套孔 →缸孔倒角→二次精镗缸套→珩磨缸孔
珩磨工艺：
3道和缸盖之间的油孔主凸轴孔加工的工艺特点1为了保证加工精度除刀具在工件两端处采用支承外主轴承座之间还需采用数量不同的中间支承以改变刀杆的刚性2由于主轴孔与凸轮轴孔有严格的中心距要求必须采用镗模板保证位置精度3采用刚性较好的多个导向的柱式镗杆4镗杆有准确的角度定位它是由电机控制的保证镗刀头准确定位在最高位置加工时将缸体抬高一个位置镗杆穿入待加工孔中并进入导向套
因表面凸瘤、毛刺及硬质点的作用而引起的钻偏和打 刀现象，提高孔的加工精度。 C、粗、ห้องสมุดไป่ตู้分开：有利于消除粗加工时产生的热变形和内 应力，提高精加工的精度。有利于及时发现废品，避免工 时和生产成本浪费。
数控机床ATC系统
2.5 数控加工自动换刀系统
(1) 换刀机械手构造
－－单臂单爪机械手： 只有一种手臂换刀，因此换刀时间长。
－－回转式单臂双爪机械手： 它旳双爪可同步工作，通过手臂回转互
换刀具位置，因此换刀时间短。 －－双臂机械手：
能同步抓取和装卸机床主轴和刀库集中 旳刀具，因此换刀深入时间缩短。 －－双刀库机械手：
(3)工作长度
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2.5 数控加工自动换刀系统 3) 常用刀柄
面铣刀刀柄
整体钻夹头刀柄
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2.5 数控加工自动换刀系统 镗刀柄
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2.5 数控加工自动换刀系统
莫式锥 度刀柄
钻夹头 刀柄
快换式丝 锥刀柄
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2.5 数控加工自动换刀系统
ER弹簧夹头刀柄
侧压式立铣刀柄
ER型卡簧
KM型卡簧
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2.5 数控加工自动换刀系统
在转塔旳各主轴头上预先装好所需刀具， 换刀时依次转至加工位置，接通主运动，带动刀 具旋转。
长处：省去了自动松夹、装卸刀具、夹紧及 刀具搬动等一系列复杂操作，缩短了换刀时间， 提高了换刀可靠性。
缺陷：主轴部件旳刚性差且主轴旳数目不也 许太多。
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2.5 数控加工自动换刀系统 (1) 多主轴转塔头构造
换刀动作： 刀架抬起； 刀架转位； 刀架锁紧； 油缸复位；
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2.5 数控加工自动换刀系统 (2) 液压控制旳六角回转刀架
换刀动作： 刀架抬起； 刀架转位； 刀架锁紧； 油缸复位；
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2.5 数控加工自动换刀系统
3) 转塔式更换主轴头自动换刀装置
更换主轴头换刀一般有卧式和立式两种。换 刀时运用转塔旳转位来更换主轴头，以实现自动 换刀。转塔主轴相称于一种转塔刀库。
自导向镗铰刀及其工艺系统
关键 词 ： 铰 刀 ；Ｉ 艺 系统 ；使 用 和检 ＿ 镗 测
中图分类号 ：Ｇ Ｔ ７３ １
ｌ 前 言
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ２ ２３ （ ０ ２ ０ － ０ ８ ０ １０ — ３ ３ ２０ ） ２ ０ ６ － ２ 推力球轴承、 锁紧螺母 组装总成之后 向体及单向推 导
ｒ提高生产率 ， 降低生产成本 ， 可通过调整 夹具 上部分
部件阃的相互位置来扩大生产范 围。不仅 可实现对 同
一
套 模具上不同滚花的加Ｔ ，也可对不 同形状 的模具 （ｌ ２ 夹具结构简单 ， 容易制造。在该套夹具上 只实现
进 行加 工 。
对工件 的轴 向定位 ， 的径 向定 位 由千分表找正安装 ， 它
舷 城Ｉ托研 ２ ０ ． ０ ２２
适量的氯化石蜡。冷却油既冷却了刀具，又增强了刀 片 、 向体 与已加工孔 壁之 间 的润滑作用 ， 导 减少摩擦 ，
