单元13：镗孔与螺纹加工的工艺分析 主讲教师：袁洞明

任务描述 镗孔加工的工艺分析 螺纹加工的工艺分析 工艺卡片的制定

一 任务描述 零件图样

任务要求 1、零件图工艺分析 2、装夹方案的确定 3、加工顺序的确定 4、刀具、量具的确定 5、切削用量的选择 6、工艺卡片的制定

镗孔加工的工艺分析 二 高 小小 1、镗孔加工的工艺特点 镗孔加工可对不同孔径的孔进行粗加工、半精加工和精加工。粗镗的尺寸公差等级为IT13～IT12，表面粗糙度值为Ra12.5～Ra6.3；半精镗的尺寸公差等级为IT10～IT9，表面粗糙度值为Ra6.3～Ra3.2；精镗的尺寸公差等级为IT8～IT7，表面粗糙度值为Ra1.6～Ra0.8 。镗孔可修正前工序造成的孔轴线的弯曲、偏斜等形状位置误差。 高 小小

2、镗刀的种类 镗刀种类很多，按加工精度可分为粗镗刀和精镗刀。此外，镗刀 按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀 。 镗刀种类很多，按加工精度可分为粗镗刀和精镗刀。此外，镗刀 按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀 。 ①粗镗刀 其结构简单，用螺钉将镗刀刀头装夹在镗杆上。刀杆顶部和侧部有两个锁紧螺钉，分别起调整尺寸和锁紧作用。根据粗镗刀刀头在刀杆上的安装形式，粗镗刀又分成倾斜型粗镗刀和直角型粗镗刀。镗孔时，所镗孔径的大小要靠调整刀头的悬伸长度来保证，调整麻烦，效率低，大多用于单件小批量生产。 倾斜型单刃粗镗刀

②精镗刀 目前较多地选用可调精镗刀(如图a所示)和微调精镗刀(如图b所示)。这种镗刀的径向尺寸可以在一定范围内进行微调，调节方便，且精度高。调整尺寸时，先松开锁紧螺钉，然后转动带刻度盘的调整螺母，调至所需尺寸后再拧紧锁紧螺钉。 (b) 微调精镗刀 (a) 可调精镗刀

③双刃镗刀 如图所示，其两端有一对对称的切削刃同时参加切削，与单刃镗刀相比，每转进给量可提高l倍左右，生产效率高。同时，可以消除切削力对镗杆的影响。

④镗孔刀刀头 镗孔刀刀头有粗镗刀刀头和精镗刀刀头之分，如图a、图b所示。粗镗刀刀头与普通焊接车刀相类似；微调精镗刀刀头上带刻度盘，可根据要求进行精确调整，从而保证加工精度。

3、镗刀的切削用量选择 镗刀镗削不同材料的切削用量参见表。

4、镗孔加工的关键技术 镗孔加工的关键技术是解决镗刀杆的刚性问题和排屑问题。 （1）刀杆的刚性问题的解决方案 ①选择截面积大的刀杆 镗刀刀杆的截面积通常为内孔截面积的1/4。因此，为了增加刀杆的刚性，应根据所加工孔的直径和预孔的直径，尽可能选择截面积大的刀杆。 通常情况下，孔径在∅30～∅120范围内，镗刀杆直径一般为孔径的0.7～0.8倍。孔径小于∅30 mm时，镗刀杆直径取孔径的0.8～0.9倍 。

②刀杆的伸出长度尽可能短 镗刀刀杆伸得太长，会降低刀杆刚性，容易引起振动。因此，为了增加刀杆的刚性，选择刀杆长度时，只需选择刀杆伸出长度略大于孔深即可。 ③选择合适的切削角度 为了减小切削过程中由于受径向力作用而产生的振动，镗刀的主偏角一般应选得较大。镗铸铁孔或精镗时，一般取Kr=90°；粗镗钢件孔时，取Kr=60°～75°，以提高刀具的使用寿命。

（2）排屑问题的解决方案 排屑问题主要通过控制切屑流出方向来解决。精镗孔时，要求切屑流向待加工表面（即前排屑），此时，选择正刃倾角的镗刀。加工盲孔时，通常向刀杆方向排屑，此时，选择负刃倾角的镗刀。

二 螺纹加工的工艺分析 1.普通螺纹简介 普通螺纹是我国应用最为广泛的一种三角形螺纹，牙型角为60°。普通螺纹分粗牙螺纹和细牙螺纹。普通粗牙螺纹螺距是标准螺距，其代号用字母“M”及公称直径表示，如M16、M12等。普通细牙螺纹代号用字母“M”及公称直径×螺距表示，如M24×1.5、M27×2等。 普通螺纹有左旋螺纹和右旋螺纹之分，左旋螺纹应在螺纹标记的末尾处加注“LH”字样，如M20×1.5LH等，未注明的是右旋螺纹。

