第9章-鏜削加工

第九章鏜削加工

鏜床的主要功用是用鏜刀鏜削工件已鑄出或已鉆出的孔。除鏜孔外，大部分鏜床還可以進(jìn)行銑削、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作。鏜床的主要類型有臥式銑鏜床、坐標(biāo)鏜床和精鏜床等。第一節(jié)鏜床

一、臥式銑鏜床

臥式銑鏜床因其工藝范圍廣泛而得到普遍應(yīng)用。尤其適合大型、復(fù)雜的箱體類零件的孔加工。因?yàn)檫@些零件孔的精度、孔間距精度、孔的軸心線之間的同軸度、垂直度、平行度等都有嚴(yán)格要求，如在鉆床上加工難以保證精度。臥式銑鏜床除鏜孔以外，還可車端面、銑平面、車外圓、車螺紋等。因此，一般情況下，零件可在一次安裝中完成大部分甚至全部的加工工序。圖9-1所示為臥式銑鏜床的外形。

圖9-1臥式銑鏜床１－后支架；2—后立柱；3—工作臺(tái)；4—鏜軸；5—平旋盤；6—徑向刀具溜板；7—前立柱；8—主軸箱；9—后尾筒；9—床身；11—下滑座；12—上滑座臥式鏜床具有下列工作運(yùn)動(dòng)：（1）鏜桿的旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)；（2）平旋盤的旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)；（3）鏜桿的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；（4）主軸箱垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；（5）工作臺(tái)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；（6）工作臺(tái)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；（7）平旋盤徑向刀架進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；（8）輔助運(yùn)動(dòng)：主軸箱、工作臺(tái)在進(jìn)給方向上的快速調(diào)位運(yùn)動(dòng)，后立柱縱向調(diào)位運(yùn)動(dòng)，后支架垂直調(diào)位運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。這些輔助運(yùn)動(dòng)由快速電機(jī)傳動(dòng)。圖9-2臥式銑鏜床的典型加工方法

二、坐標(biāo)鏜床

坐標(biāo)鏜床是一種高精度級(jí)機(jī)床，它具有測量坐標(biāo)位置的精密測量裝置，而且這種機(jī)床的主要零部件的制造和裝配精度都很高，并有良好的剛性和抗振性。所以它主要用來鏜削精密的孔（IT5級(jí)或更高）和位置精度要求很高的孔系（定位精度達(dá)0.002~0.01mm），如，鉆模、鏜模等的精密孔。坐標(biāo)鏜床的工藝范圍很廣，除鏜孔、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、精銑平面和溝槽外，還可進(jìn)行精密刻線和劃線，以及孔距和直線尺寸的精密測量等工作。坐標(biāo)鏜床過去主要用在工具車間作單件生產(chǎn)。近年來也逐漸應(yīng)用到生產(chǎn)車間，成批地加工要求精密孔距的零件，例如，在飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和機(jī)床等行業(yè)中加工某些箱體零件的軸承孔。坐標(biāo)鏜床的主參數(shù)是工作臺(tái)的寬度。坐標(biāo)鏜床按其布局和型式不同，可分為立式單柱、立式雙柱和臥式等主要類型。三、金剛鏜床

金剛鏜床是一種高速精密鏜床，因以前采用金剛石鏜刀而得名。現(xiàn)已大量采用硬質(zhì)合金刀具。這種機(jī)床的特點(diǎn)是切削速度很高（加工鋼件=1.7～3.3m/s，加工有色合金件=5～25m/s），而背吃刀量和進(jìn)給量極?。ū吵缘读恳话悴怀^0.1mm，進(jìn)給量一般為0.01～0.14mm/r），因此可以獲得很高的加工精度（孔徑精度一般為IT6、IT7級(jí)，圓度誤差不大于3～５）和表面質(zhì)量（表面粗糙度一般為0.08≤Ra≤1.25）。金剛鏜床在成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用，常用于加工發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸、連桿、活塞等零件上的精密孔。一、鏜削特點(diǎn)

