内圆表面加工

18.3.1 内孔加工的特点

内圆表面（即内孔）也是组成零件的基本表面之一，与外圆相比，孔的加工条件较差，如所用的刀具尺寸（直径、长度）受到被加工孔本身尺寸的限制，孔内排屑、散热、冷却、润滑等条件都较差，故在一般情况下，加工孔比加工同样尺寸、精度的外圆面较为困难。

零件上常见的孔有以下几种。

（1）紧固孔，如螺钉、螺栓孔等。

（2）回转体零件上的孔，如套筒、法兰盘及齿轮上的孔等。

（3）箱体零件上的孔，如床头箱体上主轴及传动轴的轴承孔等。

（4）深孔。一般L／D≥10的孔，如炮筒、空心轴孔等。

（5）圆锥孔。此类孔常用来保证零件间配合的准确性，如机床的锥孔等。

孔加工可以在车、钻、镗、拉、磨床上进行。选择加工方法时，应考虑孔径大小、深度、精度、工件形状、尺寸、重量、材料、生产批量及设备等具体条件。常见的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔和磨孔等。

18.3.2 钻削

钻孔通常是在实体材料上加工孔的方法，主要在钻床上进行，如图18－6（a）所示。钻床还用于扩孔、铰孔等。常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床等。

图18－6 孔加工工序

1.钻孔

单件生产时，先在工件上画线，打洋冲眼确定孔的中心位置，然后将工件装夹在虎钳上或直接装夹在工作台上。大批生产时，通常采用钻床夹具，即钻模装夹工件，利用夹具上的导向套引导钻头在正确位置上钻孔，以提高效率，如图18－7所示。

图18－7 利用钻模钻孔

钻孔用的刀具是钻头，麻花钻是应用最广的钻头，钻削时，加工过程是半封闭的，切削量大，孔径小，冷却条件差，切削温度高，从而限制了切削速度，影响生产率的提高。

钻削时，钻孔切屑较宽，而容屑槽尺寸受限，故排屑困难，常出现切屑与孔壁的挤压摩擦，孔的表面常被划伤，使工件表面粗糙度值增高。

钻孔属粗加工，精度只能达到IT13～IT11，表面粗糙度值Ra为12.5μm～32.5μm。对要求精度高、粗糙度值小的孔，还要在钻孔后进行扩孔、铰孔或镗孔。

2.扩孔

扩孔是用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工，可以校正孔的轴线偏差，使其获得较正确的几何形状与较小的表面粗糙度值。

扩孔是铰孔前的预加工，也可以是钻孔加工的最后工序。

扩孔如图18－6（b）所示，用的刀具是扩孔钻与麻花钻相似，通常有3～4个切削刃，没有横刃，钻芯大，刚度好。

3.铰孔

铰孔如图18－6（c）所示，是应用较普遍的孔的精加工方法之一，常用作孔的加工最后工序。

手用铰刀切削部分较长，导向作用较好，手铰孔径一般为φ1mm～φ50mm。

机铰刀多为锥柄，装在钻床或车床上进行铰孔。机铰刀直径范围为φ10mm～φ80mm。

铰孔应注意的事项。

（1）用铰刀加工出孔的直径不等于铰刀的实际尺寸，一般情况下，用高速钢铰刀时，铰出的工件孔径比铰刀实际直径稍大。

（2）铰削的功能是提高孔的尺寸精度和表面质量，而不能提高孔的位置精度。

（3）为提高铰孔质量，需施加润滑效果好的切削液，不宜干切。铰钢件时用浓度较高的乳化液；铰铸铁件时，则以煤油为好。

（4）铰孔广泛用于直径不很大的未淬火工件上孔的精加工。

（5）铰削时，铰刀不可倒转，以免崩刃。

18.3.3 镗削

镗孔是镗刀在已加工孔的工件上使孔径扩大并达到精度、表面粗糙度要求的加工方法。

镗孔可以在多种机床上进行，回转体零件上的孔，多用车床加工。而箱体零件上的孔或孔系（即要求相互平行或垂直的若干孔），则常在镗床上加工。

1.单刃镗刀镗孔

如图18－8（a）所示，单刃镗刀是将与车刀相似的小刀（刀头）装夹于刀杆中，根据孔径大小，用螺钉固定其位置组成的镗杆镗刀。小刀齿的横截面有圆形和方形两种。可用它进行粗加工，也可用来半精加工或精加工。镗孔时，可以校正预加工孔轴线歪斜或小的位置偏差，但由于单刃镗刀刚性较低，只能用较小的切削用量，生产率较扩孔或铰孔低。

