内孔表面加工方法和加工方案（下）

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七、孔的精密加工 5 j: h+ f& ]1 ]6 [& u1 L* Y( u 　　1．精细镗孔 + _: V5 B2 F% Y% R" r9 U& f 　　精细镗与镗孔方法基本相同，由于最初是使用金刚石作镗刀，所以又称金刚镗。这种方法常用于材料为有色金属合金和铸铁的套筒零件孔的终加工，或作为珩磨和滚压前的预加工。精细镗孔可获得精度高和表面质量好的孔，其加工的经济精度为IT7~IT6，表面粗糙度值为Ra0.4~0.05μm。 　　目前普遍采用硬质合金YT30、YT15、YG3X或人工合成金刚石和立方氮化硼作为精细镗刀具的材料。为了达到高精度与较小的表面粗糙度值，减少切削变形对加工质量的影响，采用回转精度高、刚度大的金刚镗床，并选择切削速度较高（切钢为200m/min；切铸铁为100m/min；切铝合金为300m/min），加工余量较小（约0.2~0.3mm），进给量较小（0.03~0.08mm/r），以保证其加工质量。精细镗孔的尺寸控制，采用微调镗刀头，图7－27所示的是一种带游标刻度盘的微调镗刀，刀杆4上夹有可转位刀片5，刀杆4上有精密的小螺距螺纹，刻度盘3的螺母与刀杆4组成精密的丝杠螺母副。微调时，半松开夹紧螺钉7，转动刻度盘3，因刀杆4用键9导向，因此刀杆只能作直线移动，从而实现微调，最后将夹紧螺钉锁紧。这种微调镗刀的刻度值可达0.0025mm。

　　2．珩磨

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　　珩磨是用油石条进行孔加工的一种高效率的光整加工方法，需要在磨削或精镗的基础上进行。珩磨的加工精度高，珩磨后尺寸公差等级为IT7~IT6，表面粗糙度值为Ra0.2~0.05μm。

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　　珩磨的应用范围很广，可加工铸铁件、淬硬和不淬硬的钢件以及青铜等，但不宜加工易堵塞油石的塑性金属。珩磨加工的孔径为Φ5~Φ500mm，也可加工L/D＞10的深孔，因此广泛应用于加工发动机的汽缸、液压装置的油缸以及各种炮筒的孔。

　　珩磨是低速大面积接触的磨削加工，与磨削原理基本相同。珩磨所用的磨具是由几根粒度很细的油石条组成的珩磨头。珩磨时，珩磨头的油石有三种运动：旋转运动、往复直线运动和施加压力的径向运动，如图7－28a所示。旋转和往复直线运动是珩磨的主要运动，这两种运动的组合，使油石上的磨粒在孔的内表面上的切削轨迹成交叉而不重复的网纹，如图7－28b所示。径向加压运动是油石的进给运动，施加压力愈大，进给量就愈大。

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　　在珩磨时，油石与孔壁的接触面积较大，参加切削的磨粒很多，因而加在每颗磨粒上的切削力很小（磨粒的垂直载荷仅为磨削的1/50~1/100），珩磨的切削速度较低（一般在100m/min以下，仅为普通磨削的1/30~1/100），在珩磨过程中又施加大量的冷却液，所以在珩磨过程中发热少，孔的表面不易烧伤，而且加工变形层极薄，从而被加工孔可获得很高的尺寸精度、形状精度和表面质量。

　　为使油石能与孔表面均匀地接触，能切去小而均匀的加工余量，珩磨头相对工件有小量的浮动，珩磨头与机床主轴是浮动连接，因此珩磨不能修正孔的位置精度和孔的直线度，孔的位置精度和孔的直线度应在珩磨前的工序给予保证。

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3．研磨 % d( R! H$ _* I( b* w- [* \ 　　研磨也是孔常用的一种光整加工方法，需在精镗、精铰或精磨后进行。研磨后孔的尺寸公差等级可提高到IT6~IT5，表面粗糙度值为Ra0.1~0.008μm，孔的圆度和圆柱度亦相应提高。 , R; L2 x3 q4 j: z 　　研磨孔所用的研具材料、研磨剂、研磨余量等均与研磨外圆类似。 : A1 r! z8 ~$ j7 \( o 　　套筒零件孔的研磨方法如图7－29所示。图中的研具为可调式研磨棒，由锥度心棒和研套组成。拧动两端的螺母，即可在一定范围内调整直径的大小。研套上的槽和缺口，为在调整时研套能均匀地张开或收缩，并可存贮研磨剂。