除了在車床、鉆床上加工孔以外，用鏜孔刀具在鏜床上也可以加工孔。對于直徑較大的孔、內(nèi)成形面以及有一系列位置精度要求的孔，鏜孔是主要的切削加工方法。（1）鏜削可以加工機(jī)座、箱體、支架等外形復(fù)雜的大型零件上的直徑較大的孔以及有位置精度要求的孔和孔系，特別是有位置精度要求的孔和孔系，在一般機(jī)床上加工很困難，在鏜床上利用坐標(biāo)裝置和鏜模則很容易做到。（2）鏜削加工靈活性大，適應(yīng)性強(qiáng)。加工尺寸可以大亦可小，對于不同的生產(chǎn)類型和精度要求的孔都可以采用這種加工方法。第二節(jié)鏜刀（3）鏜削加工能獲得較高的精度和較小的表面粗糙度。一般尺寸公差等級(jí)為IT8、IT7，Ra值為1.6～0.8。若用金剛鏜床和坐標(biāo)鏜床則加工質(zhì)量可更好。（4）鏜削加工操作技術(shù)要求高，生產(chǎn)率低。要保證工件的尺寸精度和表面粗糙度，除取決于所用的設(shè)備外，更主要的是與工人的技術(shù)水平有關(guān)，同時(shí)花在機(jī)床、刀具上的調(diào)整時(shí)間亦較多。鏜削加工時(shí)參加工作的切削刃少，所以一般情況下，鏜削加工生產(chǎn)效率低。若使用鏜?？梢蕴岣呱a(chǎn)率，但一般用于大批量生產(chǎn)。二、鏜刀的類型及應(yīng)用

鏜刀是在車床、鏜床、自動(dòng)機(jī)床以及組合機(jī)床上使用的孔加工刀具。鏜刀種類很多，按切削刃數(shù)量可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。

（一）單刃鏜刀它適用于孔的粗、精加工。單刃鏜刀的切削效率低，對工人操作技術(shù)要求高。加工小直徑孔的鏜刀通常作成整體式，加工大直徑孔的鏜刀可作成機(jī)夾式。圖9-8為機(jī)夾式單刃鏜刀，它的鏜桿可長期使用，鏜刀頭通常作成正方形或圓形。正方形鏜刀頭的強(qiáng)度與剛度是直徑與其邊長相等的圓形刀頭的80%～90%，故在實(shí)際生產(chǎn)中都采用正方形鏜刀頭。鏜桿不宜太細(xì)太長,以免切削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。鏜桿、鏜刀頭尺寸與鏜孔直徑的關(guān)系見表9-1。為了使鏜刀頭在鏜桿內(nèi)有較大的安裝長度，并具有足夠的位置安置壓緊螺釘和調(diào)節(jié)螺釘，在鏜盲孔或階梯孔時(shí)，鏜刀頭在鏜桿上的安裝傾斜角δ一般取9°～45°；鏜通孔時(shí)取δ=0°，以便于鏜桿的制造。通常壓緊螺釘從鏜桿端面或頂面來壓緊鏜刀頭。在設(shè)計(jì)盲孔鏜刀時(shí)，應(yīng)使壓緊螺釘不影響鏜刀的切削工作。在鏜桿上可設(shè)置調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)節(jié)鏜刀伸出長度。（二）雙刃鏜刀常用的有固定式鏜刀塊和浮動(dòng)鏜刀。1.固定式鏜刀塊高速鋼固定式鏜刀塊也可制成焊接式或可轉(zhuǎn)位式硬質(zhì)合金鏜刀塊。固定式鏜刀塊用于粗鏜或半精鏜直徑大于40mm的孔。工作時(shí)，鏜刀塊可通過楔塊或者在兩個(gè)方向傾斜的螺釘?shù)葕A緊在鏜桿上。安裝后，鏜刀塊相對于軸線的不垂直、不平行與不對稱，都會(huì)造成孔徑擴(kuò)大，所以，鏜刀塊與鏜桿上方孔的配合要求較高，方孔對軸線的垂直度與對稱度誤差不大于0.01mm。