并将切屑从左端 出油管强行排 出。 工件进给方 向 ： 向右移动 ， 属拉力 切削。与推力 切 削比较 ， 因镗杆 、 镗铰刀没有 轴 向推力 ， 动显著减小 ， 震 刀 片不易崩刃 ， 刀具进人加 工孔时 ， 依靠刀 片的导向刃 和转动体始终 支撑在 被加工扎 的孔壁上 ，以平衡 切削 产生 的径 向切削分 力 ， 实现 引导刀具人孔 ， 强镗杆的 增 动态刚度 ， 保证 已加 工孔 的轴线不走偏 ， 高孔 的直线 提 度， 这就是导 向刃和导向体的支 承导向作用 。刀具导向 刃的另一作用是挤压 ， 由于加工 中切 削力的作 用 ， 迫使 导 向刃挤压被加工孔表 面 ， 产生强烈 的弹塑性 变形 ， 以 熨平冉切削刃加丁后表 面产生的刀纹 ，从 而降 低了孔 ８ ％的碳化硅粉混合 ， ０ 用水调糊 ， 用铸铁做研磨轮 ， 研磨
发动机缸体曲轴孔铰珩加工设备及加工工艺分析
发动机缸体曲轴孔铰珩加工设备及加工工艺分析武书【摘要】发动机缸体作为发动机核心的部件之一,直接影响着发动机的性能.发动机曲轴通过轴瓦支撑,安装在缸体曲轴孔上.缸体曲轴孔支撑整个发动机曲轴,是发动机的动力输出的核心的部位之一.因此,缸体曲轴孔需要通过铰珩加工来保证加工精度,确保整个发动机的性能.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2017(000)010【总页数】4页(P69-71,83)【关键词】缸体曲轴孔;铰珩加工;加工工艺分析【作者】武书【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州545007【正文语种】中文【中图分类】U464随着社会经济的发展，汽车已经逐步成为人们生活中必不可少的一种生活工具。
汽车行业已成为我国重要的经济产业支柱。
发动机作为汽车的动力核心部件，始终制约着我国的经济发展。
发动机缸体作为发动机核心的部件之一，直接影响着发动机的性能。
发动机曲轴通过轴瓦支撑，安装在缸体曲轴孔上，缸体曲轴孔支撑整个发动机曲轴，是发动机的动力输出的核心的部位之一。
因此，为了确保缸体曲轴孔的精度，通常采用铰珩的精加工工艺来保证其最终的产品尺寸要求。
本文将会介绍一种完全进口的美国NAGEL珩磨机的设备的加工原理、加工工艺以及设备加工过程的调整与质量控制。
该进口的美国NAGEL珩磨机设备主要分为三大系统：机械系统、伺服控制系统、人机交互系统。
机械系统包括：机床主体结构，其主要功能是给整个夹具、主轴等提供有效的支撑；定位夹紧部分，该结构功能主要提供加确保工件在机床的固定位置，特别是相对于机床加工主轴的位置，从而确保其加工结果的精度；主轴导轨部分，主要为了加工提供机械结构支撑。
伺服控制系统包括：涨刀控制部分，曲轴孔铰珩采用的刀具寿命较高，在加工过程中刀具会不断的磨损，刀具磨损后为了确保加工直径的合格，在加工过程中，涨刀系统会根据测量结果进行实时补偿；进给控制部分，主要是用于控制加工进给速度、主轴转速及主轴退回速度；测量控制部分，该系统有两个作用：一是在线百分百测量，确保加工结果百分之百合格，及时剔除不合理工件；二是，将测量结果反馈给涨刀系统，为涨刀系统实时补偿提供参数依据。
解决镗床深孔加工的疑难问题
科技论坛解决镗床深孔加工的疑难问题丁建平（齐二机床（集团）有限责任公司,黑龙江齐齐哈尔161005）在镗床工序中，深孔精密加工一直是孔加工中的难题，加工周期长，钻头、绞刀等工具损耗严重，而本单位产品的深孔工件又比较多，为此、设计新结构的刀具和工艺系统是改善深孔精密加工效果的有效方法。
针对材料为40Cr (调质)钢、长度为2800mm 、孔经为Φ60+0.08mm 、表面粗糙度为Ra0.8μm 、直线度为0.12mm 的缸体内孔精密加工，研制整套自导向镗铰刀及其工艺系统，经实际生产验证，加工效果较好，具体方法如下：1自制导向镗铰刀自制导向镗铰刀，所用刀片材料为YW1,用楔块压紧在刀体上;导向体材料为T15（经淬硬处理），其外圆比刀片部位略小0.04-0.06mm 。
刀片和导向套的外圆表面均需研磨，使其表面粗糙度比工件加工后的孔壁粗糙度要求至少高一级以上。
导向体内孔两端有材料为ZQSn10-1的衬套，衬套内孔与刀体为间隙配合。
刀体、导向套、单向推力球轴承和锁紧螺母组装后，要求导向体及单向推力球轴承转动灵活，无轴向窜动；将镗铰刀顶装在偏摆仪上，用百分表检查，其刀片部位和径向全跳动应不大于0.01mm ，导向体绕刀体转动时的径向跳动应不大于0.02mm 。
镗刀刀片的主要参数为：刃倾角λ=3°，前角γ=0°~3°，后角α=5°~8°，切削刃棱宽f1=0.05~0.08mm,导向刃棱宽f2=0.2~0.25mm ，镗铰内孔时，刀具的断屑性能至关重要。
如果切屑经常缠绕在镗杆或刀具上，就可能损坏刀片，损失已加工表面，且易堵塞出油管。
