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題，研究其加工方案，分析其加工精度。從而培養學生的工程素質和創新能力，提高機械制造工程學課程教學質量。

關鍵詞：孔系加工；專題；教學方法

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）13-0093-02

機械加工精度作為機械制造工程學課程的重要內容之一，在教學中一般按照工藝系統的幾何誤差、受力變形等分立的內容進行教學。為提高學生綜合運用所需知識分析解決具體問題的能力，我們開展了“專題驅動式”教學方法研究。下面以箱體零件的孔系加工為專題，對其工藝方案與加工精度進行分析。

箱體類零件是機械傳動裝置中重要的基礎件，箱體上若干有相互位置精度要求的孔構成箱體孔系，包括平行孔系、同軸孔系等。孔系的加工方法與孔系的加工精度對保證傳動裝置的性能和質量具有重要影響。

一、平行孔系加工

平行孔系的精度要求主要是各孔軸線之間及軸線與基準面之間的尺寸精度和軸線間的平行度等幾何精度。可以通過以下幾種方法保證平行孔系精度要求。

1.找正法。采用輔助裝置來確定各個被加工孔的正確位置，如劃線找正、心軸塊規找正等。

2.鏜模法。鏜模是引導鏜刀桿在工件上鏜孔用的機床夾具，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連接，以減小機床主軸的回轉精度對加工精度的影響。

3.坐標法。首先將被加工孔之間的孔距尺寸換算為兩個相互垂直的坐標尺寸，然后精確地調整機床主軸與工件在水平和垂直方向的相對位置，以間接保證孔距精度。為保證工作臺和主軸的位移精度，必須在鏜床上加上坐標測量裝置。

二、同軸孔系加工

在成批生產中，常采用鏜模加工箱體同軸孔系以保證其軸線的同軸度。在單件小批生產時，一般不采用鏜模，常采用如下兩種方法保證其軸線孔的同軸度。

1.利用已加工孔作支承導向。在加工好的箱體前壁孔內裝一個導向套，對鏜桿起支承支撐和引導作用。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向。鏜床后立柱上的導向套作支承導向，可解決因鏜桿懸臂過長而撓度大進而影響同軸度的問題。這種方法需用較長的鏜桿，而且調整后立柱導套比較麻煩、費時，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。鏜削過程中，隨著鏜桿的回轉，徑向力Fy與切向力Fz的合力Fyz方向不斷改變。設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，刀尖運動軌跡仍呈圓形鏜孔直徑基本不變，但低速精鏜時，切削力及其引起的鏜桿變形較小，所以鏜桿自重對加工精度影響較大。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、減小懸伸長度的方法，或者采用導向裝置以約束鏜桿撓曲變形。

（二）鏜桿與導套幾何精度的影響

采用固定式導向裝置鏜孔時，鏜桿軸頸在導套內回轉。精鏜時，切削力一般小于鏜桿自重，不能抬起鏜桿。鏜孔時鏜桿軸頸表面以不同部位與導套內下方一定區域接觸。所以鏜桿及導套內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、鏜桿進給方式。在鏜桿不斷伸長的過程中，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、軸線彎曲，如圖3所示。

2.懸臂鏜、工作臺（工件）進給方式。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（即工件）進給，鏜刀伸出長度不變，刀尖撓度值為定值。所以只是被加工孔的孔徑減小一定值，但孔軸線直線性較好，如圖4所示。

3.支承鏜、工作臺（工件）進給方式。這種方式的特點與方式（2）類似，且孔徑尺寸均勻減小一個更小的定值，如圖5所示。

4.支承鏜、鏜桿進給方式。由于是鏜桿進給，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使工件孔軸線產生直線度誤差，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（相當于支撐）是和工件以一個整體進給的，在鏜削過程中，刀尖處的撓度是一個變值，故鏜出的孔有一定的幾何誤差。

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