车套类工件
钻孔、扩孔和锪孔 → 车孔 → 车内槽、平面槽和轴肩槽 → 铰孔 → 套类工件综合训练
🎯 学完这一单元,你能做到:
- 认出套类零件的外圆、内孔、台阶孔、内槽、端面、倒角,说出孔加工“难”在哪里。
- 认识麻花钻各部分,知道顶角 118°,会在车床上钻孔、扩孔、锪孔。
- 会选、装通孔车刀和盲孔车刀,会车通孔、台阶孔、盲孔,并会控制孔深。
- 会车内槽,会铰孔,记住铰刀退出时不能停车、不能反转。
- 会用塞规、内径百分表检验孔径,能按工艺卡片安全规范地车出台阶孔套。
② 知识导入:轴要“住”进套里
上一单元我们车了轴。可轴不能“光着”转——它要装进轴承套、齿轮、带轮、衬套的孔里。这些带孔的零件就叫套类零件。
套的关键是孔:孔大了,轴在里面晃;孔小了,装不进去;孔歪了,齿轮转起来会跳。
① 实心棒料,怎样在中间“掏”出一个孔?
② 车外圆时刀在外面看得见,车孔时刀钻进孔里,怎么知道车到哪了?
③ 孔径 φ26,公差只有 0.039 mm,卡尺伸不进去,用什么量?
④ 内孔和外圆要“同心”,怎样装夹才能保证?
🔍 孔加工比车外圆难在哪?
③ 核心知识
3.1 麻花钻:在实心材料上钻孔
用钻头在实体材料上加工孔叫钻孔。车床上钻孔:工件旋转(主运动),钻头装在尾座里,摇尾座手轮向前进给。钻头分中心钻、麻花钻、锪钻、深孔钻等,最常用的是麻花钻。
直柄(一般 φ0.3~16 mm)→ 用钻夹头装夹,再插入尾座锥孔。
莫氏锥柄 → 直接或加莫氏变径套插入尾座锥孔。
导向部分保持钻削方向、修光孔壁,也是切削的“后备”。
选钻头长度:导向部分(螺旋槽)略长于孔深。
3.2 顶角 2κr:标准是 118°
| 顶角 | 2κr > 118° | 2κr = 118° | 2κr < 118° |
|---|---|---|---|
| 主切削刃形状 | 凹曲线 | 直线 | 凸曲线 |
| 对加工的影响 | 刃短、定心差,孔易扩大;前角大,切削省力 | 适中 | 刃长、定心准,孔不易扩大;前角小,切削阻力大 |
| 适用材料 | 较硬材料 | 中等硬度材料 | 较软材料 |
麻花钻的其他几何参数(前角、后角、横刃、棱边)
- 螺旋槽:排屑、输送切削液;螺旋槽面就是前面。钻顶的螺旋圆锥面是主后面,两者交线是主切削刃。
- 前角 γo:外缘处最大(约 +30°),越靠近钻心越小,到横刃处变成负值。
- 后角 αo:在圆柱面内测量,外缘处小、钻心处大。
- 横刃:两主后面的交线,负责钻心处的切削,横刃斜角 ψ=55°。横刃太长,进给力大、定心差。
- 棱边:导向部分上两条略带倒锥的刃带,导向、修光孔壁,减少与孔壁的摩擦。
3.3 刃磨麻花钻:两刃要“对称、等长”
① 高速钢钻头选白色氧化铝砂轮。
② 钻头轴线与砂轮母线水平夹角=顶角一半 59°,钻尾向下倾 1°~2°。
③ 右手握前端作支点,左手握柄由下向上摆、同时缓慢下压,磨出主切削刃和后面。
④ 磨好一面转 180° 磨另一面,两面交替磨、边磨边检查。
① 用力均匀,经常目测修正。
② 切削刃略高于砂轮中心平面,免得磨出负后角。
③ 不要由刃背磨向刃口,防止刃口退火。
