套筒零件机加工1概述a套筒类零件的功用与结构特点机器中套筒零件的应用非常广泛，常见的套筒零件有液压系统中的液压缸、内燃机上的气缸套、支承回转轴的各种形式的滑动轴承、夹具中的导向套等，如图3-25所示。

套筒类零件一般功用为支承和导向。

图3-25常见的套筒零件a)、b) 滑动轴承c) 钻套d) 轴承衬套e) 气缸套f) 液压缸套筒零件由于用途不同，其结构和尺寸有着较大的差异，但仍有其共同特点：零件结构不太复杂，主要表面为同轴要求较高的内、外旋转表面；多为薄壁件，容易变形；零件尺寸大小各异，但长度一般大于直径，长径比大于5的深孔比较多。

b套筒类零件的技术要求套筒零件各主要表面在机器中所起的作用不同，其技术要求差别较大，主要技术要求大致如下：（1）内孔的技术要求。

内孔是套筒零件起支承和导向作用最主要的表面，通常与运动着的轴、刀具或活塞相配合。

其直径尺寸精度一般为IT7,精密轴承套为IT6；形状公差一般应控制在孔径公差以内，较精密的套筒应控制在孔径公差的1/3～1/2,甚至更小。

对长套筒除了有圆度要求外，还对孔的圆柱度有要求。

套筒零件的内孔表面粗糙度Ra为2.5～0.16μm，某些精密套筒要求更高，Ra值可达0.04μm。

（2）外圆的技术要求。

外圆表面一般起支承作用，通常以过渡或过盈配合与箱体或机架上的孔相配合。

外圆表面直径尺寸精度一般为IT6～IT7，形状公差应控制在外径公差以内，表面粗糙度Ra为5～0.63μm。

（3）各主要表面间的相互位置精度①内外圆之间的同轴度。

若套筒是装入机座上的孔之后再进行最终加工，这时对套筒内外圆间的同轴度要求较低；若套筒是在装配前进行最终加工则同轴度要求较高，一般为0.01～0.05mm。

②孔轴线与端面的垂直度。

套筒端面如果在工作中承受轴向载荷，或是作为定位基准和装配基准，这时端面与孔轴线有较高的垂直度或端面圆跳动要求，一般为0.02～0.05mm。

c套筒类零件的材料要求与毛坯套筒零件常用材料是铸铁、青铜、钢等。

有些要求较高的滑动轴承，为节省贵重材料而采用双金属结构，即用离心铸造法在钢或铸铁套筒内部浇注一层巴氏合金等材料，用来提高轴承寿命。

套筒零件毛坯的选择，与材料、结构尺寸、生产批量等因素有关。

直径较小（如d<20mm）的套筒一般选择热轧或冷拉棒料，或实心铸件。

直径较大的套筒，常选用无缝钢管或带孔铸、锻件。

生产批量较小时，可选择型材、砂型铸件或自由锻件；大批量生产则应选择高效率、高精度毛坯，必要时可采用冷挤压和粉末冶金等先进的毛坯制造工艺。

2 套筒类零件加工工艺分析下面以液压缸为例，来说明套筒零件的加工工艺过程及其特点。

a套筒零件的机械加工工艺过程液压系统中液压缸体是比较典型的长套筒零件，结构简单，壁薄容易变形。

如图3－26所示为某液压缸体，其主要技术要求为：①内孔必须光洁，无纵向刻痕；②内孔圆柱度误差不大于0.04mm；③内孔轴线的直线度误差不大于0.15mm；④端面与内孔轴线的垂直度不大于0.03mm；⑤内孔对两端支承外圆(φ82h6)的同轴度误差不大于0.04mm；⑥若为铸件,组织应紧密,不得有砂眼,针孔及疏松,必要时要用泵验漏。

该液压缸体加工面比较少，加工方法变化不大，其加工工艺过程见表3－5。

图3－26液压缸体简图b套筒零件机械加工工艺分析⑴液压油缸体的技术要求该液压缸体主要加工表面为Φ70H11mm的内孔及Φ82h6mm两端外圆，尺寸精度、形状精度要求较高。

为保证活塞在液压缸体内移动顺利且不漏油，还特别要求内孔光洁无划痕，不许用研磨剂研磨。

两端面对内孔有垂直度要求，外圆面中间为非加工面，但A、B两端外圆要求加工至Φ82h6mm，且A、B两端外圆的中心线要作为内孔的基准。

⑵加工方法的选择从上述工艺过程中可见套筒零件主要表面的加工多采用车或镗削加工；为提高生产率和加工精度也可采用磨削加工。

孔加工方法的选择比较复杂，需要考虑生产批量、零件结构及尺寸、精度和表面质量的要求、长径比等因素。

对于精度要求较高的孔往往需要采用多种方法顺次进行加工，如根据该液压缸的精度需要，内孔的加工方法及加工顺序为半精车（半精推镗孔）——精车（精推镗孔）——精铰（浮动镗）——滚压孔。