因此，进行深孔镗铰加工时一定要保证断屑稳定可靠，即加工时切屑应定向流出，先卷曲后折断。
为此需在刀片前处磨出一月牙洼状的断屑槽，使切屑卷成小卷，并越卷越大，直至受刀具前面和切屑表面的挤推而弯曲折断。
月牙洼槽可在工具磨床上磨制，然后用20％白泥加80％碳化硅粉用水调成糊状作为研磨剂，用圆弧半径为1~1.5mm 的铸铁研磨轮研磨15~30秒钟，即可达到要求。
机械加工工艺系统的原始误差
机械制造技术机械加工工艺系统的原始误差机械加工工艺系统的原始误差在机械加工中，零件的尺寸、几何形状和表面间相对位置的形成，取决于工件和刀具在切削运动过程中相互位置的关系。
而工件和刀具，又安装在夹具和机床上，并受到夹具和机床的约束。
因此，加工精度问题牵涉到整个工艺系统的精度问题。
工艺系统中的种种误差，在不同的具体条件下，以不同的程度和方式反映为加工误差。
我们把工艺系统的误差称为原始误差。
工艺系统的原始误差可分为两大类：一类是在零件未加工前工艺系统本身所具有的某些误差因素，称为工艺系统原有误差(也称为工艺系统静误差)；另一类是在加工过程中受力、热或磨损等原因的影响，工艺系统原有精度受到破坏而产生的附加误差因素，称为工艺过程原始误差(或动误差)。
工艺系统原始误差的分类如下表所示。
工艺系统的原始误差()()()()⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎭⎪⎪⎧⎫⎪⎪⎪⎪⎨⎬⎪⎪⎪⎪⎩⎭⎩⎧⎪⎪⎪⎨原理误差定位误差工件相对于刀具静止调整误差与工艺系统原状态下的误差刀具误差始状态有关的夹具误差原始误差 (几何误差)主轴回转误差工件相对于刀具运动机床误差导轨导向误差原始误差状态下的误差传动误差工艺系统受力变形包括夹紧变形与工艺过程有工艺系统受热变形关的原始误差刀具磨损动误差测量误差工件残余应力引起的变形⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩误差敏感方向原始误差所引起的刀刃与工件间的相对位移，如果产生在加工表面的法线方向，则对加工误差有直接的影响；如果产生在加工表面的切线方向，就可以忽略不计。
把加工表面的法向称之为误差的敏感方向。
误差敏感方向获得加工精度的方法1、获得尺寸精度的方法先试切部分加工表面，测量后，适当调整刀具相对工件的位置，再试切，再测量，当被加工尺寸达到要求后，再切削整个待加工面。
1)试切法ü试切法效率低，精度主要取决于工人技术，用于单件小批生产试切测量调整车刀用具有一定尺寸精度的刀具（如绞刀、扩孔钻、钻头等）来保证被加工工件尺寸精度的方法（如钻孔）。
铰刀生产工艺流程
铰刀生产工艺流程
铰刀生产工艺流程：
①材料准备：选用高质量的合金钢或硬质合金作为原材料，确保铰刀具有足够的硬度和韧性。
②车加工：使用车床对原材料进行初步加工，车出铰刀的刃部、颈部和柄部的基本外形。
③开齿：将初步成型的材料放置在铣床上，使用专用的开齿盘铣刀进行开齿，形成切削刃。
④热处理：对开齿后的铰刀进行淬火和回火处理，以达到所需的硬度和耐磨性。
⑤磨齿：在工具磨床上使用碟型砂轮，精细磨削铰刀的刀刃，形成正确的前角、后角和后隙角。
⑥锥柄加工：对于锥柄铰刀，使用外圆磨床或工具磨床加工柄部的锥度，确保与刀柄的配合精度。
⑦电镀或涂层：为了提高铰刀的耐磨性和使用寿命，可以在表面进行电镀或PVD/CVD涂层处理。
⑧质量检验：对铰刀的尺寸精度、表面粗糙度和硬度进行严格检验，确保符合设计标准。
⑨校正：对检验中发现的微小偏差进行手工或机械校正，保证铰刀的几何精度。
⑩清洗：使用清洗剂彻底清洗铰刀，去除加工过程中产生的金属屑和油污。
⑪防锈处理：对清洗后的铰刀进行防锈处理，如涂抹防锈油或进行其他表面处理，防止生锈。
⑫包装：将处理完毕的铰刀进行适当的包装，保护铰刀在储存和运输过程中的安全。
⑬存储与标识：将包装好的铰刀存储在干燥通风的环境中，并标注铰刀的规格、材质和生产日期等信息。
铰孔工艺
6．6 铰孔工艺、编程材料： 45#钢，正火处理图6-6-1圆周均布孔加工零件6．6．1 铰孔加工工艺1．铰孔加工概述钻孔是在实体材料中钻出一个孔，而铰孔是扩大一个已经存在的孔。
铰孔和钻孔、扩孔一样都是由刀具本身的尺寸来保证被加工孔的尺寸的，但铰孔的质量要高得多。
铰孔时，铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和减小其表面粗糙度值，铰孔是孔的精加工方法之一，常用作直径不很大、硬度不太高的工件孔的精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。