2.孔底直径的确定 （1）攻螺纹时，丝锥在切削金属的同时，还伴随较强的挤压作用。因此，金属产生塑性变形形成凸起挤向牙尖，使攻出的螺纹的小径小于底孔直径。 攻螺纹前的底孔直径应稍大于螺纹小径，否则攻螺纹时因挤压作用而使螺纹牙顶与丝锥牙底之间没有足够的容屑空间，将丝锥箍住，甚至折断丝锥。这种现象在攻塑性较大的材料时将更为严重。但底孔直径也不易过大，否则会使螺纹牙型高度不够，降低强度。

（2）底孔直径的大小通常根据经验公式决定，其公式如下： D底=D - P(加工钢件等塑性金属) D底=D - 1.05P(加工铸铁等脆性金属) 式中：D底——攻螺纹、钻螺纹底孔用钻头直径（mm）； D——螺纹大径（mm）； P——螺距（mm）。 对于细牙螺纹，其螺纹的螺距已在螺纹代号中作了标记；而对于粗牙螺纹，每一种螺纹螺距的尺寸规格也是固定的，如M8的螺距为1.25mm，M10的螺距为1.5mm，M12的螺距为1.75mm等，具体请查阅有关螺纹尺寸参数表。

3.不通孔螺纹底孔长度的确定 攻不通孔螺纹时，由于丝锥切削部分有锥角，端部不能切出完整的牙型，所以钻孔深度要大于螺纹的有效深度，如图所示。 一般取：H钻=h有效+0.7D 式中：H钻——底孔深度（mm）； h有效——螺纹有效深度（mm）； D——螺纹大径（mm）。 不通孔螺纹底孔长度

4. 螺纹轴向起点和终点尺寸的确定 在数控机床上攻螺纹时，沿螺距方向的z向进给应和机床主轴的旋转保持严格的速比关系，但在实际攻螺纹开始时，伺服系统不可避免地有一个加速的过程，结束前也相应有一个减速的过程。在这两段时间内，螺距得不到有效保证。 为了避免这种情况的出现，在安排工艺时要尽可能考虑合理的导入距离δ1和导出距离δ2(即前节所说的“超越量”)，如图所示。 攻螺纹轴向起点与终点 δ1和δ2的数值与机床拖动系统的动态特性有关，还与螺纹的螺距和螺纹的精度有关。一般δ1取2～3P，对大螺距和高精度的螺纹则取较大值；δ1一般取1～2P。此外，在加工通孔螺纹时，导出量还要考虑丝锥前端切削锥角的长度。

1)丝锥 5.螺纹加工刀具 螺纹孔加工时大多采用攻螺纹的方法来加工内螺纹。此外，还采用螺纹铣削刀具来铣削加工螺纹。 如图所示，丝锥由工作部分和柄部组成。工作部分包括切削部分和校准部分。切削部分的前角为8°～ 10°，后角铲磨成6°～ 8°。前端磨出切削锥角，使切削负荷分布在几个刀齿上，使切削省力。校正部分的大径、中径、小径均有(0.05～0.12)／100的倒锥，以减小与螺孔的摩擦，减小所攻螺纹的扩张量。 机用丝锥

丝锥螺纹公差有：机用丝锥为H1、H2和H3三种；手用丝锥为H4一种。不同公差带丝锥加工内螺纹的相应公差等级见下表。 注：①由于影响攻螺纹尺寸的因素很多，如材料性质、机床刚性、丝锥装夹方法、切削速度、冷却润滑条件等，因此，此表只能作为选择丝锥时参考。 ②一般较小的螺纹孔适合采用手动攻丝的方式加工。

2)螺纹铣刀 螺纹铣刀如下图所示。螺纹铣削加工与传统螺纹加工方式相比， 在加工精度、加工效率方面具有极大优势，加工时不受螺纹结构和螺纹旋向的限制，如一把螺纹铣刀可加工多种不同旋向的内、外螺纹。对于不允许有过渡扣或退刀槽结构的螺纹，采用螺纹铣削加工十分容易实现。此外，螺纹铣刀的耐用度是丝锥的几倍甚至数十倍，而且在数控铣削螺纹过程中，对螺纹直径尺寸的调整极为方便。

3)数控铣削螺纹的实现原理 在数控铣床中进行编程时，G02或G03指令大部分是用来被指定的平面上进行圆弧插补，指令格式通常为G17 G02(G03)X＿ Y＿ I＿ J＿ F＿。若在指定圆弧插补的同时指令指定平面外的轴的移动，就可以执行使刀具螺旋移动的螺旋插补，进而实现铣削螺纹，指令格式通常为G17 G02(G03)X＿Y＿ I＿ J＿ Z＿ F＿。故铣削螺纹是由刀具的自转与机床的螺旋插补形成的，是利用数控机床的圆弧插补指令和螺纹铣刀绕螺纹轴线作X、Y方向圆弧插补运动，同时轴向方向作直线运动来完成螺纹加工。

三、工艺卡片的制定

三、工艺卡片的制定

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