第八课题 车削内孔和内阶台

第八课题车削内孔和内阶台
[学习目标]：
[工艺知识]：
各处轴承、齿轮、带轮、等因支承和连接配合的需要，一般设计成圆柱孔的结构。

如图8-1所示。

通常把带孔圆柱孔的零件作为套类零件。

套类零件上作为配合的孔，一般都要求较高的尺寸精度（IT7~IT8公差等级）、较小的表面粗糙度值和较高的形位精度。

一、套类零件的技术要求
1、尺寸精度
套类零件的各部分尺寸按用途不同应达到一定的要求，其中内孔尺寸精度是重点内容之一。

如图8-1（a）所示的∅30H7和∅50Js6。

2、形状精度
指套的外圆及内孔的圆度、圆柱度等。

如图8-1（a）所示的
3、位置精度
指套的各表面之间相互的位置精度，如径向圆跳动、端面圆跳动、同轴度及垂直度等。

如图8-1（a）所示的
4、表面粗糙度
指各表面应达到设计要求的表面粗糙度。

如图8-1（a）所示的。

二、套类零件的车削特点
套类零件的内孔车削要比车削外圆困难，主要原因是：
1、套类零件的车削是在圆柱孔内部进行的，观察切削情况比较困难。

特别是孔小而且很深
时，根本无法看清。

2、刀柄尺寸由于孔径和孔深的限制，不能有足够的强度，刚性较差。

3、排屑和冷却困难。

4、圆柱孔的测量比较外圆测量困难得多。

5、在装夹时容易产生变形（特别是壁厚较薄的套类零件），车削困难。

三、套类零件的装夹
为了保证套类零件车削前后位置精度要求，可采用以下介绍的装夹方法进行车削。

1、一次装夹车削
在单件小批量生产中，为了避免由于工件因多次装夹而造成的定位误差，保证工件各加工表面的相互位置精度，可以在卡盘上一次装夹，分别车削内、外表面和端面，如图8-2所示。

