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1、,机械工业出版社,机械制造基础,钻削加工,镗削加工,01,02,第一节 钻削加工,在钻床上用钻头对工件进行切削加工的过程称为钻削加工。它所用的设备主要是钻床,所用的刀具是麻花钻头、扩孔钻、铰刀等。,图1-10-1 钻削时的 运动和切削用量,在钻床上进行钻削加工时,刀具除作旋转的主运动外,还沿着自身的轴线作直线的进给运动,而工件是固定不动的,如图1-10-1所示。,钻削时的切削参数如下: (1)切削速度 钻孔时的切削速度是指钻头切削刃外缘处的线速度。其值按 计算,式中d表示钻头直径,n表示钻头的转速。 (2)进给量 钻孔时的进给量是当钻头转一周时它沿自身轴线方向移动的距离(单位是mm/r)。因为
2、钻头有两条切削刃,所以每条切削刃的进给量 。 (3)背吃刀量 钻孔时的背吃刀量ap等于钻头直径Dw的一半,即ap=Dw/2。,一、钻削加工的设备,主要用麻花钻在工件上加工内圆表面的机床称为钻床,它是钻削加工的主要设备。其种类很多,常用的有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床等。,1.钻床的型号,以Z4012型台式钻床为例。根据GB/T 153752008的规定,Z4012的含义如下:,2.钻床的组成,不同类型的钻床,其结构也有所差别。这里仍以Z4012型台式钻床为例进行介绍。图1-10-2所示为Z4012型台式钻床外形图。台式钻床主轴的变速通过改变V带在塔形带轮上的位置来实现;进给运动是手动的,由进给
3、手柄操纵。 台式钻床结构简单,使用方便,主要用于加工小型工件上的各种小孔(孔径一般小于13mm)。,图1-10-2 Z4012型台式钻床外形图 1机座 2、8锁紧螺钉 3工作台 4钻头进给手柄 5主轴架 6电动机 7、11锁紧手柄 9定位环 10立柱,二、钻削加工的刀具,1.麻花钻,麻花钻是钻孔的常用刀具,一般由高速钢制成。麻花钻的结构如图1-10-3所示。,图1-10-3 麻花钻的结构 a)麻花钻的结构 b)麻花钻切削部分的形状 1横刃 2、9主切削刃 3、7副切削刃 4刃带(副后面) 5假想车刃 6前面 8刀尖 10后面,麻花钻主要由柄部(尾部)、颈部和工作部分组成。工作部分包括切削部分和
4、导向部分。柄部是钻头的夹持部分,有直柄和锥柄两种。锥柄可传递较大的转矩,而直柄传递的转矩较小。通常锥柄用于直径大于16mm的钻头;而钻头直径在12mm以下的用直柄;直径介于1216mm之间的钻头,锥柄和直柄均可用。 颈部位于工作部分与柄部之间,钻头的标记(如钻孔直径和商标等)就打印在此处。 导向部分有两条对称的棱边(棱带)和螺旋槽。其中较窄的棱边起导向和修光孔壁的作用,同时也减小了钻头外径和孔壁的摩擦面积;较深的螺旋槽(容屑槽)用来进行排屑和输送切削液。,切削部分担负主要的切削工作。它有两个刀齿(刃瓣),每个刀齿可看作一把外圆车刀。两个主后刀面的交线称为横刃,它是麻花钻所特有,而其他刀具所没有
