箱体的孔系加工

5.3　箱体的孔系加工

有相互位置精度要求的一系列孔称为“孔系”。孔系一般可分为平行孔系、同轴孔系和垂直孔系（图5.2）。

图5.2　孔系分类

（a）平行孔系　（b）同轴孔系　（c）垂直孔系

5.3.1　平行孔系的加工

平行孔系的主要技术要求是各平行孔轴心线之间、孔轴心线与基准面之间的距离尺寸精度和平行度。单件小批生产中的中小型箱体及大型箱体或机架上的平行孔系，一般采用试切法和坐标法来加工；批量较大的中小型箱体则经常采用镗模法加工。

1）试切法

首先将第一个孔按图样尺寸镗到直径D₁，然后根据划线将镗床主轴调整到第二孔的中心处，并把此孔镗到比图样尺寸D₂小的直径，见图5.3。然后量出两孔中心距A₁（A₁＝D₁／2＋＋L₁），再根据A₁与图样要求的孔中心距A差值之半，调整主轴位置，进行第二次试切。通过多次试切，逐渐接近中心距A的尺寸，直到中心距符合图样要求时，再将第二个孔镗到图样上规定的直径。依次用同样方法镗削其它孔。应用试切法镗孔，其精度和生产率都较低，适用于单件小批生产。

图5.3　试切法镗平行孔系

2）坐标法

坐标法镗孔是把被加工孔系间的位置尺寸换算成直角坐标的尺寸关系，用镗床上的标尺或其它装置来定主轴中心坐标。当位置精度要求不高时，可直接采用镗床上的游标尺和放大镜测量装置，其定位精度为±0.1mm。若要求定位精度较高，则可采用量规和百分表来调整主轴位置，如图5.4（a）所示。工作台横向位置也可参照如图5.4（b）所示的方法，用量规和百分表进行调整。其定位精度为±0.02mm，但操作难度较大，生产效率低，适用于单件小批量生产。

图5.4　坐标法镗平行孔系

在普通镗床上加装一套精密的测量装置，可以提高其坐标位移精度。应用得较多的方法是装一套由磁尺（磁栅）、磁头和数显装置组成的精密长度测量系统。使用时将磁尺和磁头分别固定在机床运动部件（如工作台、主轴箱等）和床身（或立柱）上，当机床部件运动时，磁头即可从磁尺上读取感应信号，将信号经集成电路处理后，输入数字显示装置，即可显示出位移数字。操作者只要观察数显装置所显示的数值，就能得出部件（工作台和主轴箱）的精确坐标位置，这种装置可将镗床的定位精度提高到±0.01mm。

用坐标法加工孔系时，原始孔（第一个加工孔）以及镗孔顺序的选择十分重要，因为孔距精度是靠坐标尺寸间接保证的，坐标尺寸的累积误差必然会影响孔距精度，所以在选择时应考虑以下几个问题：

（1）原始孔（第一个加工孔）应选择主轴孔，然后加工其它各孔，这有利于保证主轴的传动精度。因为主轴孔在箱体的一侧，这样依次加工各孔时，工作台可朝一个方向移动，以避免往返移动工作台，由于丝杠和螺母的间隙而增加误差。

（2）原始孔应有较高的精度和较细的表面粗糙度，以便在加工过程中，可重复校正原始孔的中心位置。

（3）两孔的中心距有齿轮啮合关系时，其加工顺序应连在一起，以减少坐标尺寸的累积误差。

图5.5　用镗模加工孔系

1—工件　2—镗模　3—镗杆　4—主轴

3）镗模法

采用镗模法加工孔系的优点是能保证孔系的加工精度，根据镗模上的导套即可确定各孔的坐标位置，工件的定位夹紧迅速，不需找正，生产效率高。用镗模加工孔系的方法，如图5.5所示。镗模两端有导向套，可引导镗杆进行加工，镗杆与镗床主轴采用浮动联接。

采用镗模加工孔系的孔距精度，主要取决于镗模的精度及镗杆与导套的配合精度和刚度，机床主轴精度的影响很小。由于镗模自身有制造误差，导套与镗杆有配合间隙，因此，用镗模加工孔系不可能达到很高的加工精度。一般孔径尺寸公差等级为IT7级左右，表面粗糙度值为Ra1.6～0.8μm；孔距精度一般为±0.05mm；孔与孔之间的平行度和同轴度，当从一端加工时可达0.02～0.03mm，从两端加工时可达0.04～0.05mm。