这种装夹方法没有定位误差，如果车床精度高，可以获得较高的同轴度和垂直度。

但是采用这种装夹方法车削时需要经常转换刀架和装卸刀具，较难掌握尺寸，切削用量也要时常改变，对操作水平要求较高。

2、以外圆和端面为定位基准
当工件的外圆和一个端面在一次装夹中车削完时，可以用车好的外圆和端面为定位基准来装夹工件。

（1）当工件的位置精度要求不太高以及卡盘比较准确时，可以把工件与反卡爪端面靠实，夹紧后车削，如图8-3（a）所示。

（2）将端面挡铁的锥柄插入机床主轴锥孔后，将挡铁端面靠平，夹紧后车削，如图8-3（b）所示。

（3）用软卡爪装夹工件。

软卡爪是未经淬硬的卡爪，形状与硬卡爪相同，如图8-4所示。

使用时，把硬爪的半部分卸下，换上软爪1，用螺丝钉2紧固在卡爪的下半部分，然后把卡爪车成所需要的形状和尺寸，装夹工件3。

如果卡爪是整体式的，可用旧卡爪在夹持面上焊上一块钢料，再将卡爪装入卡盘内，根据工件外径的大小，将卡爪车成所需的形状和尺寸。

在车软卡爪时，为了消除间隙，必须在卡爪内（或卡爪外）放一适当直径的定位圆柱。

定位圆柱的装夹位置应与零件的装夹方向一致。

当用软卡爪夹持工件外圆时，定位圆柱应放在卡爪里面，如图8-5（a）所示；当用软卡爪撑夹工件内孔时，定位环应放在卡爪外面，如图8-5（b）所示。

由于使用软卡，工件虽然经过了多次装夹，但仍然保证较高的相互位置精度。

同时可以根据工件的特殊形状车制软卡爪，以利于装夹工件。

软卡爪目前在工厂中得到广泛应用。

3、以内孔为定位基准
对一些中小型的套类零件，先粗车内孔、外圆，再精车内孔，最后以内孔为定位基准，把工件装夹在心轴上精车外圆，以保证内外圆的同轴度要求。

这种工艺在生产中应用非常广泛。

装夹套类零件的心轴有如下几种：
（1）实体心轴
实体心轴有台阶式心轴和小锥度心轴两种。

1）台阶式心轴
台阶式心轴的圆柱部分与工件内孔保持较小的配合间隙，工件靠螺母来压紧，如图8-6所示。

如图8-6（a）所示为悬臂式台阶心轴，心轴利用锥柄直接插入主轴锥孔内。

当车削的套类零件较多，而且内孔尺寸公差较小时，可以把几个零件同时装夹在心轴上，如图8-6（b）所示。

台阶式心轴装卸工件方便，生产效率高。

但工件定心精度较差，只能保证0.02mm左右的同轴度要求。

2）小锥度心轴
车削时，可采用小锥度心轴，如图8-7所示。

小锥度心轴带有1:1000~1:5000的锥度，当工件装上心轴以后，依靠弹性变形，消除了工件内孔和心轴间的径向间隙，能满足同轴度要求较高的套类零件的加工。

小锥度心轴的主要缺点是工件轴向无法定，不能承受较大的切削力。

如图8-7（a）所示是在两顶间装夹小锥度心轴。

车削小型套类零件时，还可用悬臂式小锥度心轴，如图8-7（b）所示。

（2）胀力心轴
胀力心轴分为两顶尖间装夹的胀力心轴，如图8-8（a）所示；悬臂式胀力心轴，如图8-8（b）所示两种。

是依靠胀力套弹性变形所产生的力来固定工件的。

由于装卸工件方便，精度较高，因此适用于孔径公差较大的套类零件。

两顶尖间装夹的胀力心轴适用于车削较长的工件。

该心轴的两端带有螺纹，轴上套有能弹性变形的胀力套，旋紧前螺母，胀力套向外张开，工件就被固定；松开前螺母，并旋紧后螺母，工件就可卸下。

悬臂式胀力心轴适用于车削较短的工件，心轴装夹在机床的圆锥孔内，依靠螺塞来胀紧或松开工件。

四、钻孔的方法和切削用量
1、麻花钻的安装
（1）直柄麻花钻的装夹
直柄麻花钻一般用钻头装夹，然后将钻头夹锥柄装入车床尾座孔中即可进行钻削。

（2）锥柄麻花钻的装夹
当钻头锥柄与尾座锥孔的规格相同时，直接将钻头插入锥孔中即可，当钻头锥柄与尾座锥孔的规格不相同时，可用过渡锥套装夹钻头。

（3）用专用夹具装夹
将专用夹具装在刀架上，锥柄钻头可插入专用夹具的锥孔中，如装夹直柄钻头，采用圆柱孔专用夹具。

夹具的侧面有螺钉紧固钻头，如图8-9所示。

钻削前先校准中心，然后利用床鞍的纵向进给进行钻孔。

2、钻孔时切削用量的选择 （1）切削速度Vc （m/min ） Vc=
1000
Dn
式中，D 为钻头直径，单位为mm ；n 为车床主轴转速，单位为r/min 。

用高速钢钻头，工件为钢件时，取Vc ≤20mm ；工件为铸铁时，取Vc ≤15mm ，可根据Vc 推算出所需的转速n 。

（2）进给量f (mm/r)
通常是以工件每转一转，钻头沿工件轴向移动的距离（每转进给量）作为进给量指标。

钻孔时，一般是用手慢慢转动尾座手轮实现进给，进给量太会折断钻头。

用直径30mm 的钻头钻钢料时，取f=0.1~0.35mm/r ；钻铸铁时，取f=0.15~0.4mm/r 。

（3）背吃刀量（mm ）
钻孔时的背吃刀量就是钻头直径的一半。

3、钻孔的注意事项
（1）找正尾座，使钻头中心与工件旋转中心重合。

否则可能会使孔径钻大、钻偏甚至折断钻头。

（2）钻孔前，必须将断面车平，中心处不允许有凸台，否则钻头不能自动定心，会使钻头折断。

（3）用细长麻花钻钻孔时，为了防止钻头晃动，可在刀架上架一挡铁，支持钻头头部，以帮助定心，如图8-10所示。

（4）当钻头刚接触工件端面和通孔快要钻穿时，进给量要小，以防止钻头折断。

（5）钻小而深的孔时，应先用中心钻钻中心孔，以避免将孔钻歪。

钻削深孔时，必须经常退出钻头清除切屑。

（6）保证冷切削的连续供给。

钻钢类工件时，必须保证切削液的连续供给，以带走切屑和切削区域的大量切削热。

钻铜、铝工件时，可以加乳化液；钻镁合金时不要加切削液； 钻铸铁或铸铜工件时一般不加切削液。

（7）当孔径大于30mm时，一般不宜用钻头一次钻出，可分两次钻出，第一次用的钻头直径为孔径的0.5~ 0.7倍。

五、车孔
精度和表面粗糙度要求都较高的套类零件，常常需要用内孔车刀车削，称为车孔。

车孔是常用的加工方法之一，可以作粗加工，也可以作精加工。

车孔精度可达到IT7~IT8，表面粗糙度值可达Ra1.6~Ra3.2，精车可达Ra0.8。

1、内孔车刀的种类
（1）通孔车刀
刀头部分的几何形状与外圆车刀相似，为减小径向切削力，一般采用600~800主偏角，副偏角κt`一般为150~300，如图8-11(a)所示。