⑶保证套筒零件表面位置精度的方法套筒零件主要加工表面为内孔、外圆表面，其加工中主要要解决的问题是如何保证内孔和外孔的同轴度以及端面对孔轴线的垂直度要求。

因此，套筒零件加工过程中的安装是一个十分重要的问题。

为保证各表面间的相互位置精度通常要注意以下几个问题。

①套筒零件的粗精车（镗）内外圆一般在卧式车床或立式车床上进行，精加工也可以在磨床上进行。

此时，常用三爪卡盘或四爪卡盘装夹工件如图3-27a、b，且经常在一次安装中完成内外表面的全部加工。

这种安装方式可以消除由于多次安装而带来的安装误差，保证零件内外圆的同轴度及端面与轴心线的垂直度。

对于凸缘的短套筒，可先车凸缘端，然后调头夹压凸缘端，这种装夹方式可防止因套筒刚度降低而产生变形（图3-27c）。

但是，这种方法由于工序比较集中，对尺寸较大的（尤其是长径比较大）套筒安装不方便，故多用于尺寸较小套筒的车削加工。

图3-27 短套筒的安装②以内孔与外孔互为基准，反复加工以提高同轴度。

Ⅰ.以精加工好的内孔作为定位基面，用心轴装夹工件并用顶尖支承轴心。

由于夹具（心轴）结构简单，而且制造安装误差比较小，因此可以保证比较高的同轴度要求，是套筒加工中常见的装夹方法。

Ⅱ.以外圆作精基准最终加工内孔。

采用这种方法装夹工件迅速可靠，但因卡盘定心精度不高，且易使套筒产生夹紧变形，故加工后工件的形状与位置精度较低。

若要获得较高的同轴度，则必须采用定心精度高的夹具，如弹性膜片卡盘、液性塑料夹具，经过修磨的三爪卡盘和“软爪”等。

⑷防止套筒变形的工艺措施套筒零件由于壁薄，加工中常因夹紧力、切削力、内应力和切削热的作用而产生变形。

故在加工时应注意以下几点。

①为减少切削力和切削热的影响，粗、精加工应分开进行。

使粗加工产生的热变形在精加工中得到纠正。

并应严格控制精加工的切削用量，以减小零件加工时的形变。

②减少夹紧力的影响，工艺上可以采取以下措施：改变夹紧力的方向，即将径向夹紧为轴向夹紧，使夹紧力作用在工件刚性较强的部位；当需要径向夹紧时，为减小夹紧变形和使变形均匀，应尽可能使用径向夹紧力沿圆周均匀分布，加工中可用过度套或弹性套及扇形爪来满足要求；或者制造工艺凸边或工艺螺纹，以减小夹紧变形。

③为减少热处理变形的影响，热处理工序应置于粗加工之后、精加工之前，以便使热处理引起的形变在精加工中得以纠正。

c深孔加工套筒类零件因使用要求与结构需要，有时会有深孔。

套筒零件的深孔加工与车床主轴的深孔加工（前述）方法及其特点基本一致，下面就其共性问题作一简要讨论。

孔的长度与直径之比L/D>5时，一般称为深孔。

深孔按长径比又可分为以下三类：L/D=5～20属一般深孔。

如各类液压刚体的孔。

这类孔在卧式车床、钻床上用深孔刀具或接长的麻花钻就可以加工。

L/D=20～30属中等深孔。

如各类机床主轴孔。

这类孔在卧式车床上必须是用深孔刀具加工。

L/D=30～100属特殊深孔。

如枪管、炮管、电机转子等。

这类孔必须使用深孔机床或专用设备，并使用深孔刀具加工。

⑴深孔加工的具体特点钻深孔时，要从孔中排出大量切屑，同时又要向切削区注放足够的切削液。

普通钻头由于排屑空间有限，切削液进出通道没有分开，无法注入高压切削液。

所以，冷却、排屑是相当困难的。

另外，孔越深，钻头就越长，刀杆刚性也越差，钻头易产生歪斜，影响加工精度和生产率的提高。

所以，深孔加工中必须首先解决排屑、导向和冷却这几个主要问题，以保证钻孔精度，保持刀具正常工作，提高刀具寿命和生产率。

当深孔的精度要求较高时，钻削后还要进行深孔镗削或深孔铰削。

深孔镗削与一般镗削不同，它所使用的机床仍是深孔钻床，在钻杆上装上深孔镗刀头，即可进行粗、精镗削。

深孔铰削是在深孔钻床上对半精镗后的深孔进行精加工的方法。

⑵深孔加工时的排屑方式①内冷外排屑方式，高压冷却液从钻杆内孔注入，由刀杆与孔壁之间的空隙汇同切屑一起排出，见图3-28a。

这种外排屑方式的特点是：刀具结构简单，不需用专用设备和专用辅具。

排屑空间大，但切屑排出时易划伤孔壁，孔面粗糙度值较大。

适合于小直径深孔钻及深孔套料钻。

②内排屑方式，高压切削液从刀杆外围与工件孔壁间流入，在钻杆内孔汇同切屑一同排出，见图3－28b。

图3－28 深孔加工时的排屑方式内排屑方式的特点是：可增大刀杆外径，提高刀杆刚度，有利于提高进给量和生产率。

采用高压切削液将切屑从刀杆中冲出来，冷却排屑效果好，也有利于刀杆的稳定，从而提高孔的精度和降低孔的表面粗糙度值。

但机床必须装有受液器与液封，并须预设一套供液系统。

⑶深孔加工方式。

深孔加工时、由于工件较长，工件安装常采用“以夹一托”的方式，工件与刀具的运动形式有以下三种。

①工件旋转、刀具不转只作进给。

这种加工方式多在卧式车床上用深孔刀具或用接长的麻花钻加工中小型套筒类与轴类零件的深孔时应用。

②工件旋转、刀具旋转并作进给。

这种加工方式大多在深孔钻镗床上和深孔刀具加工大型套筒类零件及轴类零件的深孔。

这种加工方式由于钻削速度高，因此钻孔精度及生产率较高。

③工件不转刀具旋转并作进给。

这种钻孔方式主要应用在工件特别大且笨重，工件不宜转动或孔的中心线不在旋转中心上。

这种加工方式易产生孔轴线的歪斜，钻孔精度较差。