④ 经常蘸水冷却,防止退火变软。
⑤ 建议先用废旧钻头练习。
修磨:φ5 mm 以上钻头常修磨横刃,修磨后横刃长为原来的 1/5~1/3;材料软多修、材料硬少修。还可修磨前面、磨出双重顶角,提高外缘强度、改善散热。检查:目测法或角度尺。
3.4 钻孔切削用量计算器
切削速度:vc = π d n / 1000(m/min)
进给量:车床上靠手摇尾座手轮。φ12~15 钻头钻钢料,f = 0.15~0.35 mm/r;钻铸铁可略大。小钻头进给太大会折断。
高速钢钻头:低碳钢用 1%~2% 低浓度乳化液或矿物油;中碳钢用 3%~5% 乳化液;淬硬钢用极压切削油。
镶硬质合金钻头:一般不用,淬硬钢用 10%~20% 高浓度乳化液。
钻钢料必须充分浇注切削液,防止钻头发热退火。
3.5 钻孔、扩孔、锪孔:看走刀过程
① 钻孔前先把端面车平;② 找正尾座;③ 小钻头先钻中心孔定心,细长钻头可在刀架上夹挡铁支顶钻头头部;④ 孔径大于 30 mm 分两次钻:先小后大;⑤ 要铰孔的,钻进 1~2 mm 后退出停车量孔径;⑥ 钻盲孔要控制深度(尾座套筒刻度或挡铁)。
选钻头直径:孔要再车、铰的,要留余量,孔径 30 mm 以下常选比孔径小 2 mm 的钻头。
① 起钻进给要小,切削部分全部进入后再正常钻削。
② 快钻穿时进给要小,防止钻头折断。
③ 钻小孔、深孔要经常退出排屑,防止钻头“咬死”折断。
④ 钻钢料要充分浇切削液。
| 方法 | 用什么刀 | 特点 |
|---|---|---|
| 扩孔 | 麻花钻、扩孔钻 | 扩孔钻有 3~4 齿,钻心粗、刚度高,没有横刃,背吃刀量小、排屑容易,导向性好,可提高进给量和加工质量。 |
| 锪孔 | 圆锥形锪钻(60°、90°、120°) | 加工平底或锥形沉孔,车床上常用圆锥形锪钻锪锥形沉孔、孔口倒角。 |
3.6 内孔车刀:通孔车刀和盲孔车刀
3.7 车孔的两大关键:刚度和排屑
• 刀柄截面尽量大:刀尖放在刀柄中心线上,刀柄截面积可以大一些;
• 刀柄伸出尽量短:一般只比孔深长 5~10 mm,可用可调伸出长度的刀柄。
(上面“知识导入”里的滑块可以试一试伸出长度对“让刀”的影响)
• 精车通孔:切屑流向待加工表面(孔前方)=前排屑,用正值刃倾角。
• 车盲孔:切屑从孔口排出=后排屑,用负值刃倾角。
| 切削用量 | 车孔与车外圆比较 |
|---|---|
| 背吃刀量 ap | 车孔余量的一半(直径差 ÷ 2) |
| 进给量 f | 比车外圆小 20%~40% |
| 切削速度 vc | 比车外圆低 10%~20% |
3.8 车通孔、台阶孔、盲孔:看走刀过程
① 刀尖与工件中心等高或稍高;
② 刀柄伸出比孔长 5~10 mm;
③ 刀柄与工件轴线基本平行;装好后手摇床鞍把刀伸进孔里试一遍,刀柄不能碰孔壁。
④ 车台阶孔:主切削刃与端面成 3°~5°,横向要有足够退刀余地。
• 小台阶孔:先粗、精车小孔,再粗、精车大孔。
• 大台阶孔:先粗车大孔和小孔,再精车大孔和小孔。
• 车平底盲孔:先钻孔,再用平头钻扩平孔底,或用车刀分几次横向车平孔底,最后精车。
3.9 孔深怎么控制?
