简析平行孔系的镗削方法

简析垂直和平行孔系的镗削方法1.分析镗削与镗削加工
镗削是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的内径车削工艺，其应用范围一般
首先应加大切削深度，减少进给次数；其次加大进给量；最后选取与切削深度和进给量相适应的切削速度。

精镗时，主要是为了保证孔的精度和孔的表面粗糙度要求。

为保证表面粗糙度和提高生产效率，应提高切削速度；进给量不宜选取过大。

由于精镗的加工余量往往较小，切削深度受到余量限制，不能任意选取。

镗孔是用镗刀对已有的孔进行扩大加工的方法，是常用的孔加工方法之一。

对于直径较大的孔(D＞80mm)、内成形面或孔内环槽等，镗削是唯一适宜的加工方法。

一般镗孔的尺寸公差等级为IT8～IT6，表面粗糙度Ra为1.6μm～0.8 μm；精细镗时，尺寸公差等级可达IT7～IT5，表面粗糙度Ra为0.8μm～0.1 μm。

镗孔可以在镗床上或车床上进行。

回转体零件上的轴心孔多在车床上加工如图3.13 所示，主运动和进给运动分别是零件的回转和车刀的移动。

箱体类零件上的孔或孔系(相互有平行度或垂直度要求的若干个孔)则常用镗床加工，如图3.14 所示。

根据结构和用途不同，镗床分为卧式镗床、坐标镗床、立式镗床、精密镗床等，应用最广的是卧式镗床。

镗孔时，镗刀刀杆随主轴一起旋转，完成主运动；进给运动可由工作台带动零件纵向移动，也可由镗刀刀杆轴向移动来实现。

镗刀有单刃镗刀和多刃镗刀之分，由于它们的结构和工作条件不同，它们的特点和应用也有所不同。

用旋转的单刃镗刀把工件上的预制孔扩大到一定尺寸，使之达到要求的精度和表面粗糙度的切削加工。

而按其切削刃数量可分为单刃镗刀、多刃镗刀和双刃镗刀(图1)；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、装配式和可调式。

a、b—单刃镗刀 c—双刃固定式镗刀 d—浮动镗刀
图1 单刃镗刀和多刃镗刀的结
单刃镗刀刀头结构与单刃镗刀刀头结构与车刀类似，刀头装在刀杆中，根据被加工孔孔径大小，通过手工操纵，用螺钉固定刀头的位置。

刀头与镗杆轴线垂直（图1a）可镗通孔，倾斜安装（图1b）可镗盲孔单刃镗刀结构简单，可以校正原有孔轴线偏斜和小的位置偏差，适应性较广，可用来进行粗加工、半精加工或精加工。

但是，所镗孔径尺寸的大小要靠人工调整刀头的悬伸长度来保证，较为麻烦，加之仅有一个主切削刃参加工作，故生产效率较低，多用于单件小批量生产。

双刃镗刀有两个对称的切削刃，切削时径向力可以相互抵消，工件孔径尺寸和精度由镗刀径向尺寸保证。

工作时，镗刀块可通过斜楔、锥销或螺钉装夹在镗杆上，镗刀块相对于轴线的位置偏差会造成孔径误差。

固定式双刃镗刀是定尺寸刀具，适用于粗镗或半精镗直径较大的孔。

1）单刃镗刀镗孔特点
一．适应性广，灵活，但对操作工人技术水平要求较高；
二．可以校正原有孔的轴线位置偏差；
三．生产率较低，镗杆刚性差，单刃切削，调整时间长，一般用于单件、小批量生产。

2）浮动镗刀镗孔特点
一．加工质量高，浮动可减少刀杆、刀具安装偏差；
二．生产效率高，双刃切削，操作方便；
三．刀具结构复杂，对刀具刃磨要求较高，刃口要对称，一般用于较大孔径的批量生产。

镗削大孔、长孔的主要技术措施：
用悬伸镗削法镗削大孔、长孔时，为减少主轴悬伸长度，镗刀架可直接装在主轴上，并可附加主轴架或主轴支承套，以增加镗杆刚性。

当利用镗床尾座镗削大孔、长孔时，首先应精确调整好尾座支承与镗床主轴孔的同轴度，然后采用随动支承装置，以减少大孔、长孔镗削中刀杆的振动。

当镗削孔径大于800mm、长度大于2000mm的孔时，可利用差动镗杆进行镗削。

此外，必须合理选择刀具几何参数和切削用量，加注合适的切削液，充分冷却润滑
镗削加工 1.定义: 使孔径扩大并达到加工精度要求和表面粗糙度要求的加工方法.
2.工艺特点:刀具结构简单，通用刀具结构简单,通用性达,可粗加工也可半精加工和精加工,适用批量较小的加工，镗孔质量取决于机床精度。

