箱體零件的孔系加工方法與精度分析

韓正銅　顧蘇軍　胡元

摘要：以箱體零件孔系加工為專(zhuān)題，研究其加工方案，分析其加工精度。從而培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力，提高機(jī)械制造工程學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：孔系加工；專(zhuān)題；教學(xué)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）13-0093-02

機(jī)械加工精度作為機(jī)械制造工程學(xué)課程的重要內(nèi)容之一，在教學(xué)中一般按照工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形等分立的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)。為提高學(xué)生綜合運(yùn)用所需知識(shí)分析解決具體問(wèn)題的能力，我們開(kāi)展了“專(zhuān)題驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)方法研究。下面以箱體零件的孔系加工為專(zhuān)題，對(duì)其工藝方案與加工精度進(jìn)行分析。

箱體類(lèi)零件是機(jī)械傳動(dòng)裝置中重要的基礎(chǔ)件，箱體上若干有相互位置精度要求的孔構(gòu)成箱體孔系，包括平行孔系、同軸孔系等?？紫档募庸し椒ㄅc孔系的加工精度對(duì)保證傳動(dòng)裝置的性能和質(zhì)量具有重要影響。

一、平行孔系加工

平行孔系的精度要求主要是各孔軸線(xiàn)之間及軸線(xiàn)與基準(zhǔn)面之間的尺寸精度和軸線(xiàn)間的平行度等幾何精度?？梢酝ㄟ^(guò)以下幾種方法保證平行孔系精度要求。

1.找正法。采用輔助裝置來(lái)確定各個(gè)被加工孔的正確位置，如劃線(xiàn)找正、心軸塊規(guī)找正等。

2.鏜模法。鏜模是引導(dǎo)鏜刀桿在工件上鏜孔用的機(jī)床夾具，利用鏜模板上的孔系保證箱體孔系位置精度，鏜桿與鏜床主軸多采用浮動(dòng)連接，以減小機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度對(duì)加工精度的影響。

3.坐標(biāo)法。首先將被加工孔之間的孔距尺寸換算為兩個(gè)相互垂直的坐標(biāo)尺寸，然后精確地調(diào)整機(jī)床主軸與工件在水平和垂直方向的相對(duì)位置，以間接保證孔距精度。為保證工作臺(tái)和主軸的位移精度，必須在鏜床上加上坐標(biāo)測(cè)量裝置。

二、同軸孔系加工

在成批生產(chǎn)中，常采用鏜模加工箱體同軸孔系以保證其軸線(xiàn)的同軸度。在單件小批生產(chǎn)時(shí)，一般不采用鏜模，常采用如下兩種方法保證其軸線(xiàn)孔的同軸度。

1.利用已加工孔作支承導(dǎo)向。在加工好的箱體前壁孔內(nèi)裝一個(gè)導(dǎo)向套，對(duì)鏜桿起支承支撐和引導(dǎo)作用。它適用于加工壁間距較小的箱體同軸孔。

2.利用鏜床后立柱作支承導(dǎo)向。鏜床后立柱上的導(dǎo)向套作支承導(dǎo)向，可解決因鏜桿懸臂過(guò)長(zhǎng)而撓度大進(jìn)而影響同軸度的問(wèn)題。這種方法需用較長(zhǎng)的鏜桿，而且調(diào)整后立柱導(dǎo)套比較麻煩、費(fèi)時(shí)，通常適用于大型箱體的孔系加工。

三、孔系加工的精度分析

（一）受力變形的影響

1.鏜桿受力變形的影響。鏜削過(guò)程中，隨著鏜桿的回轉(zhuǎn)，徑向力Fy與切向力Fz的合力Fyz方向不斷改變。設(shè)Fyz引起鏜刀刀尖徑向位移為fF，使得所鏜孔徑將減小刀尖位移量的2fF倍，如圖1所示。

2.鏜桿重力的影響。鏜桿重力的大小和方向是不變的，所引起的鏜桿撓曲變形始終垂直向下，刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡仍呈圓形鏜孔直徑基本不變，但低速精鏜時(shí)，切削力及其引起的鏜桿變形較小，所以鏜桿自重對(duì)加工精度影響較大。為減小鏜桿的撓曲變形、提高孔系加工的幾何精度，可以采取加大鏜桿直徑、減小懸伸長(zhǎng)度的方法，或者采用導(dǎo)向裝置以約束鏜桿撓曲變形。

（二）鏜桿與導(dǎo)套幾何精度的影響

采用固定式導(dǎo)向裝置鏜孔時(shí)，鏜桿軸頸在導(dǎo)套內(nèi)回轉(zhuǎn)。精鏜時(shí)，切削力一般小于鏜桿自重，不能抬起鏜桿。鏜孔時(shí)鏜桿軸頸表面以不同部位與導(dǎo)套內(nèi)下方一定區(qū)域接觸。所以鏜桿及導(dǎo)套內(nèi)孔的圓度誤差將直接影響所鏜孔的幾何精度，如圖2所示。

（三）鏜削方式的影響

1.懸臂鏜、鏜桿進(jìn)給方式。在鏜桿不斷伸長(zhǎng)的過(guò)程中，由于切削力的作用，使刀尖的撓度值不斷增大。切削力與鏜桿重力合成后造成的刀尖撓度，使被加工的孔徑不斷減小、軸線(xiàn)彎曲，如圖3所示。

2.懸臂鏜、工作臺(tái)（工件）進(jìn)給方式。雖然刀尖在切削力與重力作用下有撓度，但由于采用工作臺(tái)（即工件）進(jìn)給，鏜刀伸出長(zhǎng)度不變，刀尖撓度值為定值。所以只是被加工孔的孔徑減小一定值，但孔軸線(xiàn)直線(xiàn)性較好，如圖4所示。

3.支承鏜、工作臺(tái)（工件）進(jìn)給方式。這種方式的特點(diǎn)與方式（2）類(lèi)似，且孔徑尺寸均勻減小一個(gè)更小的定值，如圖5所示。

4.支承鏜、鏜桿進(jìn)給方式。由于是鏜桿進(jìn)給，故鏜刀在支承間的位置是變化的，所以因鏜桿自重造成的彎曲會(huì)使工件孔軸線(xiàn)產(chǎn)生直線(xiàn)度誤差，效果不如方式（3）好，如圖6所示。

5.使用鏜模加工方式。與前四種方式相比，其變形最小。只是由于鏜模（相當(dāng)于支撐）是和工件以一個(gè)整體進(jìn)給的，在鏜削過(guò)程中，刀尖處的撓度是一個(gè)變值，故鏜出的孔有一定的幾何誤差。

6.雙支承鏜、工作臺(tái)（工件）進(jìn)給方式。在鏜削過(guò)程中雙支承與鏜刀的相對(duì)位置關(guān)系不變，刀尖處撓度為定值，理論上不存在鏜孔的幾何誤差。endprint