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镗削和镗刀的应用与技巧

【摘要】:镗孔是利用镗刀对已钻出、铸出或锻出的孔进行加工的过程。尾架可在后立柱的垂直导轨上与主轴箱同时升降,以便与主轴杆同轴,并镗削不同高度的孔。图6-33单刃镗刀不通孔镗刀;通孔镗刀2.双刃镗刀双刃镗刀的两条切削刃在两个对称位置同时切削,可消除由径向切削力对镗杆的作用而造成的加工误差。图6-38所示为用镗模法镗削箱体孔系的情况。

镗孔是利用镗刀对已钻出、铸出或锻出的孔进行加工的过程。对于直径较大的孔(一般D>80mm~100mm)内成形面或孔内环形槽等,镗孔是主要的加工方法。

一、镗床及镗削运动

图6-32所示为常用的卧式镗床,其主要组成部分及各部分的运动关系(图中箭头)如图6-32所示。卧式镗床主要由床身、前立柱、主轴箱、主轴、平旋盘、工作台、后立柱和尾身等组成。

1.主轴与平旋盘

主轴与平旋盘(图6-32(b))可根据加工需要,分别由各自的传动链带动,独立地做旋转主运动。主轴可沿本身轴线移动,做轴向进给运动(f1)。其前端的锥孔可安装镗杆或其他刀具。平旋盘装在主轴外层,其上装有径向刀架,刀具可沿导轨做径向进给运动(f2)。

图6-32 卧式镗床

1—床身;2—支承;3—后立柱;4—工作台;5—平旋盘;6—主轴;7—前立柱;8—主轴箱;9—镗刀;10—刀杆;11—刀杆座;12—径向刀架

2.前立柱和主轴箱

前立柱固定在床身的右端,主轴箱可沿前立柱上的垂直导轨升降,实现其位置调整或使刀架做垂直进给运动(f3)。

3.工作台

它装在床身的中部,由下滑座、上滑座和回转工作台3层组成。下滑座可沿床身导轨平行于主轴方向做纵向进给运动(f4);上滑座可沿下滑座上的横向导轨垂直于主轴方向做横向进给运动(f5);回转工作台可绕上滑座的环形导轨在水平平面内回转任意角度。

4.后立柱和尾架

后立柱上安装尾架,其作用是支承长镗刀杆,增加镗刀杆刚度。后立柱可沿床身导轨做水平移动,以适应不同镗杆长度。尾架可在后立柱的垂直导轨上与主轴箱同时升降,以便与主轴杆同轴,并镗削不同高度的孔。

此外,为了加工精度要求较高的各孔,卧式镗床的主轴箱和工作台的移动部分都有精密刻度尺和准确的读数装置。

二、镗刀

镗刀种类很多,按结构特点和使用方式一般可分为单刃镗刀和双刃镗刀。

1.单刃镗刀

单刃镗刀的刀头结构与车刀相似,只有一条切削刃,其结构简单、制造方便、通用性强,但刚度比车刀差。加工小直径孔的镗刀通常做成整体式,加工大直径孔的镗刀可做成机夹式或可转位式。新型的微调镗刀调节方便、调节精度高,这种刀具适用于坐标镗床、自动线和数控机床上精镗孔。图6-33、图6-34所示为不同结构的单刃镗刀。

图6-33 单刃镗刀

(a)不通孔镗刀;(b)通孔镗刀

2.双刃镗刀

双刃镗刀的两条切削刃在两个对称位置同时切削,可消除由径向切削力对镗杆的作用而造成的加工误差。这种镗刀是一种定直径尺寸刀具。切削时,孔的直径尺寸是由刀具保证的,刀具外径是根据工件孔径确定的,结构比单刃镗刀复杂,刀片和刀杆制造较困难,但生产率较高。所以适用于加工精度要求较高、生产批量大的场合。