机铰生产率高，劳动强度小，适宜于大批大量生产。
铰孔加工精度可达IT9～IT7级，表面粗糙度一般达Ra1.6～0.8μm。
这是由于铰孔所用的铰刀结构特殊，加工余量小，并用很低的切削速度工作的缘故。
直径在100 mm以内的孔可以采用铰孔，孔径大于100 mm时，多用精镗代替铰孔。
在镗床上铰孔时，孔的加工顺序一般为：钻(或扩)孔一镗孔一铰孔。
对于直径小于12 mm的孔，由于孔小镗孔非常困难，一般先用中心钻定位，然后钻孔、扩孔，最后铰孔，这样才能保证孔的直线度和同轴度。
如图6-6-1所示的工件，加工6×φ20H7均布孔，孔面有Ra1.6的表面质量要求，适合用铰孔方法进行孔的精加工。
一般来说，对于IT8级精度的孔，只要铰削一次就能达到要求；IT7级精度的孔应铰两次，先用小于孔径0.05～0.2 mm的铰刀粗铰一次，再用符合孔径公差的铰刀精铰一次；IT6级精度的孔则应铰削三次。
铰孔对于纠正孔的位置误差的能力很差，因此，孔的有关位置精度应由铰孔前的预加工工序予以保证，在铰削前孔的预加工，应先进行减少和消除位置误差。
如，对于同轴度和位置公差有较高要求的孔，首先使用中心钻或点钻加工，然后钻孔，接着是粗镗，最后才由铰刀完成加工。
另外铰孔前，孔的表面粗糙度应小于Ra3．2μm 。
铰孔操作需要使用冷却液，以得到较好的表面质量并在加工中帮助排屑。
切削中并不会产生大量的热，所以选用标准的冷却液即可。
机械加工精度及工艺系统误差分析
第二章机械加工精度第一节概述一,加工精度的概念高产,优质,低消耗,产品技术性能好,使用寿命长,这是机械制造企业的基本要求.而质量总是则是最根本的问题.机械加工质量指标包括两方面的参数:一方面是宏观几何参数,指机械加工精度;另一方面是微观几何参数和表面物理-机械性能等方面的参数,指机械加工表面质量.所谓机械加工精度,是指零件在加工后的几何参数(尺寸大小,几何形状,表面间的相互位置)的实际值与理论值相符合的程度.符合程度高,加工精度也高;反之则加工精度低.机械加工精度包括尺寸精度,形状精度,位置精度三项内容,三者有联系,也有区别.由于机械加工中的种种原因,不可能把零件做得绝对精确,总会产生偏差.这种偏差即加工误差.实际生产中加工精度的高低用加工误差的大小表示.加工误差小,则加工精度高;反之则低.保证零件的加工精度就是设法将加工误差控制在允许的偏差范围内;提高零件的加工精度就是设法降低零件的加工误差.随着对产品性能要求的不断提高和现代加工技术的发展,对零件的加工精度要求也在不断的提高.一般来说,零件的加工精度越高则加工成本越高,生产率则相对越低.因此,设计人员应根据零件的使用要求,合理地确定零件的加工精度,工艺人员则应根据设计要求,生产条件等采取适当的加工工艺方法,以保证零件的加工误差不超过零件图上规定的公差范围,并在保证加工精度的前提下,尽量提高生产率和降低成本.二获得零件加工精度的方法1.获得尺寸精度的方法在机械加工中获得尺寸精度的方法有试切法,调整法,定尺寸刀具法,自动控制法和主动测量法等五种.⑴ 试切法通过试切—测量—调整—再试切,反复进行到被加工尺寸达到要求的精度为止的加工方法.试切法不需要复杂的装备,加工精度取决于工人的技术水平和量具的精度,常用于单件小批生产.⑵ 调整法按零件规定的尺寸预先调整机床,夹具,刀具和工件的相互位置,并在加工一批零件的过程中保持这个位置不变,以保证零件加工尺寸精度的加工方法.调整法生产效率高,对调整工的要求高,对操作工的要求不高,常用于成批及大量生产.⑶ 定尺寸刀具法用具有一定形状和尺寸精度的刀具进行加工,使加工表面达到要求的形状和尺寸的加工方法.如用钻头,铰刀,键槽铣刀等刀具的加工即为定尺寸刀具法.定尺寸刀具法生产率较高,加工精度较稳定,广泛的应用于各种生产类型.⑷ 自动控制法把测量装置,进给装置和控制机构组成一个自动加工系统,使加工过程中的尺寸测量,刀具的补偿和切削加工一系列工作自动完成,从而自动获得所要求的尺寸精度的加工方法.该方法生产率高,加工精度稳定,劳动强度低,适应于批量生产.⑸ 主动测量法在加工过程中,边加工边测量加工尺寸,并将测量结果与设计要求比较后,或使机床工作,或使机床停止工作的加工方法.该方法生产率较高,加工精度较稳定,适应于批量生产.2.获得几何形状精度的方法在机械加工中获得几何精度的方法有轨迹法,成形法,仿形法和展成法等四种.⑴ 轨迹法依靠刀尖运动轨迹来获得形状精度的方法.刀尖的运动轨迹取决于刀具和工件的相对成形运动,因而所获得的形状精度取决成形运动的精度.