3.运动分析:主运动为镗刀的旋转运动，进给运动为镗刀或工件的移动。

4.镗削加工工艺范围
1）镗孔常用于铰孔、磨孔前的预加工和孔的终加工。

加工精度可达到IT8～IT6，表面粗糙度达6.3～0.8μm。

2）适合于加工大直径孔，特别对于大于100mm的较大直径孔，镗孔几乎是唯一的加工方法。

3）镗孔具有较强的误差修正能力镗孔不但能修正上道工序所造成的孔中心线偏斜误差，而且能够保证被加工孔和其它表面（或中心要素）保持一定的位置精度，所以非常适合平行孔系、同轴孔系和垂直孔系的加工。

但镗轴采用浮动连接时，孔的尺寸精度和位置精度则由镗模来保证。

(注意：镗削通常用于加工尺寸较大，精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求较高的孔。

)
镗削加工主要是镗床来实现的，（有些镗削可以用车、铣来实现）。

以镗床为例：加工范围有平面、斜面、各类槽、内孔、孔端面、平行面，倒角、钻孔，同轴孔等。

如图4所示。

图4
镗削的工艺特点:
1）适应范围广
镗削既可以加工通孔也可以加工盲孔。

可在钻孔铸孔和锻孔基础上进行，主要用于箱体机架等结构复杂的大中型零件上的孔与孔系加工。

设有坐标测量装置，容易保证孔与孔之间孔与基准之间的尺寸精度和位置精度。

2）可校正原有孔的轴线偏斜
与其他孔加工方法相比，镗孔的突出优点为可利用镗刀在一定范围内加工出任意直径的孔，可修正已有空的为位置偏差。

3）加工质量瘦镗刀杆尺寸影响
由于镗刀和镗杆直径受孔径与孔深限制，刚度差，易产生变形和震动，孔的加工精度和表面粗糙度受到较大的影响。

4）生产效率低
为减少镗杆的弯曲变形，需采用较小的背吃刀量和进给量进行切削，不能高速切削和强力切削。

从镗刀结构来看，起切削刃少，并且切削液的注入和排屑困难，切削效率低。

5）工件装夹次数少
能在工件的一次安装中完成粗加工半精加工等多工序加工，减少小了因多次安装而带来的误差，保证加工精度。

镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。

通常用于加工尺寸较大，精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求较高的孔。

如箱体上的孔，还可以进行铣削，钻孔，扩孔，铰孔等工作。

分为：卧式镗床、坐标镗床、镗铣削中心等，普通机床镗孔精度IT8~IT7，Ra1.6~0.8μm，坐标镗床镗孔精度IT7~IT6，Ra0.04μm。

对精度和表面粗糙度要求很高的精密镗削，一般用金刚镗床（如图3 ），
并采用硬质合金、金刚石和立方氮化硼等超硬材料的刀具,选用很小的进给量(0.02～0.08毫米/转)和切削深度（0.05～0.1毫米）高于普通镗削的切削速度。

精密镗削的加工精度能达到IT7～6，表面粗糙度为R a0.63～0.08微米。

精密镗孔以前，预制孔要经过粗镗、半精镗和精镗工序，为精密镗孔留下很薄而均匀的加工余
图3
2.分析垂直，平行孔系的镗削方法
孔系的镗削加工
(1）镗削同轴孔时，将镗杆插入主轴的锥孔，另一端由后立柱支承，主轴带动镗杆作旋转主运动，工作台带动工件作纵向进给运动。

若两孔直径不相等，可在镗杆相应位置上装两把镗刀，对同轴的两孔同时或先后镗削。

(2）镗削平行孔时，若两平行孔的轴线在同一水平面内, 一个孔加工完后,将工作台横向移动一个孔距, 即可对另一平行孔加工; 若两孔在同一垂直平面内，一个孔加工完后，将主轴箱垂直移动一个孔距，即可对另一孔加工。

(3）镗削垂直孔时，一个方向的孔加工完后，将工作台调转90°，再加工第二个孔。

如果是交叉孔系，可通过垂直移动主轴箱进行调整。

孔系的镗削特点
(1）镗床有多个部件都能作进给运动，使其在工艺上具有多功能性，显示出较强的适应能力，不但可以加工圆柱孔、平面、V形槽、螺纹以及中心孔等零件表面，还能加工多种零件，方便实现孔系的加工。

