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1、项目五 孔加工 知识目标 了解麻花钻的组成及作用。 明确切削部分的各种参数及对切削的影响。 掌握钻削用量的选择 方法。 了解群钻的结构特点。 技能目标 掌握麻花钻的刃磨方法。 掌握各种孔的钻削加工方法。 掌握钻削时切削液的选择 方法。 掌握扩孔、铰孔、锪孔的方法并能正确选择 刀具 。 任务一 钻 孔 用钻头在实体材料上加工圆孔的方法 称为钻孔。 钻孔时，工件固定，钻头安装在钻床 主轴上做旋转运动，称为主运动，钻头沿 轴线方向移动称为进给运动。 钻削的运动如图5.1所示。 主运动 进给运动 图5.1 钻削运动 一、钻头 1麻花钻 （1）麻花钻的组成 麻花钻主要由工作部分、颈部和柄部 组成。 它一
2、般用高速钢（W18Cr4V）制成， 淬火后硬度为6268HRC，如图5.2所示。 图5.2 麻花钻的组成 标准麻花钻的切削部分由两条主切削 刃、两条副切削刃、一条横刃和两个前刀 面、两个后刀面、两个副后刀面组成。 图5.3 麻花钻切削部分构成 （2）麻花钻的辅助平面 图5.4 麻花钻的辅助平面 （3）麻花钻切削部分的几何角度 （4）麻花钻结构上的缺陷 （5）麻花钻的刃磨要点 2群钻 群钻是用标准麻花钻头经刃磨而成的 高加工精度、高生产率、高寿命、适应性 强的新型钻头。 （1）标准群钻 标准群钻主要是用来钻削碳钢和各种 合金钢的。 其结构特点为：三尖七刃、两种槽。 三尖是由于在后刀面上磨出了月牙
3、槽，使 主切削刃形成三个尖；七刃是两条外刃、 两条内刃、两条圆弧刃和一条横刃；两种 槽是月牙槽和单面分屑槽。 图5.11 标准群钻 （2）其他群钻 钻薄板群钻：在薄板上钻孔时，因麻花 钻钻尖高，当钻尖钻穿薄板时钻头立刻失 去定心作用，轴向力也同时减小，使孔不 圆，孔口毛边很大，甚至扎刀或折断钻头 ，所以不能使用麻花钻。 钻铸铁群钻：由于铸铁较脆，钻削时切 屑呈崩碎状，挤压在钻头后刀面、棱边与 孔壁之间，不易排屑，易产生摩擦，使钻 头磨损。 钻青铜或黄铜群钻：青铜或黄铜的硬度 较低，切削阻力小，用标准麻花钻钻削时 ，易产生“扎刀”现象。 二、钻削用量 1钻削用量组成 钻削用量包括切削速度、进给量
4、和切 削深度三要素。 （1）切削速度（）：指钻孔时钻头外缘 上一点的线速度。 其计算公式为 = Dn/1000(m/min) 式中，D钻头直径（mm）； n钻床主轴转速（r/min）。 （2）钻削时的进给量（）：主轴每转一 转，钻头沿轴线的相对移动量，单位是 mm/r。 （3）切削深度（p）：指已加工表面与待 加工表面之间的垂直距离，对钻削而言， p=D/2mm。 2钻削用量的选择 （1）钻削用量的选择原则 选择钻削用量的目的，是在保证加工 精度和表面粗糙度及刀具合理使用寿命的 前提下，使生产率得到提高。 （2）钻削用量的选择方法 钻削速度的选择：钻削速度对钻头的寿 命影响较大，应选取一个合理
5、的数值，在 实际应用中，钻削速度往往按经验数值选 取，见表5.1，而将选定的钻削速度换算为 钻床转速n。n = 1000 /D（r/min）。 钻 削 材 料钻削速度/（ m/min） 钻 削 材 料钻削速度/（ m/min） 铸铁1230合金钢1018 中碳钢1222铜合金3060 表5.1标准麻花钻的钻削速度 进给量的选择：孔的表面粗糙度要求较 小和精度要求较高时，应选择较小的进给 量；钻孔较深、钻头较长时，也应选择较 小的进给量。 常用标准麻花钻的进给量数值见表5.2 。 钻头 直径 D/mm 336612122525 进给 量/（ mm/r） 0.025 0.05 0.05 0.1 0