2.浮動(dòng)鏜刀鏜孔時(shí)，浮動(dòng)鏜刀裝入鏜桿的方孔中，不需夾緊，通過作用在兩側(cè)切削刃上的切削力來自動(dòng)平衡其切削位置，因此它能自動(dòng)補(bǔ)償由刀具安裝誤差、機(jī)床主軸偏差而造成的加工誤差，能獲得較高的公差等級(jí)（IT7、IT6）。加工鑄件時(shí)表面粗糙度Ra0.2～0.8，加工鋼件時(shí)Ra0.4～1.6，但它無法糾正孔的直線度誤差和位置誤差，因而要求預(yù)加工孔的直線性好，表面粗糙度值不大于Ra3.2。浮動(dòng)鏜刀結(jié)構(gòu)簡單，但鏜桿上方孔制造較難，切削效率低于鉸孔，因此適用于單件、小批生產(chǎn)加工直徑較大的孔，特別適用于精鏜孔徑較大（d＞200mm）而深的（L/d＞5）筒件和管件孔。（三）鏜刀的發(fā)展趨勢隨著刀具技術(shù)的不斷進(jìn)步，鏜孔刀具逐步向機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具方向發(fā)展。目前孔加工刀具系統(tǒng)中，有各種各樣的可轉(zhuǎn)位鏜刀?？赊D(zhuǎn)位鏜刀的品種很多，按照切削刃多少可分：單刃鏜刀、雙刃鏜刀和多刃鏜刀（復(fù)合鏜刀、成組鏜刀）；按照刀具結(jié)構(gòu)分：整體鏜刀、模塊鏜刀和可調(diào)鏜刀。可轉(zhuǎn)位雙刃鏜刀在同一鏜桿的徑向向安裝兩個(gè)模塊鏜刀（可調(diào)鏜刀）。雙刃鏜刀的特點(diǎn)是有一對對稱的切削刃同時(shí)參與切削，與單刃鏜刀相比，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量可提高一倍，生產(chǎn)效率高?？赊D(zhuǎn)位多刃鏜刀（復(fù)合鏜刀、成組鏜刀）根據(jù)零件上被加工孔的幾何形狀和工藝可能性，在同一鏜桿的軸向安裝兩個(gè)或兩個(gè)以上的可轉(zhuǎn)位刀片或模塊鏜刀（可調(diào)鏜刀），以便在同一個(gè)工序中同時(shí)完成幾個(gè)不同面的加工，從而獲得較高的生產(chǎn)率。在成批大量生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

鏜床夾具又稱鏜模，主要用于加工箱體、支座零件上的孔或孔系。它不僅在各類鏜床上使用，也可在組合機(jī)床、車床及搖臂鉆床上使用。鏜床夾具按鏜模支架在鏜模上的布置形式，可分為雙支承鏜模、單支承鏜模及無支承鏜床夾具三類。第三節(jié)鏜床夾具

一、雙支承鏜模

雙支承鏜模上有兩個(gè)引導(dǎo)鏜刀桿的支承，鏜桿的位置精度由鏜模保證，不受機(jī)床主軸精度的影響。鏜刀桿與機(jī)床主軸采用浮動(dòng)連接。（一）前后雙支承鏜模圖9-12為鏜削車床尾座孔的鏜模，鏜模的兩個(gè)支承分別設(shè)置在刀具的前方和后方，鏜刀桿9和主軸之間通過浮動(dòng)接頭9連接。工件以底面、槽及側(cè)面在定位板3/4及可調(diào)支承釘7上定位,限制六個(gè)自由度。采用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，擰緊夾緊螺釘6，壓板5、8同時(shí)將工件夾緊。鏜模支架1上裝有滾動(dòng)回轉(zhuǎn)鏜套2,用以支承和引導(dǎo)鏜刀桿。鏜模以底面A作為安裝基面安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，其側(cè)面設(shè)置找正基面B，因此可不設(shè)定位鍵。

圖9-12鏜削車床尾座孔鏜模1-鏜模支架2-回轉(zhuǎn)鏜套3、4-定位板5、8-壓板6-夾緊螺釘7-支承釘9-鏜刀桿10-浮動(dòng)接頭（二）后雙支承鏜模圖9-13為后雙支承鏜孔示意圖，兩個(gè)支承設(shè)置在刀具的后方，鏜桿與主軸浮動(dòng)連接。為保證鏜桿的剛性，鏜桿的懸伸量L1<5d；為保證鏜孔精度，兩個(gè)支承的導(dǎo)向長度L>（1.25~1.5）L1。后雙支承鏜?？稍谙潴w的一個(gè)壁上鏜孔，此類鏜模便于裝卸工件和刀具，也便于觀察和測量。圖9-13后支座鏜孔

