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摘要：以箱体零件孔系加工为专题，研究其加工方案，分析其加工精度。从而培养学生的工程素质和创新能力，提高机械制造工程学课程教学质量。
关键词：孔系加工；专题；教学方法
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）13-0093-02
机械加工精度作为机械制造工程学课程的重要内容之一，在教学中一般按照工艺系统的几何误差、受力变形等分立的内容进行教学。为提高学生综合运用所需知识分析解决具体问题的能力，我们开展了“专题驱动式”教学方法研究。下面以箱体零件的孔系加工为专题，对其工艺方案与加工精度进行分析。
箱体类零件是机械传动装置中重要的基础件，箱体上若干有相互位置精度要求的孔构成箱体孔系，包括平行孔系、同轴孔系等。孔系的加工方法与孔系的加工精度对保证传动装置的性能和质量具有重要影响。
一、平行孔系加工
平行孔系的精度要求主要是各孔轴线之间及轴线与基准面之间的尺寸精度和轴线间的平行度等几何精度。可以通过以下几种方法保证平行孔系精度要求。
1.找正法。采用辅助装置来确定各个被加工孔的正确位置，如划线找正、心轴块规找正等。
2.镗模法。镗模是引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具，利用镗模板上的孔系保证箱体孔系位置精度，镗杆与镗床主轴多采用浮动连接，以减小机床主轴的回转精度对加工精度的影响。
3.坐标法。首先将被加工孔之间的孔距尺寸换算为两个相互垂直的坐标尺寸，然后精确地调整机床主轴与工件在水平和垂直方向的相对位置，以间接保证孔距精度。为保证工作台和主轴的位移精度，必须在镗床上加上坐标测量装置。
二、同轴孔系加工
在成批生产中，常采用镗模加工箱体同轴孔系以保证其轴线的同轴度。在单件小批生产时，一般不采用镗模，常采用如下两种方法保证其轴线孔的同轴度。
1.利用已加工孔作支承导向。在加工好的箱体前壁孔内装一个导向套，对镗杆起支承支撑和引导作用。它适用于加工壁间距较小的箱体同轴孔。
2.利用镗床后立柱作支承导向。镗床后立柱上的导向套作支承导向，可解决因镗杆悬臂过长而挠度大进而影响同轴度的问题。这种方法需用较长的镗杆，而且调整后立柱导套比较麻烦、费时，通常适用于大型箱体的孔系加工。
三、孔系加工的精度分析
（一）受力变形的影响
1.镗杆受力变形的影响。镗削过程中，随着镗杆的回转，径向力Fy与切向力Fz的合力Fyz方向不断改变。设Fyz引起镗刀刀尖径向位移为fF，使得所镗孔径将减小刀尖位移量的2fF倍，如图1所示。
2.镗杆重力的影响。镗杆重力的大小和方向是不变的，所引起的镗杆挠曲变形始终垂直向下，刀尖运动轨迹仍呈圆形镗孔直径基本不变，但低速精镗时，切削力及其引起的镗杆变形较小，所以镗杆自重对加工精度影响较大。为减小镗杆的挠曲变形、提高孔系加工的几何精度，可以采取加大镗杆直径、减小悬伸长度的方法，或者采用导向装置以约束镗杆挠曲变形。
（二）镗杆与导套几何精度的影响
采用固定式导向装置镗孔时，镗杆轴颈在导套内回转。精镗时，切削力一般小于镗杆自重，不能抬起镗杆。镗孔时镗杆轴颈表面以不同部位与导套内下方一定区域接触。所以镗杆及导套内孔的圆度误差将直接影响所镗孔的几何精度，如图2所示。
（三）镗削方式的影响
1.悬臂镗、镗杆进给方式。在镗杆不断伸长的过程中，由于切削力的作用，使刀尖的挠度值不断增大。切削力与镗杆重力合成后造成的刀尖挠度，使被加工的孔径不断减小、轴线弯曲，如图3所示。
2.悬臂镗、工作台（工件）进给方式。虽然刀尖在切削力与重力作用下有挠度，但由于采用工作台（即工件）进给，镗刀伸出长度不变，刀尖挠度值为定值。所以只是被加工孔的孔径减小一定值，但孔轴线直线性较好，如图4所示。
3.支承镗、工作台（工件）进给方式。这种方式的特点与方式（2）类似，且孔径尺寸均匀减小一个更小的定值，如图5所示。
4.支承镗、镗杆进给方式。由于是镗杆进给，故镗刀在支承间的位置是变化的，所以因镗杆自重造成的弯曲会使工件孔轴线产生直线度误差，效果不如方式（3）好，如图6所示。
5.使用镗模加工方式。与前四种方式相比，其变形最小。只是由于镗模（相当于支撑）是和工件以一个整体进给的，在镗削过程中，刀尖处的挠度是一个变值，故镗出的孔有一定的几何误差。
