内孔表面加工的方法优化

内孔加工与外圆表面加工，其切削原理相似，但具体加工条件差异较大，加工内孔表面时，刀具尺寸受被加工孔径限制，刀杆细、刚性差，不能采用较大的切削用量；同时刀具处于被加工孔的包围之中，切削液很难进入切削区，散热、冷却、排屑条件差，测量不方便。因此，在同等精度要求下，加工内孔比加工外圆难度大、工序多、成本高。

根据所采用的刀具，孔加工方法有车孔、钻孔、镗孔、铰孔和磨孔等，如图4.10、图4.11所示。

特种加工孔的方法有电火花穿孔、超声波穿孔和激光打孔等。

（1）钻孔

钻孔通常用于在实心材料上加工直径为0.5~50 mm的孔。常用的钻头是麻花钻。为排出大量切屑，麻花钻具有容屑空间较大的排屑槽，因而刚性与强度受到很大削弱，故加工的内孔精度低，表面粗糙度大。一般钻孔后精度为IT12级左右，表面粗糙度Ra为12.5~50μm。钻孔主要用于精度低于IT11级以下的孔加工，或用于精度要求较高的孔的预加工。

钻孔的方式有两种：一种是刀具旋转，工件或刀具作轴向进给，如钻床、铣床和镗床上钻孔；另一种是工件旋转，刀具作轴向进给，如车床上钻孔。

图4.10　车孔的方法

图4.11　刀具回转加工孔的方法

由于麻花钻刚性差，当钻头的两切削刃刃磨得不对称时，很容易造成孔中心线的歪斜或偏移，称为引偏。引偏量较大时在以后的工序中难以纠正。上述第一种方式钻深孔时易产生引偏。第二种方式钻孔时，如刀具发生偏斜，只会使孔径扩大或产生几何形状误差，而孔的轴线基本上是直的，所以深孔加工宜采用第二种方式。

防止和减少钻头引偏的措施有：

①钻孔前先加工孔端面，以免端面不平影响钻头两切削刃受力不均。

②用中心钻或短钻头在工件上预钻出一个凹孔或浅孔，便于引导钻头。

③采用夹具以钻套来引导钻头。

④仔细刃磨钻头，采用合理的钻削用量。

（2）扩孔

扩孔是采用扩孔钻对已钻出（或铸出、锻出）的孔进行进一步加工的方法。扩孔时，背吃刀量较小，排屑容易，加之扩孔钻刚性较好，刀齿较多，因而扩孔精度和表面粗糙度均比钻孔好，一般尺寸精度可达IT10~IT11级；表面粗糙度Ra为3.2~6.3μm。扩孔通常作为孔加工的中间工序，对精度要求不高的孔也可以作为终结工序，其成形运动与钻孔相似。

（3）铰孔

铰孔是对未淬硬的孔进行精加工的一种方法，其成形运动与钻孔相似，所用刀具为铰刀。铰孔加工由于余量较小，所以对孔的位置和形状误差几乎没有修正作用；同时铰孔切削速度较低，铰孔刀齿较多，刚性好，制造精确，排屑、冷却、润滑条件均较好，铰孔后孔本身质量得到提高，孔径尺寸精度可达IT7~IT9级，手工铰制孔精度可达IT6级，表面粗糙度Ra为0.2~1.6μm。

铰孔主要用于加工中、小尺寸的孔，孔的直径范围为1~100 mm。铰孔不适宜短孔、深孔和断续孔的加工。铰孔通常在钻孔或扩孔后进行，多用于批量生产，也可用于单件生产。

（4）镗孔

镗孔时刀具的回转运动为主运动，刀具或工件作直线进给运动。镗孔加工可在镗床上进行，也可在车床、铣床、数控镗铣床上进行，如图4.12所示。

图4.12　用单刃镗刀在铣镗床上镗孔的方法(www.xing528.com)

在车床上镗孔的工艺称为车孔更准确些，因为加工时工件的回转运动是主运动，刀具作直线进给运动。

镗孔应用很广泛，在单件、小批量生产中，镗孔是很经济的孔加工方法。镗孔可进行粗加工或精加工；能修正孔中心线的偏斜，又能保证孔的坐标位置。镗孔的尺寸精度一般可达IT7~IT8级，表面粗糙度Ra为0.4~3.2μm。

（5）拉孔

拉孔是一种高生产率的加工方法，多用于大批量生产。拉孔是利用多刃刀具相对于工件的直线运动完成工件的加工。拉孔可以拉圆柱孔、花键孔、成形孔等，如图4.13所示。

（6）磨孔

磨孔是高精度、淬硬内孔的主要加工方法。

磨内圆在内圆磨床和万能外圆磨床上进行，其方法如图4.14所示。与磨外圆相比，由于磨内圆砂轮受孔径限制，切削速度难以达到磨外圆的速度；砂轮轴直径小，悬伸长，刚度差，易弯曲变形和振动，且只能采用很小的背吃刀量；砂轮与工件成内切圆接触，接触面积大，磨削热多，散热条件差，表面易烧伤。因此，磨内圆比磨外圆生产率低得多，加工精度和表面质量也较难控制。

磨孔的尺寸精度一般可达IT6~IT7级，表面粗糙度Ra为0.2~0.8μm。磨削常用于一般刀具难以切削的高硬度材料的加工，如淬硬钢、硬质合金等。

图4.13　常见的拉削截形

图4.14　磨内圆的方法

（7）珩磨孔

珩磨是利用带有磨条（油石）的珩磨头对孔进行精整、光整加工的方法。珩磨头圆周上镶有若干条磨条，通过可胀机构使磨条径向胀开压向工件孔壁。珩磨头在旋转的同时作轴向进给运动，实现对孔的低速磨削和摩擦抛光，其原理如图4.15所示。

珩磨头的圆周速度虽不高，但由于砂条与工件的接触面积大，往复速度相对较高，因此，珩磨工艺可获得较高的尺寸精度和形状精度，以及很好的表面质量，并有较高的生产率。尺寸精度可达IT6级，圆度和圆柱度可达0.003~0.005 mm，表面粗糙度Ra为0.1~0.8μm。但是珩磨不能修正被加工孔的位置偏差，孔的位置精度和孔中心线的直线度应由前道工序保证。

图4.15　珩磨原理

珩磨主要用于加工铸铁、淬硬和未淬硬的钢件，但不宜加工易堵塞砂条的韧性金属材料，也不宜加工带键槽的孔和花键孔等断续表面。

孔加工的常用设备有钻床、车床、铣床、镗床、拉床、内圆磨床、万能外圆磨床、研磨机、珩磨机等。

（8）内孔表面常见加工工艺及方案

内孔加工方案视具体条件可参照表4.7拟订。需要说明的是，对于回转体零件的内孔，表中的镗削工艺也可选用车削方法。

表4.7　孔加工方案

续表