5、的。横刃上有很大的负前角,会造成很大的进给力,恶化了切削条件。两主切削刃之间的夹角称为顶角,一般为1182。 钻孔时,孔的尺寸是由麻花钻的尺寸来保证的。钻出孔的直径比钻头实际尺寸略大。,2.扩孔钻,扩孔钻的结构如图1-10-4所示。扩孔钻的外形与麻花钻相似,其组成也与麻花钻相同。但扩孔钻有34个刀齿,容屑槽较小、较浅,故扩孔钻的钻心较粗实,刚性较钻头好;切削刃不必自外缘延长到钻心,故前端呈平面且无横刃,加工时不易变形和振动,切削条件较好。扩孔时,孔的尺寸也是由刀具尺寸保证的,可实现孔的半精加工。,图1-10-4 扩孔钻的结构 1前面 2主切削刃 3钻心 4主后面 5棱带(副后刀面) 6副切削刃
6、,3.铰刀,铰刀有手(用)铰刀和机(用)铰刀两种,如图1-10-5所示。 手铰刀多为直柄,末端有方头,以便铰杠(或铰手)装夹。手铰刀直径通常为150mm。机铰刀多为锥柄,便于装夹在机床的主轴孔内,其直径通常为1080mm。 铰刀的组成部分与麻花钻相同,不同的是其工作部分由切削部分和校准部分组成,且为直槽,有612个刀齿(多为偶数,便于测量铰刀直径)。担负主要切削工作的切削部分常做成锥形。校准部分为圆柱形,用于孔的找正、修光。 铰孔时,孔的尺寸由刀具本身的尺寸来保证,可实现孔的精加工。,图1-10-5 铰刀 a)手铰刀 b)机铰刀,三、钻削加工的附件,1.钻头的安装附件,(1)钻夹头 钻夹头的结
7、构如图1-10-6所示,用于夹持直柄钻头。 (2)变径套 通常,锥柄刀具可直接装夹在主轴的锥孔内。当柄部莫氏锥度号数与机床主轴的锥孔号数不相同时,需采用变径套安装。如果一个套筒还不能满足要求,则可用两个或两个以上的套筒作过渡连接,从而保证刀具可靠地安装在主轴锥孔内,如图1-10-7所示。,图1-10-6 钻夹头,图1-10-7 用变径套安装钻头,2.工件的装夹附件,在钻床上进行孔加工时,工件的装夹方法及所用附件较多。小型工件通常可用台虎钳(平口钳)装夹;大型工件可用压板螺栓直接安装在钻床工作台上(如摇臂钻床);在圆轴或套筒上钻孔时,一般把工件安放在V形架上,再用压紧螺栓压紧;在成批和大量生产中
8、,尤其在加工孔系时,为了保证孔及孔系的精度,提高生产率,广泛采用钻模来装夹工件,如图1-10-8所示。,图1-10-8 钻孔时工件的装夹 a)用台虎钳装夹 b)用压板螺栓装夹 c)用V形架装夹 d)用钻模装夹,四、钻削加工的工艺特点和应用,(一)钻孔,钻孔是用钻头在实体材料上加工孔的工艺。,1.钻孔要点,按划线钻孔时,应先在圆心处钻一90锥角的浅坑(定心坑),以判断钻头是否对中,若偏离中心较多,可用样冲在应钻孔的部位錾出几条槽,以把钻偏的中心纠正过来(图1-10-9),然后再正式钻孔。,图1-10-9 钻偏时的纠正方法,当用麻花钻钻较深的孔时,要经常退出钻头,以排屑和冷却钻头,否则切屑可能阻塞
9、在孔内,造成钻头折断或因高温使钻头退火磨损。 钻孔时,为了降低切削温度、提高钻头寿命,要加切削液。 对于直径大于30mm的孔,钻削时有较大的进给力,此时应先钻出一个较小直径的孔,然后用第二把钻头将孔加工到所要求的尺寸。 在用立式钻床或摇臂钻床等机床钻孔时,起始进钻要慢些,当钻头顶角完全进入工件时方可自动进给;将要钻通时,改用手动慢速进给,以免钻头被卡住或切屑突然增厚而折断钻头。,2.钻孔的工艺特点,(1)钻头容易引偏 由麻花钻的结构特点可知,钻头的刚性很差,且定心作用也很差,因而容易导致钻孔时孔轴线歪斜(图1-10-10)。,图1-10-10 钻孔 时的轴线歪斜,(2)易出现孔径扩大现象 这不