用镗模法加工孔系，由于镗模的精度要求高、制造周期长、成本高，所以只在中批以上生产中才普遍采用。既可在通用机床上加工，也可在专用机床或组合机床上加工。

5.3.2　同轴孔系的加工

同轴孔系的主要技术要求是各孔的同轴度误差。箱体同轴孔系的加工与生产批量有关，当成批或大量生产时，采用镗模镗孔。当单件或小批生产时，可用下列几种方法加工：

1）穿镗法

用镗杆从孔壁一端进行镗孔，逐渐深入，这种镗削方法称为穿镗法。具体加工方法有下列几种：

（1）悬伸镗孔

用短镗杆不加支承从一端进行镗孔，这种方法适用于箱壁间距不大的小型箱体，由于此时镗杆悬伸量不大，所以其加工精度和生产率较高。但不适合镗削两壁间距大的箱体，因为孔壁间距大，镗杆的悬伸长度大，当镗杆进给时（图5.6（a）），镗杆的悬伸长度不断增加，镗杆由于切削力产生的变形逐渐增加，同时因镗杆自重引起的镗杆下垂，也随悬伸长度的增加而增加，这两方面的因素均使加工的前后两个孔产生同轴度误差。若由工作台进给镗孔（图5.6（b）），由于镗杆伸出长度不变，因而镗杆因自重及切削力引起的变形对前后孔的影响是一致的，但由于导轨的直线度误差及镗杆与导轨的平行度误差，将产生孔的同轴度误差。

图5.6　悬伸法镗孔

（2）用导向支承套镗孔

当两壁间距较大或在镗同一轴线上的几个同轴孔时，可以将前壁上的孔镗好后，在该孔内装上一个导向套作为支承，引导镗杆加工后壁上的孔，以保证两孔的同轴度要求，如图5.7所示。

图5.7　用导向支承套镗孔

（3）用后立柱上导向套支承镗孔

这种方法镗孔时，镗杆由两端支承，所以刚性较好，但后立柱上导向套的位置调整较麻烦、费时，需要用心轴和量块找正，且需用较长的镗杆，此法多用于大型箱体的同轴孔系加工。

2）调头镗法

调头镗法是在工件一次安装时，先镗出箱体一端的孔后，将镗床工作台回转180°，再镗箱体另一端同一轴线的孔。采用调头镗时，应确保镗床工作台精确地回转180°，否则两端所镗出的孔轴线不平行，还应保证镗杆轴线与已加工孔的轴线位置相重合，才能达到两端孔轴线的同轴度要求。

普通镗床工作台的回转精度一般不高，为了确保调头镗孔的镗削精度，可采用下列方法进行安装及找正：

（1）在安装工件时，将百分表装在镗杆上，用百分表在与所镗孔轴线相平行的工艺基准面上找正，如图5.8（a）所示；

（2）当工作台回转180°后，仍用百分表按原来的工艺基准面重新校正，使镗床主轴的轴线与基准面保持平行，如图5.8（b）所示；

图5.8　调头镗时工件的校正

（3）在镗杆上装百分表，使其与已加工孔表面接触，转动镗杆再根据百分表的读数调整镗杆位置，直到同轴度符合要求时为止。

调头镗的特点是镗杆伸出短、刚性好，镗孔时可以选用较大的切削用量，故生产率较高，但调整工作比较麻烦，要求操作者有较高的技术水平。

5.3.3　垂直孔系的加工

箱体上几个轴线相互垂直的孔构成垂直孔系，垂直孔系的主要技术要求，除各孔自身的精度要求外，其它要求可根据箱体功用的不同而有所区别，如带锥齿轮的减速箱体，对孔的轴线有垂直度和位置度要求，带蜗轮副的箱体则要求两孔轴线之间的距离精度和垂直度。

垂直孔系的镗削常采用下列两种方法：

1）回转法镗垂直孔系

利用回转工作台的定位精度，来镗削图5.9所示的工件的A、B两孔。先将工件安装在镗床工作台上，并按侧面或基面找正，使要镗削的A孔轴线平行于镗床主轴，开始镗削A孔，镗削结束后，将工作台按逆时针方向回转90°，然后镗削B孔。回转法镗削主要依靠镗床工作台的回转精度来保证孔系的垂直度。

图5.9　回转法镗垂直孔系

2）心轴校正法镗垂直孔系

当镗床工作台回转精度不能保证孔系的垂直度要求时，可利用工件上已加工过的B孔，选配相同直径的心轴插入B孔中，用百分表校对轴的两端，根据百分表所示的读数，来调整工作台的位置，即可镗削C孔，如图5.10所示。另一种方法是如果工件的结构许可，在镗削B孔时，同时铣出找正基准面A，然后转动工作台用百分表找正A面，使之与镗床主轴轴线平行，然后镗削C孔，即可保证孔系的垂直度要求。

图5.10　心轴校正法镗垂直孔系