6、.1 0.18 0.18 0.38 0.38 0.62 表5.2标准麻花钻的进给量 三、钻孔方法 1钻头的拆装 （1）直柄麻花钻的拆装 （2）锥柄麻花钻的拆装 图5.15 用钻夹头夹持 （a） （b） （c） 图5.16 锥柄钻头的拆装及锥套用法 2工件的装夹 工件在钻孔时，为保证钻孔的质量和 安全，应根据工件的不同形状和切削力的 大小，采用不同的装夹方法。 （1）外形平整的工件可用平口钳装夹，如 图5.17（a）所示。 图5.17 工件的装夹方法 注意事项： 装夹时，应使工件表面与钻头轴线垂直 。 钻孔直径小于12mm时，平口钳可以不 固定，钻大于12mm的孔时，必须将平口钳 固定。 用平口
7、钳夹持工件钻通孔时，工件底部 应垫上垫铁，空出钻孔部位，以免钻坏平 口钳。 （2）对于圆柱形工件，可用V形铁进行装 夹图5.17（b）。 但钻头轴心线必须与V形铁的对称平 面垂直，避免出现钻孔不对称的现象。 （3）较大工件且钻孔直径在12mm以上时 ，可用压板夹持的方法进行钻孔图5.17（c ）。 在使用压板装夹工件时应注意： 压板厚度与锁紧螺栓直径的比例应适当 ，不要造成压板弯曲变形而影响夹紧力； 锁紧螺栓应尽量靠近工件，垫铁高度应 略超过工件夹紧表面，以保证对工件有较 大的夹紧力，并可避免工件在夹紧过程中 产生移动； 当夹紧表面为已加工表面时，应添加衬 垫，防止压出印痕。 （4）对于加工基
8、准在侧面的工件，可用角 铁进行装夹图5.17（d）。 由于此时的轴向钻削力作用在角铁安 装平面以外，因此角铁必须固定在钻床工 作台上。 （5）在薄板或小型工件上钻小孔，可将工 件放在定位块上，用手虎钳夹持，如图 5.17（e）所示。 （6）在圆柱形工件端面钻孔，可用三爪自 定心卡盘进行装夹，如图5.17（f）所示。 3钻孔方法 （1）起钻 钻孔前，应在工件钻孔中心位置用样 冲冲出样冲眼，以利找正。 钻孔时，先使钻头对准钻孔中心轻钻 出一个浅坑，观察钻孔位置是否正确，如 有误差，及时校正，使浅坑与中心同轴。 借正方法：如位置偏差较小，可在起 钻同时用力将工件向偏移的反方向推移， 逐步借正；当位置
9、偏差较大时，可在借正 方向打上几个样冲眼或錾出几条槽（图 5.18），以减少此处的钻削阻力，达到借 正的目的。 图5.18 用錾槽来纠正钻偏的孔 （2）手进给操作 当起钻达到钻孔位置要求后，即可进 行钻孔。 进给时用力不可太大，以防钻头弯曲， 使钻孔轴线歪斜； 钻深孔或小直径孔时，进给力要小，并 经常退钻排屑，防止切屑阻塞而折断钻头 ； 孔将钻通时，进给力必须减小，以免进 给力突然过大，造成钻头折断，或使工件 随钻头转动造成事故。 （3）钻孔时的切削液 钻孔时应加注足够的切削液，以达到 钻头散热，减少摩擦，消除积屑瘤，降低 切削阻力，提高钻头寿命，改善孔的表面 质量的目的。 一般钻钢件时用35
10、的乳化液； 钻铸铁时，可以不加或用煤油进行冷却润 滑。 4钻孔时常见缺陷分析 出现的问题产生的原因 孔径大于规定尺寸 1钻头 两切削刃长度不等，高低不一致 2钻床主轴径向偏摆或工作台未锁紧 有松动 3钻头 本身弯曲或装夹不好，使钻头 有过大的径向圆跳动现 象 孔壁表面粗糙 1钻头 两切削刃不锋利 2进给 量太大 3切屑堵塞在螺旋槽内，擦伤孔壁 4切削液供应量不足或选用不当 孔位超差 1工件划线不正确 2钻头 横刃太长定心不准 3起钻过 偏而没有校正 孔的轴线 歪斜 1钻孔平面与钻床主轴不垂直 2工件装夹不牢，钻孔时产 生歪斜 3工件表面有气孔、砂眼 4进给 量过大，使钻头产 生变形 孔不圆 1
11、钻头 两切削刃不对称 2钻头 后角过大 钻头 寿命低或折断 1钻头 磨损还继续 使用 2切削用量选择过 大 3钻孔时没有及时退屑，使切屑阻塞在钻头 螺旋槽内 4工件未夹紧 ，钻孔时产 生松动 5孔将钻通时没有减小进给 量 6切削液供给不足 表5.3钻孔中常见缺陷分析 四、钻孔的安全文明生产 （1）钻孔前，清理好工作场地，检查钻床 安全设施是否齐备，润滑状况是否正常。 （2）扎紧衣袖，戴好工作帽，严禁戴手套 操作钻床。 （3）开动钻床前，检查钻夹头钥匙或斜铁 是否插在钻床主轴上。 （4）工件应装夹牢固，不能用手扶持工件 钻孔。 （5）清除切屑时不能用嘴吹、手拉，要用 毛刷清扫，缠绕在钻头上的长切