普通车削,铣削,刨削和磨削等均为刀尖轨迹法.⑵ 成形法利用成形刀具对工件进行加工的方法.成形法所获得的形状精度取决于成形刀具的形状精度和其他成形运动精度.用成形刀具或砂轮进行车,铣,刨 ,磨,拉等加工的均为成形法.⑶ 仿形法:刀具依照仿形装置进给获得工件形状精度的方法.如使用仿形装置车手柄,铣凸轮轴等.⑷ 展成法又称为范成法,它是依据零件曲面的成形原理,通过刀具和工件的展成切削运动进行加工的方法.展成法所得的被加工表面是刀刃和工件在展成运动过程中所形成的包络面,刀刃必须是被加工表面的共轭曲线.所获得的精度取决于刀刃的形状和展成运动的精度.滚齿,插齿等均为展成法.3.获得位置精度的方法工件的位置精度取决于工件的安装(定位和夹紧)方式及其精度.获得位置精度的方法有:⑴ 找正安装法找正是用工具和仪表根据工件上有关基准,找出工件有关几何要素相对于机床的正确位置的过程.用找正法安装工件称为找正安装,找正安装又可分为:1)划线找正安装即用划针根据毛坯或半成品上所划的线为基准找正它在机床上正确位置的一种安装方法.2)直接找正安装即用划针和百分表或通过目测直接在机床上找正工件正确位置的安装方法.此法的生产率较低,对工人的技术水平要求高,一般只用于单件小批生产中.⑵ 夹具安装法夹具是用以安装工件和引导刀具的装置.在机床上安装好夹具,工件放在夹具中定位,能使工件迅速获得正确位置,并使其固定在夹具和机床上.因此,工件定位方便,定位精度高且稳定,装夹效率也高.⑶ 机床控制法利用机床本身所设置的保证相对位置精度的机构保证工件位置精度的安装方法.如坐标镗床,数控机床等.第二节影响加工精度的因素及其分析在机械加工过程中,机床,夹具,刀具和工件组成了一个完整的系统,称为工艺系统.工件的加工精度问题也就涉及到整个工艺系统的精度问题.工艺系统中各个环节所存在的误差,在不同的条件下,以不同的程度和方式反映为工件的加工误差,它是产生加工误差的根源,因此工艺系统的误差被称为原始误差,如表2-1所示.原始误差主要来自两方面:一方面是在加工前就存在的工艺系统本身的误差(几何误差),包括加工原理误差,机床,夹具,刀具的制造误差,工件的安装误差,工艺系统的调整误差等;另一方面是加工过程中工艺系统的受力变形,受热变形,工件残余应力引起的变形和刀具的磨损等引起的误差,以及加工后因内应力引起的变形和测量引起的误差等.下面即对工艺系统中的各类原始误差分别进行阐述. 表2-1 原始误差一,加工原理误差加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差.生产中采用近似的加工原理进行加工的例子很多,例如用齿轮滚刀滚齿就有两种原理误差:一种是为了滚刀制造方便,采用了阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线蜗杆而产生的近似造形误差;另一种是由于齿轮滚刀刀齿数有限,使实际加工出的齿形是一条由微小折线段组成的曲线,而不是一条光滑的渐开线.采用近似的加工方法或近似的刀刃轮廓,虽然会带来加工原理误差,但往往可简化工艺过程及机床和刀具的设计和制造,提高生产率,降低成本,但由此带来的原理误差必须控制在允许的范围内二,工艺系统的几何误差1.机床几何误差机床几何误差包括机床本身各部件的制造误差,安装误差和使用过程中的磨损引起的误差.这里着重分析对加工影响较大的主轴回转误差,机床导轨误差以及传动链误差.⑴ 机床主轴误差机床主轴是用来安装工件或刀具并将运动和动力传递给工件或刀具的重要零件,它是工件或刀具的位置基准和运动基准,它的回转精度是机床精度的主要指标之一,其误差直接影响着工件精度的高低.1)主轴回转误差为了保证加工精度,机床主轴回转时其回转轴线的空间位置应是稳定不变的,但实际上由于受主轴部件结构,制造,装配,使用等种种因素的影响,主轴在每一瞬时回转轴线的空间位置都是变动的,即存在着回转误差.主轴回转轴心线的运动误差表现为纯径向跳动,轴向窜动和角度摆动三种形式,如图2-1所示.(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-18) 图2-1 主轴回转轴线的运动误差机床的主轴是以其轴颈支承在床头箱前后轴承内的,因此影响主轴回转精度的主要因素是轴承精度,主轴轴颈精度和床头箱主轴承孔的精度.如果采用滑动轴承,则影响主轴回转精度的主要因素是主轴颈的圆度,与其配合的轴承孔的圆度和配合间隙.不同类型的机床其主轴回转误差所引起的加工误差的形式也会不同.