6.双支承镗、工作台（工件）进给方式。在镗削过程中双支承与镗刀的相对位置关系不变，刀尖处挠度为定值，理论上不存在镗孔的几何误差。
关键词：孔系加工；专题；教学方法
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）13-0093-02
机械加工精度作为机械制造工程学课程的重要内容之一，在教学中一般按照工艺系统的几何误差、受力变形等分立的内容进行教学。为提高学生综合运用所需知识分析解决具体问题的能力，我们开展了“专题驱动式”教学方法研究。下面以箱体零件的孔系加工为专题，对其工艺方案与加工精度进行分析。
箱体类零件是机械传动装置中重要的基础件，箱体上若干有相互位置精度要求的孔构成箱体孔系，包括平行孔系、同轴孔系等。孔系的加工方法与孔系的加工精度对保证传动装置的性能和质量具有重要影响。
一、平行孔系加工
平行孔系的精度要求主要是各孔轴线之间及轴线与基准面之间的尺寸精度和轴线间的平行度等几何精度。可以通过以下几种方法保证平行孔系精度要求。
1.找正法。采用辅助装置来确定各个被加工孔的正确位置，如划线找正、心轴块规找正等。
2.镗模法。镗模是引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具，利用镗模板上的孔系保证箱体孔系位置精度，镗杆与镗床主轴多采用浮动连接，以减小机床主轴的回转精度对加工精度的影响。
3.坐标法。首先将被加工孔之间的孔距尺寸换算为两个相互垂直的坐标尺寸，然后精确地调整机床主轴与工件在水平和垂直方向的相对位置，以间接保证孔距精度。为保证工作台和主轴的位移精度，必须在镗床上加上坐标测量装置。
二、同轴孔系加工
在成批生产中，常采用镗模加工箱体同轴孔系以保证其轴线的同轴度。在单件小批生产时，一般不采用镗模，常采用如下两种方法保证其轴线孔的同轴度。
1.利用已加工孔作支承导向。在加工好的箱体前壁孔内装一个导向套，对镗杆起支承支撑和引导作用。它适用于加工壁间距较小的箱体同轴孔。
2.利用镗床后立柱作支承导向。镗床后立柱上的导向套作支承导向，可解决因镗杆悬臂过长而挠度大进而影响同轴度的问题。这种方法需用较长的镗杆，而且调整后立柱导套比较麻烦、费时，通常适用于大型箱体的孔系加工。
三、孔系加工的精度分析
（一）受力变形的影响
1.镗杆受力变形的影响。镗削过程中，随着镗杆的回转，径向力Fy与切向力Fz的合力Fyz方向不断改变。设Fyz引起镗刀刀尖径向位移为fF，使得所镗孔径将减小刀尖位移量的2fF倍，如图1所示。
2.镗杆重力的影响。镗杆重力的大小和方向是不变的，所引起的镗杆挠曲变形始终垂直向下，刀尖运动轨迹仍呈圆形镗孔直径基本不变，但低速精镗时，切削力及其引起的镗杆变形较小，所以镗杆自重对加工精度影响较大。为减小镗杆的挠曲变形、提高孔系加工的几何精度，可以采取加大镗杆直径、减小悬伸长度的方法，或者采用导向装置以约束镗杆挠曲变形。
（二）镗杆与导套几何精度的影响
采用固定式导向装置镗孔时，镗杆轴颈在导套内回转。精镗时，切削力一般小于镗杆自重，不能抬起镗杆。镗孔时镗杆轴颈表面以不同部位与导套内下方一定区域接触。所以镗杆及导套内孔的圆度误差将直接影响所镗孔的几何精度，如图2所示。
（三）镗削方式的影响
1.悬臂镗、镗杆进给方式。在镗杆不断伸长的过程中，由于切削力的作用，使刀尖的挠度值不断增大。切削力与镗杆重力合成后造成的刀尖挠度，使被加工的孔径不断减小、轴线弯曲，如图3所示。
2.悬臂镗、工作台（工件）进给方式。虽然刀尖在切削力与重力作用下有挠度，但由于采用工作台（即工件）进给，镗刀伸出长度不变，刀尖挠度值为定值。所以只是被加工孔的孔径减小一定值，但孔轴线直线性较好，如图4所示。
3.支承镗、工作台（工件）进给方式。这种方式的特点与方式（2）类似，且孔径尺寸均匀减小一个更小的定值，如图5所示。
4.支承镗、镗杆进给方式。由于是镗杆进给，故镗刀在支承间的位置是变化的，所以因镗杆自重造成的弯曲会使工件孔轴线产生直线度误差，效果不如方式（3）好，如图6所示。
5.使用镗模加工方式。与前四种方式相比，其变形最小。只是由于镗模（相当于支撑）是和工件以一个整体进给的，在镗削过程中，刀尖处的挠度是一个变值，故镗出的孔有一定的几何误差。
6.双支承镗、工作台（工件）进给方式。在镗削过程中双支承与镗刀的相对位置关系不变，刀尖处挠度为定值，理论上不存在镗孔的几何误差。