用单刃镗刀镗孔时应注意。

（1）刀头在镗杆上的悬伸量不宜过大，以免刚度不足。

（2）应注意要有足够的容屑空间。

（3）刀头在镗杆上的安装位置有两种。一种是刀头垂直于镗杆安装，只能用于加工通孔。一种是刀头倾斜安装，可用来加工不通孔。

图18－8 镗刀结构

2.多刃镗刀镗孔

如图18－8（b）所示，多刃镗刀为一种可调浮动镗刀片。由于镗刀片在加工过程中的浮动，可抵偿刀具安装或镗杆偏摆误差，能提高加工精度，公差等级为IT7～IT6，表面粗糙度Ra值为0.8μm～0.2μm，而且其生产率较单刃镗刀要高，但结构较复杂，刃磨要求高，不能加工孔径20mm以下的孔。应该注意的是，浮动镗刀加工时，与铰孔一样，不能纠正孔的直线度误差和位置偏差，所以要求的加工孔的直线度误差要小。

多刃镗刀镗孔主要用于批量生产、精加工箱体零件上直径较大的孔。

18.3.4 拉削

在拉床上用拉刀可以加工各种型孔，如图18－9所示。当然，拉削还可以加工平面、半圆弧面和其他组合表面。

图18－9 适于拉削的各种型孔

拉孔时，工件一般不需夹紧，只以工件的端面支承。因此，孔的轴线与端面之间应有一定的垂直度要求，如果垂直度误差太大，则需将工件的端面贴紧在一个球面垫圈上，如图18－10所示。

图18－10 拉圆孔方法

拉削加工的孔径通常为10mm～100mm，孔的深度与直径之比不应超过3。被拉削的圆孔一般不需精确的预加工，在钻削或粗镗后就可以进行拉削加工。

由此可知，拉削加工生产率高，拉刀在一次行程中就能切除加工表面的全部余量，并能完成校准和修光加工表面的工作。但拉刀结构复杂，制造成本高，主要用于大批及大量生产中。

对于薄壁孔，因为拉削力大，易变形，一般不用拉削加工。

18.3.5 磨削内圆

目前，广泛应用的内圆磨床是卡盘式的，如图18－11所示。

图18－11 内圆磨削

内圆磨削与外圆磨削相比，加工比较困难。这是因为如下几点。

（1）砂轮直径受工件孔的限制，一般较小。磨头的转速不能太高。

（2）砂轮轴的直径小、悬伸长、刚度差，易产生弯曲变形，因而内圆磨削的精度低于外圆磨削，一般为IT8～IT6。

（3）砂轮直径小、磨损快、易堵塞、需经常修整和更换，增加了辅助时间，降低了生产率。

内圆磨削主要用于淬硬工件孔的精加工，磨孔的适应性较好，使用同一砂轮，可加工一定范围内不同孔径的工件，在单件、小批量生产中应用较多。

18.3.6 内圆表面加工方案分析

孔加工与外圆加工相比，虽然在切削机理上有许多共同点，但是，在具体的加工条件上，却有很大差异。孔加工刀具的尺寸，受到加工孔的限制，一般呈细长状，刚度差。加工孔时，散热条件差，切屑不易排除，切削液难以进入切削区。因此，加工同样精度和表面粗糙度的孔，要比加工外圆面困难得多，成本也高。

表18－5给出了内圆面的加工方案，可作为拟定加工方案的依据和参考。

表18－5 内圆面加工方案

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