对于工件回转类机床(如车床,内,外圆磨床),因切削力的方向不变,主轴回转时作用在支承上的作用力方向也不变,因而主轴颈与轴承孔的接触点的位置也是基本固定的,即主轴颈在回转时总是与轴承孔的某一段接触,因此轴承孔的圆度误差对主轴回转精度的影响较小,而主轴颈的圆度误差则影响较大;对于刀具回转类机床(如镗床,钻床),因切削力的方向是变化的,所以轴承孔的圆度误差对主轴回转精度的影响较大,而主轴颈的圆度误差影响较小.2)主轴回转误差的敏感方向不同类型的机床,主轴回转误差的敏感方向是不同的.工件回转类机床的主轴回转误差的敏感方向,如图2-2所示,在车削圆柱表面,当主轴在Y方向存在误差Δy时,则此误差将是1：1地反映到工件的半径方向上去(ΔRy=Δy).而在Z方向存在误差Δz时,反映到工件半径方向上的误差为ΔRz.其关系式为R02十Δz2=(R0十ΔRz)2=R02十2R0·ΔRz十ΔRz2因ΔRz2很小,可以忽略不计,故此式化简后得ΔRz≈Δz2/(2R0)<<Δy (2—1)所以Δy所引起的半径误差远远大于由Δz所引起的半径误差.我们把对加工精度影响最大的那个方向称为误差的敏感方向,把对加工精度影响最小的那个方向称为误差的非敏感方向.(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-19) 图2-2 车外圆的敏感方向刀具回转类机床的主轴回转误差的敏感方向,如镗削时,刀具随主轴一起旋转,切削刃的加工表面的法向随刀具回转而不断变化,因而误差的敏感方向也在不断变化.⑵ 机床导轨误差床身导轨既是装配机床各部件的基准件,又是保证刀具与工件之间导向精度的导向件,因此导轨误差对加工精度有直接的影响.导轨误差分为: 1)导轨在水平面内的直线度误差Δy 这项误差使刀具产生水平位移,如图2-3所示,使工件表面产生的半径误差为ΔRy,ΔRy=Δy,使工件表面产生圆柱度误差(鞍形或鼓形).2)导轨在垂直平面内的直线度误差Δz 这项误差使刀具产生垂直位移,如图2-4所示,使工件表面产生的半径误差为ΔRz,ΔRz≈Δz2/(2R0),其值甚小,对加工精度的影响可以忽略不计;但若在龙门刨这类机床上加工薄长件,由于工件刚性差,如果机床导轨为中凹形,则工件也会是中凹形.3)前后导轨的平行度误差当前后导轨的不平行,存在扭曲时,刀架产生倾倒,刀尖相对于工件在水平和垂直两个方向上发生偏移,从而影响加工精度.如图2-5所示,在某一截面内,工件加工半径误差为:ΔR≈Δy=δ (2—2)式中:H——车床中心高B——导轨宽度Δ——前后导轨的最大平行度误差(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-20,21) 图2-3 机床导轨在水平面内的图2-4 机床导轨在垂直面内的直线度对加工精度的影响直线度对加工精度的影响(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-22) 图2-5 机床导轨扭曲对工件形状的影响⑶ 传动链传动误差传动链传动误差是指机床内联系传动链始末两端传动元件之间相对运动的误差.它是影响螺纹,齿轮,蜗轮蜗杆以及其它按展成原理加工的零件加工精度的主要因素.传动链始末两端的联系是通过一系列的传动元件来实现的,当这些传动元件存在加工误差,装配误差和磨损时,就会破坏正确的运动关系,使工件产生加工误差,这些误差即传动链误差.为了减少机床的传动链误差对加工精度的影响,可以采取以下措施:1)尽量减少传动元件数量,缩短传动链,以缩小误差的来源.2)采用降速传动(即i<<1) 降速传动是保证传动精度的重要措施.对于螺纹加工机床,为保证降速传动,机床传动丝杠的导程应大于工件的导程;齿轮加工机床最后传动副为蜗轮副,为了得到iFy2),从而引起工艺系统的变形不一致(Yl >Y2),这样在加工后的工件上仍留有较小的圆度误差.这种在加工后的工件上出现与毛坯形状相似的误差的现象称为"误差复映".(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-24) 图2-7 毛坯形状误差的复映由于工艺系统具有一定的刚度,因此在加工表面上留下的误差比毛坯表面的误差数值上已大大减小了.也就是说,工艺系统刚度愈高,加工后复映到被加工表面上的误差愈小,当经过数次走刀后,加工误差也就逐渐缩小到所允许的范围内了. ⑶ 其他作用力引起的加工误差1)传动力和惯性力引起的加工误差当在车床上用单爪拨盘带动工件回转时,传动力在拨盘的每一转中不断改变其方向;对高速回转的工件,如其质量不平衡,将会产生离心力,它和传动力一样在工件的转动中不断的改变方向.