（三）鏜套鏜套的結(jié)構(gòu)型式和精度直接影響被加工孔的精度。常用的鏜套有固定式鏜套和回轉(zhuǎn)式鏜套兩類。

（四）鏜桿圖9-17為用于固定式鏜套的鏜桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)。當(dāng)鏜桿導(dǎo)向部分直徑d<50mm時(shí)，常采用整體式結(jié)構(gòu)。圖9-17a為開油槽的鏜桿，鏜桿與鏜套的接觸面積大，磨損大，若切屑從油槽內(nèi)進(jìn)入鏜套，則易出現(xiàn)“卡死”現(xiàn)象。但鏜桿的剛度和強(qiáng)度較好。圖9-17b、c為有較深直槽和螺旋槽的鏜桿，這種結(jié)構(gòu)可大大減少鏜桿與鏜套的接觸面積，溝槽內(nèi)有一定的存屑能力，可減少“卡死”現(xiàn)象，但其剛度較低。當(dāng)鏜桿導(dǎo)向部分直徑d>50mm時(shí)，常采用如圖9-17d所示的鑲條式結(jié)構(gòu)。鑲條應(yīng)采用摩擦因數(shù)小和耐磨的材料，如銅或鋼。鑲條磨損后，可在底部加墊片，重新修磨使用。這種結(jié)構(gòu)的摩擦面積小，容屑量大，不易“卡死”。圖9-17用于固定鏜套的鏜桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)

（五）浮動(dòng)接頭雙支承鏜模的鏜桿均采用浮動(dòng)接頭與機(jī)床主軸連接。（六）鏜模支架和底座鏜模支架用于安裝鏜套，其典型結(jié)構(gòu)和尺寸列于表9-3中。鏜模支架應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮有較大的安裝基面和設(shè)置必要的加強(qiáng)肋，而且不能在鏜模支架上安裝夾緊機(jī)構(gòu)，以免夾緊反力使鏜模支架變形，影響鏜孔精度。表9-3鏜模支架典型結(jié)構(gòu)及尺寸(mm)型式BLHs1,s2

l

abcdehkI(1/2~3/5)H

(1/3~1/2)H

按工件相應(yīng)尺寸取

9~2015~2530~403~520~3020~303~5II(2/3~1)H

(1/3~2/3)H

二、單支承鏜模

這類鏜模只有一個(gè)導(dǎo)向支承，鏜桿與主軸采用固定連接。安裝鏜模時(shí)，應(yīng)使鏜套軸線與機(jī)床主軸軸線重合。主軸的回轉(zhuǎn)精度將影響鏜孔精度。根據(jù)支承對刀具的位置，單支承鏜模又可分為以下兩種。1.前單支承鏜模圖9-21所示采用前單支承鏜孔,鏜模支承設(shè)置在刀具前方。主要用于加工孔徑D>60mm、加工長度L<D的通孔。一般鏜桿的導(dǎo)向部分直徑d<D。因?qū)虿糠种睆讲皇芗庸た讖酱笮〉挠绊?，故在多工步加工時(shí)，可不更換鏜套。這種布置也便于在加工中觀察和測量。但在立鏜時(shí)，切屑會(huì)落入鏜套，應(yīng)設(shè)置防屑罩。2.后單支承鏜模圖9-22所示為采用后單支承鏜孔，鏜套設(shè)置在刀具的后方。用于立鏜時(shí)，切屑不會(huì)影響鏜套。(a)(b)圖9-21前單支承孔圖9-22后單支承孔三、無支承鏜床夾具

工件在剛性好、精度高的金剛鏜床、坐標(biāo)鏜床或數(shù)控機(jī)床、加工中心上鏜孔時(shí)，夾具上不設(shè)置鏜模支承，加工孔的尺寸和位置精度均由鏜床保證。這類夾具只需設(shè)計(jì)定位裝置、夾緊裝置和夾具體即可。圖9