12、屑，应停 车用铁钩去除。 （6）停车时应让主轴自然停止，严禁用手 制动。 （7）严禁在开车状态下测量工件或变换主 轴转速。 （8）清洁钻床或加注润滑油时应切断电源 。 任务二 扩 孔 用扩孔工具将工件上已加工孔径扩大 的操作称为扩孔。 扩孔具有切削阻力小；产生的切屑小 、排屑容易；避免了横刃切削所引起的不 良影响的特点。 扩孔公差可达IT9IT10级，表面粗糙 度可达Ra3.2m。因此，扩孔常作为孔的半 精加工和铰孔前的预加工。 一、扩孔钻 1扩孔钻的种类 扩孔钻按刀体结构可分为整体式和镶 片式两种；按装夹方式可分为直柄、锥柄 和套式三种，如图5.22所示。 图5.22 部分扩孔钻的结构 2扩
13、孔钻的结构特点 由于扩孔条件的改善，扩孔钻与麻花 钻存在较大的不同（图5.23）。 （1）由于扩孔钻中心不切削，因此没有横 刃，切削刃只有外缘处的一小段。 （2）钻心较粗，可以提高刚性，使切削更 加平稳。 图5.23 扩孔钻的工作部分 （3）因扩孔产生的切屑体积小，容屑槽也 浅，因此扩孔钻可做成多刀齿，以增强导 向作用。 （4）扩孔时切削深度小，切削角度可取较 大值，使切削省力。 二、扩孔练习 用扩孔钻扩孔时，必须选择合适的预 钻孔直径和切削用量。 一般预钻孔直径为扩孔直径的0.9倍， 进给量为钻孔的1.52倍，切削速度为钻 孔的1/2。 扩孔练习可根据实际情况，选择钻孔 练习件进行。 任务三
14、 铰 孔 用铰刀从工件孔壁上切除微量的金属 层，以提高孔的尺寸精度和降低表面粗糙 度的加工方法称为铰孔。 铰孔属于对孔的精加工，一般铰孔的 尺寸公差可达到IT7IT9级，表面粗糙度 可达Ra1.6m。 一、铰刀的种类及结构特点 1铰刀的种类 铰刀按刀体结构可分为整体式铰刀、 焊接式铰刀、镶齿式铰刀和装配可调铰刀 ；按外形可分为圆柱铰刀和圆锥铰刀；按 使用场合可分为手用铰刀和机用铰刀；按 刀齿形式可分为直齿铰刀和螺旋齿铰刀； 按柄部形状可分为直柄铰刀和锥柄铰刀（ 图5.24）。 图5.24 部分铰刀的形状 2铰刀的结构特点 铰刀由柄部、颈部和工作部分组成。 （1）柄部 柄部是用来装夹、传递扭矩和
15、进给力 的部分，有直柄和锥柄两种。 （2）颈部 颈部是磨制铰刀时供砂轮退刀用的， 同时也是刻制商标和规格的地方。 （3）工作部分 工作部分又分为切削部分和校准部分 。 切削部分：在切削部分磨有切削锥角2 。 切削锥角决定铰刀切削部分的长度， 对切削时进给力的大小、铰削质量和铰刀 寿命也有较大的影响。 一般手用铰刀的 = 30130，以提 高定心作用，减小进给力。 机用铰刀铰削碳钢及塑性材料通孔时 ，取 = 15；铰削铸铁及脆性材料时，取 = 35；铰不通孔时，取 = 45。 校准部分：校准部分主要用来导向和校 准铰孔的尺寸，也是铰刀磨损后的备磨部 分。 铰刀齿数一般为616齿，可使铰刀切 削平
16、稳、导向性好。 为克服铰孔时出现的周期性振纹，手 用铰刀采用不等距分布刀齿。 3可调节手用铰刀 普通铰刀主要用来铰削标准系列的孔 。 在单件生产和修配工作中，经常需要 铰削非标准的孔，此时采用可调节手用铰 刀（图5.25），通过调节两端的螺母，使 楔形刀片沿刀体上的斜底槽移动，以改变 铰刀的直径尺寸。 图5.25 可调节手用铰刀 二、铰削用量 1铰削余量 铰削余量是指上道工序（钻孔或扩孔 ）留下的直径方向上的加工余量。 铰削余量不宜过大，因为铰削余量过 大，会使铰刀刀齿负荷增加，加大切削变 形，使工件被加工表面产生撕裂纹，降低 尺寸精度，增大表面粗糙度数值，同时也 会加速铰刀的磨损。 但铰削余量也不宜过小，否则，上道 工序残留的变形难以纠正，无法保证铰