(2）镗削加工以刀具的旋转作为主运动，与以工件旋转为主运动的加工方式相比，特别适合加工箱体、机架等结构复杂的大型零件。

(3）镗孔的最大特点是能够修正上道工序造成的孔轴线偏移、歪斜等缺陷。

图5.孔系的镗削方法（上-同轴，下左-平行，下右-垂直）
镗削垂直孔系时（如图5 下右），可采用以下方法保证孔系的位置精度：
1，用回转工作台镗削法利用工作台的定位精度，先镗好一个端面上的孔，然后将工作台回转90°，镗削另一垂直端面上的孔。

2，用心轴校正法利用已加工好的孔，选配与该孔孔径相同的检验心轴插入孔中，回转工作台后，用百分表校对心轴的两端，使两端对零。

如果工件结构许可，可在镗削第一端面上的孔后，同时铣出与镗床主轴相垂直的找正基面，然后转动工作台，找正该基面，使它与镗床主轴平行。

垂直孔系垂直度的检测方法常用的有如下几种：
（1）用一端带90°锥度的检验心轴检测同一平面内的两垂直孔轴线的垂直度这种方法分别将一端带90°锥度的检验心轴插入被检孔，并使两检验心轴的锥面接触，然后用塞尺检验，如两锥面不贴合，其最大间隙值即为两孔轴线的垂直度误差。

（2）用90°角尺检测同一平面内的两垂直孔轴线的垂直度这种方法是将检验心轴在导套的配合下插入一孔内，将镗杆伸入已加工完毕的另一个孔内，将90°角尺与检验心轴和镗杆贴合，然后用塞尺检测90°角尺的接触面间隙，所测得的最大间隙即为两孔轴线垂直度误差。

（3）用检验心轴和百分表检测不在同一平面内的两垂直孔轴线的垂直度用这种方法检测时，把检验心轴在导套的配合下插入一孔内后，将镗杆伸入另一已加工好的被测孔，并在镗杆上装一百分表。

测量时，用手动使主轴旋转，带动百分表测出心轴两测点的读数值，其最大与最小读数之差即为两孔轴线的垂直度误差。

镗削平行孔系的主要技术要求:是各平行孔中心线之间及中心线与基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度。

生产中常采用以下几种方法:
1.找正法
找正法是在通用机床上，借助辅助工具来找正要加工孔的正确位置的加工方法。

这种方法加工效率低，一般只适用于单件小批生产。

根据找正方法的不同。

找正法又可分为以下几种：
(l)划线找正法加工前按照零件图在毛坯上划出各孔的位置轮廓线，然后按划线一一进行加工。

划线和找正时间较长，生产率低，而且加工出来的孔距精度也低，一般在±0.5mm左右。

为提高划线找正的精度，往往结合试切法进行。

即先按划线找正镗出一孔，再按线将主轴调至第二孔中心，试镗出一个比图样要小的孔，若不符合图样要求，则根据测量结果更新调整主轴的位置，再进行试镗、测量、调整，如此反复几次，直至达到要求的孔距尺寸。

此法虽比单纯的按线找正所得到的孔距精度高，但孔距精度仍然较低，且操作的难度较大，生产效率低，适用于单件小批生产。

(2)心轴和块规找正法镗第一排孔时将心轴插入主轴孔内（或直接利用镗床主轴），然后根据孔和定位基准的距离组合一定尺寸的块规来校正主轴位置，如图8-36。

校正时用塞尺测定块规与心轴之间的间隙，以避免块规与心轴直接接触而损伤块规。

镗第二排孔时，分别在机床主轴和加工孔中插入心轴，采用同样的方法来校正主轴线的位置，以保证孔心距的精度。

这种找正法的孔心距精度可达±0.3mm。

(3) 样板找正法
用10~20mm厚的钢板制造样板，装在垂直于各孔的端面上（或固定于机床工作台上），如图8-37。

样板上的孔距精度较箱体孔系的孔距精度高（一般为
±0.1mm~±0.3mm），样板上的孔径较工件孔径大，以便于镗杆通过。

样板上孔径尺寸精度要求不高，但要有较高的形状精度和较细的表面粗糙度。

当样板准确地装到工件上后，在机床主轴上装一千分表，按样板找正机床主轴，找正后，即换上镗刀加工。

此法加工孔系不易出差错，找正方便，孔距精度可达±0.05mm。

这种样板成本低，仅为镗模成本的1/7~1/9，单件小批的大型箱体加工常用此法。

(4) 定心套找正法如图8-38所示，先在工件上划线，再按线攻螺钉孔，然后装上形状精度高而光沽的定心套，定心套与螺钉间有较大间隙，然后按图样要求的孔心距公差的1/3~1/5调整全部定心套的位置，并拧紧螺钉。