3.10 车内槽、平面槽和轴肩槽
| 内槽种类 | 作用 |
|---|---|
| 退刀槽 | 车螺纹、车孔、磨孔时退刀用 |
| 轴向定位槽 | 嵌入弹性挡圈,实现滚动轴承等的轴向定位 |
| 油气通道槽 | 液压或气动滑阀中车出内槽,通油或通气 |
| 内 V 形槽(密封槽) | 嵌入油毡,防尘并防止润滑剂溢出(先用内槽刀车直槽,再用成形刀车成形) |
车削要点:横向进给 0.1~0.2 mm/r;到槽深稍停留修光槽底;确认横向退到位再纵向退出——退少了碰坏槽,退多了刀柄擦伤内孔。
平面槽:车在端面上,先量外径 D,按 L=(D-d)/2 调整槽刀左侧刀尖位置(d 为槽外圈直径)。
轴肩槽:有直槽、圆弧槽、外圆端面槽三种,45° 外斜槽要把小滑板转 45° 进给。
3.11 铰孔:让孔又准又光
铰孔是用铰刀从孔壁上切下很薄一层金属,提高尺寸精度、减小表面粗糙度值。铰刀由工作部分(引导锥、切削部分、校准部分)、颈部、柄部组成,分手用铰刀和机用铰刀。
| 项目 | 要求 |
|---|---|
| 铰刀选择 | 基本尺寸=孔基本尺寸;铰刀公差约为孔公差的 1/3,位于孔公差带中间 1/3 |
| 铰刀装夹 | 机用铰刀锥柄插入尾座套筒,尾座与主轴同轴(误差 < 0.02 mm),也可用浮动套筒 |
| 铰孔余量 | 0.08~0.2 mm(高速钢铰刀取小值,硬质合金取大值);孔径 < 10 mm 常用扩孔作半精加工 |
| 切削速度 | 越低表面越光:钢件 vc≈5 m/min,铸铁 ≤ 8 m/min |
| 进给量 | 可大些:钢件 0.2~1.0 mm/r,铸铁 0.4~1.5 mm/r,盲孔 0.2~0.5 mm/r |
| 切削液 | 必须加注,冲走切屑、降低温度 |
铰孔不能修正孔的直线度误差,所以铰前的孔要车直。
3.12 套类工件的测量
| 量具 | 适用场合 |
|---|---|
| 内卡钳 | 配合外径千分尺或卡尺,精度要求不高的孔 |
| 塞规 | 通端=孔的下极限尺寸,止端=上极限尺寸;通端进、止端不进为合格;测盲孔用带通气槽的塞规 |
| 内测千分尺 | 精度较高、深度较小的孔 |
| 内径千分尺 | 大于 φ50 mm、精度较高、深度较大的孔 |
| 三爪内径千分尺 | φ6~φ100 mm、精度较高、深度较大的孔 |
| 内径百分表(千分表) | 比较测量,摆动找最小值;还可测圆度、圆柱度 |
3.13 怎样保证“内外同心、端面垂直”?