为防止内孔车刀后刀面和孔壁的摩擦，一般磨两个后角，如图8-11（c）所示a01和a02，a01取60~120，a02取300。

（2）盲孔车刀
盲孔车刀用来车削盲孔或台阶孔，切削部分的几何形状基本上与偏刀相似，主偏角大于900，一般为920~950，后角的要求与通孔车刀一样，如图8-11（b）所示。

不同之处是盲孔车刀尖在刀杆的最前端，刀尖到刀杆外端的距离小于孔半径，否则无法车平孔的底面。

内孔车刀可做成整体式，如图8-12（a）所示，也可以把高速钢或硬质合金的刀头，安装在碳钢或合金结构钢制成的刀柄中，刀柄上可开有方孔，刀头用螺钉固定在方孔中。

此外，车削钢料类工件或其他塑料工件的圆柱孔时，由于孔内容屑空间较小，如果不能顺利断屑，将会造成损坏刀具或碰毛孔壁等严重后果。

因此，在刃磨刀具应该注意选择合理的卷屑槽。

2、内孔车刀的装夹
内孔车刀安装得正确与否，直接影响车削情况及孔的精度，所以在安装时一定要注意；（1）刀尖应与工件中心等到高或稍高。

如果装夹低于中心，由于切削力的作用，容易将刀柄压弯，刀尖下移而产生扎刀现象，并可造成孔径扩大。

（2）刀柄伸出刀架不宜过长，一般被车削的孔长5~6mm左右。

（3）刀柄要平行于工件轴线，否则，车削时刀柄容易碰到内孔表面。

（4）盲孔车也装夹时，内孔偏刀的主刀刃应与孔底面成30~50的角度。

3、车削内孔
（1）工件的安装
车孔时，一般采用三爪卡盘或四爪卡盘装夹工件，一般情况下，先找正端面再找正外圆。

对直径较大、长度较短的盘类零件，必须找正外圆和端面。

（2）车内孔的关键技术
车内孔的关键技术是解决内孔车刀的刚性和排屑问题。

1）增加内孔车刀刚性的措施
○1尽量增加刀柄的截面积，通常内孔车刀的刀尖位于刀柄的上面，这样刀柄的截面积较小，如图8-12（a）所示。

如果内孔车刀的刀尖位于刀杆的中心线上，这时刀杆的截面积可达最大，如图8-12（b）所示。

○2尽可能缩短刀杆的伸出长度。

为了增加刀杆的刚性，刀杆伸出长度尽量的短，并且根据孔深加以调节。

（3）车孔的方法
车孔时，由于工作条件不利，加上刀柄刚性差，容易引起振动，因此，其切削用量应比车外圆低一些。

1）车直孔
车孔的方法基本上与车外圆一样，必须先用试切法控制尺寸（横向进给与车外圆相反）2）车台阶孔
对于车直径较小的台阶孔，可以使用先车小孔后车大孔的加工步骤；对于大直径的台孔，可以使用先粗车，然后将小孔和大孔一起精车的方法。

3）车盲孔
盲孔加工中最重要的区分点在于盲孔底面的加工。

用中拖板控制孔径的大小，先作纵向进给，离孔底面还有2~3mm时，改为手动进给，通过观察或者手的感觉可知是否车到底面；最后可作横向进给，车平底面。

盲孔底面的加工也可采用如图8-13所示的平底钻加工，平底钻后角不宜过大，外缘处的前角要修磨得小些，如图8-13（c）所示。

可以使用凸形钻，如图8-13（b）所示，这样定心较好。

实训部分
三、工艺分析
图样中表示的个两套筒结构比较简单，尺寸精度、形位精度、内孔表面精度不高，加工数量少，所以可以采用外圆定位，先后钻孔后车孔的方法加工内孔（若批量生产应采用内孔定位）。

四、加工步骤
经分析图样1中的工件加工步骤确定为：
五、注意事项
六、评分表。