这样,工件在回转中因受到不断变化方向的力的作用而造成加工误差,如图2-8和图2-9所示. (沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-25,26) 图2-8 传动力所引起的加工误差图2-9 离心惯性所引起的加工误差2)重力所引起的误差在工艺系统中,有些零部件在自身重力作用下产生的变形也会造成加工误差.例如,龙门铣床,龙门刨床横梁在刀架自重下引起的变形将造成工件的平面度误差.对于大型工件,因自重而产生的变形有时会成为引起加工误差的主要原因,所以在安装工件时,应通过恰当地布置支承的位置或通过平衡措施来减少自重的影响.3)夹紧力所引起的加工误差工件在安装时,由于工件刚度较低或夹紧力作用点和方向不当,会引起工件产生相应的变形,造成加工误差.图2-10为加工连杆大端孔的安装示意图,由于夹紧力作用点不当,造成加工后两孔中心线不平行及其与定位端面不垂直.(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-27) 图2-10 夹紧力不当所引起的加工误差4.减少工艺系统受力变形的主要措施减少工艺系统受力变形是保证加工精度的有效途径之一.生产实际中常采取如下措施:1)提高接触刚度所谓接触刚度就是互相接触的两表面抵抗变形的能力.提高接触刚度是提高工艺系统刚度的关键.常用的方法是改善工艺系统主要零件接触面的配合质量,使配合面的表面粗糙度和形状精度得到改善和提高,实际接触面积增加,微观表面和局部区域的弹性,塑性变形减少,从而有效地提高接触刚度.2)提高工件定位基面的精度和表面质量工件的定位基面如存在较大的尺寸,形位误差和表面质量差,在承受切削力和夹紧力时可能产生较大的接触变形,因此精密零件加工用的基准面需要随着工艺过程的进行逐步提高精度.3)设置辅助支承,提高工件刚度,减小受力变形切削力引起的加工误差往往是因为工件本身刚度不足或工件各个部位刚度不均匀而产生的.当工件材料和直径一定时,工件长度和切削分力是影响变形的决定性因素.为了减少工件的受力变形,常采用中心架或跟刀架,以提高工件的刚度,减小受力变形.4)合理装夹工件,减少夹紧变形当工件本身薄弱,刚性差时,夹紧时应特别注意选择适当的夹紧方法,尤其是在加工薄壁零件时,为了减少加工误差,应使夹紧力均匀分布.缩短切削力作用点和支承点的距离,提高工件刚度.5)对相关部件预加载荷例如,机床主轴部件在装配时通过预紧主轴后端面的螺母给主轴滚动轴承以预加载荷,这样不仅能消除轴承的配合间隙,而且在加工开始阶段就使主轴与轴承有较大的实际接触面积,从而提高了配合面间的接触刚度.6)合理设计系统结构在设计机床夹具时,应尽量减少组成零件数,以减少总的接触变形量;选择合理的结构和截面形状;并注意刚度的匹配,防止出现局部环节刚度低.7)提高夹具,刀具刚度;改善材料性能.8)控制负载及其变化适当减少进给量和背吃刀量,可减少总切削力对零件加工精度的影响;此外,改善工件材料性能以及改变刀具几何参数如增大前角等都可减少受力变形;将毛坯合理分组,使每次调整中加工的毛坯余量比较均匀,能减小切削力的变化,减小误差复映.四,工艺系统热变形对加工精度的影响在机械加工中,工艺系统在各种热源的影响下会产生复杂的变形,使得工件与刀具间的正确相对位置关系遭到破坏,造成加工误差.1.工艺系统热变形的热源引起工艺系统热变形的热源主要来自两个方面:一是内部热源,指轴承,离合器,齿轮副,丝杠螺母副,高速运动的导轨副,镗模套等工作时产生的摩擦热,以及液压系统和润滑系统等工作时产生的摩擦热;切削和磨削过程中由于挤压,摩擦和金属塑性变形产生的切削热;电动机等工作时产生的电磁热,电感热.二是外部热源,指由于室温变化及车间内不同位置,不同高度和不同时间存在的温度差别,以及因空气流动产生的温度差等;日照,照明设备以及取暖设备等的辐射热等.工艺系统在上述热源的作用下,温度逐渐升高,同时其热量也通过各种传导方式向周围散发.2.工艺系统热变形对加工精度的影响⑴ 机床热变形对加工精度的影响机床在运转与加工过程中受到各种热源的作用,温度会逐步上升,由于机床各部件受热程度的不同,温升存在差异,因此各部件的相对位置将发生变化,从而造成加工误差.车,铣,镗床这类机床主要热源是床头箱内的齿轮,轴承,离合器等传动副的摩擦热,它使主轴分别在垂直面内和水平面内产生位移与倾斜,也使支承床头箱的导轨面受热弯曲;床鞍与床身导轨面的摩擦热会使导轨受热弯曲,中间凸起.磨床类机床都有液压系统和高速砂轮架,故其主要热源是砂轮架轴承和液压系统的摩擦热;轴承的发热会使砂轮轴线产生位移及变形,如果前,后轴承的温度不同,砂轮轴线还会倾斜;液压系统的发热使床身温度不均产生弯曲和前倾,影响加工精度.