短而小的套,把外圆、内孔、端面在一次装夹中车出,同轴度最好,最后切断。
先精车外圆,再以外圆定位车孔。用软卡爪(在本车床上车出、直径与工件基本相同)装夹,不夹伤又同心。
先精加工孔,再把工件套在心轴上车外圆:实体心轴(小锥度心轴锥度 1:1000~1:5000)、胀力心轴。
端面垂直度:端面是平面时,轴向圆跳动量等于垂直度误差;端面凹或凸时,跳动可能为零而垂直度不合格。
套类工件车削工艺分析(5 条要记牢)
- 短而小的套,为保证内外圆同轴度,最好一次装夹把内孔、外圆、端面都车完。
- 内槽应在半精车之后、精车之前加工,注意精车余量对槽深的影响。
- 精度高的孔:粗车端面 → 钻孔 → 粗车孔 → 半精车孔 → 精车端面 → 铰孔(或磨孔)。
- 平底孔:先麻花钻钻孔,再平底钻锪平,最后用盲孔车刀精车。
- 以内孔定位车外圆时,内孔精车后对端面也要再精车一次,保证端面与内孔垂直。
④ 实操步骤:车削台阶孔套
| 工序 | 工步 | 内容 |
|---|---|---|
| 10 | 检查备料 φ48×26 | |
| 20 | 三爪卡盘夹持外圆,伸出约 16 mm,找正并夹紧 | |
| 1 | 车端面,车平即可(保证总长 25) | |
| 2 | 钻中心孔定心 | |
| 3 | 用 φ24 麻花钻钻通孔 | |
| 4 | 粗车内孔 φ26 至 φ25.5(通) | |
| 5 | 粗车内孔 φ34 至 φ33.5,深 9.5 | |
| 6 | 精车 φ26+0.039、φ34+0.039,深 10+0.10,Ra3.2 | |
| 7 | 孔口倒角 C1 | |
| 30 | 检验合格后取下工件 |
下面每一步都配有 3D 仿真工人师傅规范操作动画,会自动切换多个机位,也可以自己选机位、拖动画面看。
- 读图、检查备料
看懂图纸:外圆 φ48,通孔 φ26+0.039,沉孔 φ34+0.039 深 10,总长 25。用游标卡尺检查备料 φ48×26。机位:(可拖动画面旋转) - 装夹工件并找正
三爪卡盘夹住外圆,伸出约 16 mm(钻、车通孔时刀不能碰到卡爪),低速找正后夹紧。
⚠ 夹紧后立刻取下卡盘扳手!机位:(可拖动画面旋转) - 车端面
开车对刀,横向进给车平端面,保证总长 25 mm,中心不留凸台——否则钻头会钻偏。机位:(可拖动画面旋转) - 钻中心孔
尾座装钻夹头和中心钻,移近后锁紧尾座。主轴转速高一些,摇尾座手轮慢慢钻出中心孔,给麻花钻定心。机位:(可拖动画面旋转) - 钻 φ24 通孔
换 φ24 麻花钻(比孔小 2 mm),起钻慢、中途退钻排屑、充分浇切削液、快钻穿时减小进给。机位:(可拖动画面旋转) - 装夹内孔车刀
刀尖与中心等高或稍高,刀柄伸出比孔深长 5~10 mm,刀柄与轴线平行;手摇床鞍伸进孔里试一遍,刀柄不碰孔壁。机位:(可拖动画面旋转) - 粗车 φ26、φ34 孔
先粗车通孔至 φ25.5,再分两刀粗车大孔至 φ33.5、深 9.5(床鞍刻度控制孔深)。切削用量比车外圆小。机位:(可拖动画面旋转) - 精车内孔和孔底平面
试切 → 停车测量 → 算格数;精车 φ26+0.039,再精车 φ34+0.039,用小滑板刻度控制深度 10,横向车平孔底台阶。机位:(可拖动画面旋转) - 孔口倒角、检验
孔口倒角 C1。完全停车后用内径百分表摆动找最小值测孔径,用塞规检验“通端进、止端不进”,用深度尺量沉孔深度。机位:(可拖动画面旋转) - 卸件、清理、收尾