　　研磨前，套上工件，将研磨棒安装在车床上，涂上研磨剂，调整研磨棒直径使其对工件有适当的压力，即可进行研磨。研磨时，研磨棒旋转，手握工件往复移动。

　　固定式研磨棒多用于单件生产。其中带槽研磨棒（如图7－30a）便于存贮研磨剂，用于粗研；光滑研磨棒（如图7－30b）一般用于精研。

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　　壳体或缸筒类零件的大孔，需要研磨时可在钻床或改装的简易设备上进行，由研磨棒同时做旋转运动和轴向移动，但研磨棒与机床主轴需成浮动连接。否则当研磨棒轴线与孔轴线发生偏斜时，将产生孔的形状误差。

　　4．滚压

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　　孔的滚压加工原理与滚压外圆相同。由于滚压加工效率高，近年来多采用滚压工艺来代替珩磨工艺，效果较好。孔径滚压后尺寸精度在0.01mm以内，表面粗糙度值为Ra0.16μm或更小，表面硬化耐磨，生产效率比珩磨提高数倍。

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　　滚压对铸件的质量有很大的敏感性，如铸件的硬度不均匀、表面疏松、含气孔和砂眼等缺陷，对滚压有很大影响。因此，对铸件油缸不可采用滚压工艺而是选用珩磨。对于淬硬套筒的孔精加工，也不宜采用滚压。

　　图7－31所示为一加工液压缸的滚压头，滚压头表面的圆锥形滚柱3支承在锥套5上，滚压时圆锥形滚柱与工件有0.5°~1°的斜角，使工件能逐渐弹性恢复，避免工件孔壁的表面变粗糙。

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　　孔滚压前，通过调节螺母11调整滚压头的径向尺寸，旋转调节螺母可使其相对心轴1沿轴向移动，向左移动时，推动过渡套10、推力轴承9、衬套8及套圈6经销子4，使圆锥形滚柱3沿锥套的表面向左移，结果使滚压头的径向尺寸缩小。当调节螺母向右移动时，由压缩弹簧7压移衬套，经推力轴承使过渡套始终紧贴在调节螺母的左端面，当衬套右移时，带动套圈，经盖板2使圆锥形滚柱也沿轴向右移，使滚压头的径向尺寸增大。滚压头径向尺寸应根据孔滚压过盈量确定，通常钢材的滚压过盈量为0.1~0.12mm，滚压后孔径增大0.02~0.03mm。

　　径向尺寸调整好的滚压头，在滚压加工过程中圆锥形滚柱所受的轴向力经销子、套圈、衬套作用在推力轴承上，最终经过渡套、调节螺母及心轴传至与滚压头右端M40×4螺纹相连的刀杆上。滚压完毕后，滚压头从孔反向退出时，圆锥形滚柱受一向左的轴向力，此力传给盖板2经套圈、衬套将压缩弹簧压缩，实现向左移动，使滚压头直径缩小，保证滚压头从孔中退出时不碰坏已滚压好的孔壁。滚压头从孔中退出后，在弹簧力作用下复位，使径向尺寸又恢复到原调数值。

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　　滚压用量：通常选用滚压速度v=60~80m/min；进给量f=0.25~0.35mm/r；切削液采用50﹪硫化油加50﹪柴油或煤油。

　　八、孔加工方案及其选择

　　以上介绍了孔加工的常用加工方法、原理以及可达到的精度和表面粗糙度。但要达到孔表面的设计要求，一般只用一种加工方法是达不到的，而是往往要由几种加工方法顺序组合，即选用合理的加工方案。表3-15所示为孔的加工方案。选择加工方案时应考虑零件的结构形状、尺寸大小、材料和热处理要求以及生产条件等。

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　　例如表3-15中序号5“钻－扩－铰”和序号8“钻－扩－拉”两种加工方案能达到的技术要求基本相同，但序号8所示的加工方案应该在大批大量生产中采用较为合理。再如序号11“粗镗（扩）－半精镗（精扩）－精镗（铰）”和序号13“粗镗（扩）－半精镗－磨孔”两种加工方案达到的技术要求也基本相同，但如果内孔表面经淬火后只能用磨孔方案（即序号13），而材料为有色金属时以采用序号11所示方案为宜，如未经淬硬的工件则两种方案均能采用，这时可根据生产现场设备等情况来决定加工方案。又如序号16中所示了三种加工方案，如为大批大量生产则可选择“钻－（扩）－拉－珩磨”的方案，如孔径较小则可选择“钻－（扩）－粗铰－精铰－珩磨”的方案，如孔径较大时则可选择“粗镗－半精镗－精镗－珩磨”的加工方案。