复查后即可上机床，按定心套找正镗床主轴位置，卸下定心套，镗出一孔。

每加工一个孔找正一次，直至孔系加工完毕。

此法工装简单，可重复使用，特别适宜于单件生产下的大型箱体和缺乏坐标镗床条件下加工钻模板上的孔系。

2.镗模法
镗模法即利用镗模夹具加工孔系。

镗孔时，工件装夹在镗模上，镗杆被支承在镗模的导套里，增加了系统刚性。

这样，镗刀便通过模板上的孔将工件上相应的孔加工出来，机床精度对孔系加工精度影响很小，孔距精度主要取决于镗模的制造精度，因而可以在精度较低的机床上加工出精度较高的孔系。

当用两个或两个以上的支承来引导镗杆时，镗杆与机床主轴必须浮动联接。

镗模法加工孔系时镗杆刚度大大提高，定位夹紧迅速，节省了调整、找正的辅助时间，生产效率高，是中批生产、大批大量生产中广泛采用的加工方法。

但由于镗模自身存在的制造误差，导套与镗杆之间存在间隙与磨损，所以孔距的精度一般可达±0.05 mm，同轴度和平行度从一端加工时可达0.02~0.03mm；当分别从两端加工时可达0.04~0.05mm。

此外，镗模的制造要求高、周期长、成本高，对于大型箱体较少采用镗模法。

用镗模法加工孔系，既可在通用机床上加工，也可在专用机床或组合机床上加工。

图8-39为组台机床上用镗模加工孔系的示意图。

图8-39镗模法
3.坐标法
坐标法镗孔是在普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣床等设备上，借助于测量装置，调整机床主轴与工件间在水平和垂直方向的相对位置，来保证孔距精度的一种镗孔方法。

在箱体的设计图样上，因孔与孔间有齿轮啮合关系，对孔距尺寸有严格的公差要求，采用坐标法镗孔之前，必须把各孔距尺寸及公差借助三角几何关系及工艺尺寸链规律换算成以主轴孔中心为原点的相互垂直的坐标尺寸及公差。

目前许多工厂编制了主轴箱传动轴坐标计算程序，用微机很快即可完成该项工作。

为保证按坐标法加工孔系时的孔距精度，在选择原始孔和考虑镗孔顺序时，要把有孔距精度要求的两孔的加工顺序紧紧地边在一起，以减少坐标尺寸累积误差对孔距精度的影响；同时应尽量避免因主轴箱和工作台的多次往返移动而由间隙造成对定位精度的影响。

此外，选择的原始孔应有较高的加工精度和较细的表面粗糙度，以保证加工过程中检验镗床主轴相对于坐标原点位置的准确性。

坐标法镗孔的孔距精度取决于坐标的移动精度，实际上就是坐标测量装置的精度。

坐标测量装置的主要形式有：
(1)普通刻线尺与游标尺加放大镜测量装置，其位置精度为±0.1~±0.3mm。

(2)百分表与块规测量装置。

一般与普通刻线尺测量配合使用，在普通镗床用百分表和块规来调整主轴垂直和水平位置，百分表装在镗床头架和横向工作台上。

位置精度可达±0.02~±0.04mm。

这种装置调整费时，效率低。

(3)经济刻度尺与光学读数头测量装置，这是用得最多的一种测量装置。

该装置操作方便，精度较高，经济刻度尺任意二划线间误差不超过5μm，光学读数头的读数精度为0.01mm。

(4)光栅数字显示装置和感垃同步器测量装置。

其读数精度高，为
0.0025~0.01mm
平行孔系平行度的检测方法:
平行孔系的孔系间平行度检测，应包括孔系轴线在垂直剖面内的平行度检测和孔系轴线在水平剖面内的平行度检测两项内容。

检测轴线在垂直剖面内的平行度时，先将检验心轴插在工件的孔内，并将其中一根心轴的两端安放在等高V
形架上，调整包含孔I和孔Ⅱ轴线所组成的垂直平面，并使该平面垂直于测量平板，然后按要求在给定长度上测量另一根心轴，百分表指针最大与最小读数之差，即为工件在垂直方向的轴线平行度误差。

检测孔系轴线在水平剖面内的平行度误差时，需将包含孔Ⅰ和孔Ⅱ轴线的平面调整成与测量平板平行，然后按要求在给定长度上测量，百分表指针最大与最小读数之差，即为工件在水平方向的轴线平行度误差。

当孔系平行度精度要求不高时，也可用游标卡尺，千分尺或内径千分尺直接测量检验心轴间的尺寸。

附加：
镗削同轴孔系的方法当成批或大量生产时，镗削同轴孔系常采用镗模法，当单件或小批生产时，可采用穿镗法和调头镗法。

穿镗法中又可分为悬伸穿镗、导向支承套支承镗杆后穿镗和长镗杆与尾座联合起来穿镗等几种形式。

MG31001 谷世伟
2011/11/4。