检验合格后取下工件,用毛刷和铁钩清理铁屑(不能用手抓),手柄归位、切断电源,工量具摆放整齐。机位:(可拖动画面旋转)
⑤ 易错点与坑点
套类工件常见废品分析
| 废品种类 | 产生原因 | 预防方法 |
|---|---|---|
| 孔的尺寸大 | 车孔没仔细测量;铰孔时转速太高、铰刀发热、切削液不足;铰刀尺寸大、尾座偏移 | 仔细测量并试切;降低转速、加足切削液;检查铰刀尺寸,校正尾座,用浮动套筒 |
| 孔的圆柱度超差(锥形) | 刀柄过细、刀刃不锋利,让刀使孔外大内小;主轴中心线与导轨不平行;铰孔时尾座偏移使孔口扩大 | 增加刀柄刚度、保持刀刃锋利;调整机床;校正尾座或用浮动套筒 |
| 孔的表面粗糙度大 | 内孔车刀磨损、刀柄振动;铰刀磨损或刃口有崩口;铰孔切削液、速度不当产生积屑瘤;铰孔余量不均或过大过小 | 保持刀具锋利、用刚度高的刀柄;修磨铰刀;铰孔 vc 在 5 m/min 以下并加切削液;正确选择铰孔余量 |
| 同轴度和垂直度超差 | 一次装夹时工件移位或机床精度低;软卡爪没车好;心轴中心孔碰毛或心轴本身不同轴 | 工件装夹牢固、减小切削用量;软卡爪在本车床上车出;保护心轴中心孔,弯曲的心轴校直或更换 |
⑥ 课堂练习
选好答案后点“提交”,马上看到对错和解析。
🎮 小游戏:台阶孔套的加工顺序
按正确顺序依次点击下面的工步(点错会变红提示)。
⑦ 小结
- 孔加工四难:看不见、刀柄刚性差、排屑冷却难、测量难。
- 麻花钻=柄部+颈部+工作部分(切削部分+导向部分),标准顶角 118°,横刃斜角 55°,两刃要对称等长。
- 钻孔:车平端面 → 钻中心孔 → 钻孔;起钻慢、中途退屑、浇切削液、钻穿前减速;ap=d/2,vc=πdn/1000。
- 通孔车刀 κr=60°~75°,盲孔车刀 κr=90°~95°,且刀尖到刀柄外侧距离 a < R。
- 车孔关键:刀柄粗、伸出短;精车通孔前排屑(λs 正),车盲孔后排屑(λs 负);切削用量比外圆小。
- 孔深控制:粗车用刻线、铜片、床鞍刻度;精车用小滑板刻度、深度尺。内槽位置对刀进给 L+b。
- 铰孔余量 0.08~0.2 mm,钢件 vc≈5 m/min,加切削液,退刀时不停车、不反转。
- 塞规通端进、止端不进为合格;内径百分表摆动找最小值。
- 保证同轴度:一次装夹、以外圆为基准(软卡爪)、以内孔为基准(心轴)。
⑧ 拓展
深孔怎么加工?
长度与直径之比大于 5 的孔叫深孔。普通麻花钻排屑、冷却都困难,要用深孔钻(如枪钻),靠高压切削液把切屑从钻杆中冲出来,并用导向套导向。
滑动轴承套为什么用“多件一起加工”?
轴承套两段外圆直径相差不大,用一根棒料一次车出 6~8 件,减少每件夹持余料的浪费、提高效率。内孔精加工用铰削,外圆和台阶端面以内孔定位、套在小锥度心轴上用两顶尖装夹精车,保证径向圆跳动 0.01 mm、垂直度 0.03 mm。
浮动铰刀、浮动套筒是什么?
浮动装夹让铰刀能在径向自由“漂”一点,自动对准已加工好的孔,消除尾座和主轴不同轴的影响,铰出的孔不会扩大成喇叭口。
数控车床怎么车孔?
思路一样:先钻孔,再用内孔车刀粗、精车。区别是 X 向进刀和退刀方向与车外圆相反(车孔时 X 越车越大),粗车循环的精车余量 U 要写负值,退刀时先沿 X 退到孔中心附近再沿 Z 退出。
车工职业技能等级认定考什么?
初级工常考钻孔、车通孔与台阶孔、内槽、铰孔,要求孔径公差达到 IT8 左右、Ra3.2~1.6;会用塞规、内径百分表。安全文明生产与工艺卡填写也是必考内容。