图6-34 微调单刃镗刀

1—镗刀头;2—微调螺母;3—螺钉;4—波形垫圈;5—调节螺母;6—导向键;7—固定座套

双刃镗刀有固定式(图6-35)和浮动式(图6-36)两类,多用来镗削直径大于30mm的孔。固定式镗刀直径尺寸不能调节,刀片一端有定位凸肩,供刀片装在镗杆中定位使用,刀片用螺钉或楔块紧固在镗杆中。固定式镗刀刚性好,不易引起振动,容屑空间大,生产效率高,适用于粗镗和半精镗,还可用于锪沉头孔及端面的加工。

浮动式镗刀的直径尺寸可在一定范围内调节,并可自动定心。镗孔时,刀片不紧固在刀杆上,刀片位置通过切削时作用在两切削刃上的切削力平衡,实现刀片的自动定心,故可消除由于镗杆偏摆及刀片安装误差所造成的加工误差。但这种镗刀不能校正孔的直线度误差和孔的位置偏差。其优点是制造简单、刃磨方便,但不能加工20mm以下的孔。在单件小批生产,特别是在通用机床上加工箱体零件上较高精度的大直径孔或孔系,浮动式双刃镗刀是常用的加工刀具。

图6-35 固定式双刃镗刀

1—刀杆;2—楔块;3—固定刀块

图6-36 浮动式双刃镗刀

1—上刀体;2—下刀体;3—紧固螺钉;4—调节螺钉

三、卧式镗床的主要工作

1.镗孔

镗床镗孔的方式如图6-37所示,按其进给形式可分为主轴进给和工作台进给两种方式。

主轴进给方式如图6-37(a)所示。在工作过程中,随着主轴的进给,主轴的悬伸长度是变化的,刚度也是变化的,易使孔产生锥度误差。另外,随着主轴悬伸长度的增加,其自重所引起的弯曲变形也随之增大,使镗出孔的轴线弯曲。因此,这种方式只适宜镗削长度较短的孔。

工作台进给方式如图6-37(b)~(d)所示。图6-37(b)所示为悬臂式的,用来镗削较短的孔;图6-37(c)为多支承式的,用来镗削箱体两壁相距较远的同轴孔系;图6-37(d)所示为用平旋盘镗大孔。

图6-37 镗床镗孔的方式

(a)主轴进给方式;(b)工作台悬臂式进给;(c)工作台多支承式进给;(d)工作台平旋盘式

镗床上镗削箱体上同轴孔系、平行孔系和垂直孔系的方法通常有坐标法和镗模法两种。图6-38所示为用镗模法镗削箱体孔系的情况。

图6-38 镗模法镗孔

1—工件;2—镗模;3—浮动接头;4—主轴

2.镗床的其他工作

在镗床上不仅可以镗孔,还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、铣平面、车外圆、车端面、切槽及车螺纹等工作,其加工方式如图6-39所示。

图6-39 镗床的其他工作

(a)钻孔;(b)扩孔;(c)铰孔;(d)铣平面;(e)镗内槽;(f)车外圆;(g)车端面;(h)加工螺纹

四、镗削的工艺特点及应用

1.镗床是加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件的主要设备

在一些箱体上往往有一系列孔径较大、精度较高的孔,这些孔在一般机床上加工很困难,但在镗床上加工却很容易,并可方便地保证孔与孔之间、孔与基准平面之间的位置精度和尺寸精度要求。

2.加工范围广泛

镗床是一种万能性强、功能多的通用机床,既可加工单个孔,又可加工孔系;既可加工小直径的孔,又可加工大直径的孔;既可加工通孔,又可加工台阶孔及内环形槽。除此之外,还可进行部分铣削和车削工作。

3.能获得较高的精度和较低的粗糙度

普通镗床镗孔的尺寸公差等级可达IT8~IT7,表面粗糙度Ra值可达1.6~0.8μm。若采用金刚镗床(因采用金刚石镗刀而得名)或坐标镗床,能获得更高的精度和更小的粗糙度值。

4.生产率较低

机床和刀具调整复杂,操作技术要求较高,在单件、小批量生产中使用镗模生产率较低,在大批、大量生产中则须使用镗模以提高生产率。