大型机床如龙门铣床,龙门刨床,导轨磨床等,这类机床的主要热源是工作台导轨面与床身导轨面间的摩擦热及车间内不同位置的温差.⑵ 工件热变形及其对加工精度的影响在加工过程中,工件受热将产生热变形,工件在热膨胀的状态下达到规定的尺寸精度,冷却收缩后尺寸会变小,甚至可能超出公差范围.工件的热变形可能有两种情况:比较均匀地受热,如车,磨外圆和螺纹,镗削棒料的内孔等;不均匀受热,如铣平面和磨平面等.⑶ 刀具热变形对加工精度的影响在切削加工过程中,切削热传入刀具会使得刀具产生热变形,虽然传入刀具的热量只占总热量的很小部分,但是由于刀具的体积和热容量小,所以由于热积累引起的刀具热变形仍然是不可忽视的.例如,在高速车削中刀具切削刃处的温度可达850℃左右,此时刀杆伸长,可能使加工误差超出公差带.3.环境温度变化对加工精度的影响除了工艺系统内部热源引起的变形以外,工艺系统周围环境的温度变化也会引起工件的热变形.一年四季的温度波动,有时昼夜之间的温度变化可达10℃以上,这不仅影响机床的几何精度,还会直接影响加工和测量精度.4.对工艺系统热变形的控制可采用如下措施减少工艺系统热变形对加工精度的影响:1)隔离热源为了减少机床的热变形,将能从主机分离出去的热源(如电动机,变速箱,液压泵和油箱等)应尽可能放到机外;也可采用隔热材料将发热部件和机床大件(如床身,立柱等)隔离开.2)强制和充分冷却对既不能从机床内移出,又不便隔热的大热源,可采用强制式的风冷,水冷等散热措施;对机床,刀具,工件等发热部位采取充分冷却措施,吸收热量,控制温升,减少热变形.3)采用合理的结构减少热变形如在变速箱中,尽量让轴,轴承,齿轮对称布置,使箱壁温升均匀,减少箱体变形.4)减少系统的发热量对于不能和主机分开的热源(如主轴承,丝杠,摩擦离合器和高速运动导轨之类的部件),应从结构,润滑等方面加以改善,以减少发热量;提高切削速度(或进给量),使传入工件的热量减少;保证切削刀具锋利,避免其刃口钝化增加切削热.5)使热变形指向无害加工精度的方向例如车细长轴时,为使工件有伸缩的余地,可将轴的一端夹紧,另一端架上中心架,使热变形指向尾端;又例如外圆磨削,为使工件有伸缩的余地,采用弹性顶尖等.五,工件内应力对加工精度的影响1.产生内应力的原因内应力也称为残余应力,是指外部载荷去除后仍残存在工件内部的应力.有残余应力的工件处于一种很不稳定的状态,它的内部组织有要恢复到稳定的状态强烈倾向,即使在常温下这种变化也在不断的进行,直到残余应力完全消失为止.在这个过程中,零件的形状逐渐变化,从而逐渐丧失原有的加工精度.残余应力产生的实质原因是由于金属内部组织发生了不均匀的体积变化,而引起体积变化的原因主要有以下方面:⑴ 毛坯制造中产生的残余应力在铸,锻,焊接以及热处理等热加工过程中,由于工件各部分厚度不均,冷却速度和收缩程度不一致,以及金相组织转变时的体积变化等,都会使毛坯内部产生残余应力,而且毛坯结构越复杂,壁厚越不均,散热的条件差别越大,毛坯内部产生的残余应力也越大.具有残余应力的毛坯暂时处于平衡状态,当切去一层金属后,这种平衡便被打破,残余应力重新分布,工件就会出现明显地变形,直至达到新的平衡为止.⑵ 冷校直带来的残余应力某些刚度低的零件,如细长轴,曲轴和丝杠等,由于机加工产生弯曲变形不能满足精度要求,常采用冷校直工艺进行校直.校直的方法是在弯曲的反方向加外力,如图2-11a)所示.在外力F的作用下,工件的内部残余应力的分布如图2-11b)所示,在轴线以上产生压应力(用负号表示),在轴线以下产生拉应力(用正号表示).在轴线和两条双点划线之间是弹性变形区域,在双点划线之外是塑性变形区域.当外力F去除后,外层的塑性变形区域阻止内部弹性变形的恢复,使残余应力重新分布,如图2-11c)所示.这时,冷校直虽然减小了弯曲,但工件却处于不稳定状态,如再次加工,又将产生新的变形.因此,高精度丝杠的加工,不允许冷校直,而是用多次人工时效来消除残余应力.(沿用吴拓主编《机械制造工程》(第2版)机械工业出版社2005年9月图3-28) a)冷校直方法 b)加载时残余应力的分布 c)卸载后残余应力的分布图2-11 冷校直引起的残余应力⑶ 切削加工产生的残余应力加工表面在切削力和切削热的作用下,会出现不同程度的塑性变形和金相组织的变化,同时也伴随有金属体积的改变,因而必然产生内应力,并在加工后引起工件变形.2.消除或减少内应力的措施⑴ 合理设计零件结构在零件结构设计中应尽量简化结构,保证零件各部分厚度均匀,以减少铸,锻件毛坯在制造中产生的内应力;。