10、仅与钻头引偏有关,还与钻头的刃磨质量有关。钻头的两个主切削刃应磨得对称一致,否则钻出的孔径就会大于钻头直径,产生扩张量。 (3)排屑困难 钻孔时,由于切屑较宽,容屑槽尺寸又受到限制,所以排屑困难,致使切屑与孔壁发生较大的摩擦、挤压,拉毛和刮伤已加工表面,降低表面质量,甚至切屑可能阻塞在钻头的容屑槽里,卡死钻头,将钻头扭断。钻深孔时要经常退出钻头,清理后再继续钻孔。 (4)切削热不易传散 钻削时,大量高温切屑不能及时排出,切削液又难以注入到切削区,因此,切削温度较高,刀具磨损加快,这就限制了切削用量的提高和生产率的提高。,3.钻孔的应用,由上述特点可知,钻孔的加工质量较差,尺寸公差等级一般为IT
11、11IT13,表面粗糙度Ra值为12.550m。钻孔直径一般为0.180mm。 钻孔虽然是一种粗加工方法,但对精度要求不高的孔,也可以作为终加工方法,如螺栓孔、润滑油通道的孔等;对于精度要求较高的孔,由钻孔进行预加工后再进行扩孔、铰孔或镗孔。此外,由于钻孔是在实体材料上打孔的唯一机械加工方法,且操作简单,适应性广,既可用于单件小批生产,又可用于大批量生产,因此,钻孔应用十分广泛。,(二)扩孔,扩孔是用扩孔钻对工件上的已有孔(铸出、锻出或钻出的孔)的直径进行扩大的一种加工方法。,1.扩孔的要点,(1)用麻花钻扩孔 当孔径较大时,可先用小钻头(直径为孔径的0.50.7倍)预钻孔,然后再用所需孔径尺
12、寸的大钻头扩孔。这时由于钻头横刃不切削,可使轴向力减小,钻进顺利,使生产率提高。 (2)用扩孔钻扩孔 由于扩孔钻导向作用好、刚性好、不易变形,加上扩孔时加工余量不太大,因而扩孔加工质量高于钻孔。,2.扩孔的工艺特点,与钻孔相比,扩孔有以下特点: 1)扩孔钻齿数较多,因而导向性能好,切削比较稳定,并可找正原有孔的轴线歪斜及圆度误差。 2)扩孔余量较小,一般取孔径的1/101/8,因此容屑槽可做得较浅,钻心厚度相对增大,提高了刀体强度和刚性。此外,由于切屑较窄,容易排屑,切屑也不易刮伤已加工表面。 3)由于扩孔钻没有横刃,避免了横刃产生的不良影响,因而可以采用较大的进给量。,3.扩孔的应用,与钻孔
13、相比,扩孔的精度高、表面质量好、生产率高。尺寸公差等级可达IT9IT10,表面粗糙度Ra值可达3.26.3m。扩孔直径一般为1080mm。 扩孔作为孔的一种半精加工方法,既可作为精加工前的预加工,也可作为精度要求不高的孔的终加工,广泛应用于成批及大量生产中。,(三)铰孔,铰孔是用铰刀对未淬硬工件孔进行精加工的一种加工方法。铰孔方法有机铰和手铰两种。,1.铰孔的要点,1)合理选择铰削用量。铰削余量要合适,余量留得太大,孔铰不光,铰刀易磨损,还增加铰削次数,降低生产率;余量留得太小,则不能纠正上一道工序留下的加工误差,不能达到加工要求。一般粗铰时,余量为0.150.5mm,精铰时为0.050.25
14、mm。切削速度和进给量也要进行合理的选择,否则也将影响加工质量、刀具寿命和生产率。用高速钢铰刀加工铸铁时,切削速度不应超过0.17m/s,进给量在0.8mm/r左右;加工钢料时,切削速度不应超过0.17m/s,进给量在0.4mm/r左右。,2)铰刀在孔中不可倒转,否则铰刀和孔壁之间易于挤住切屑,造成孔壁划伤、切削刃损坏。 3)机铰时要在铰刀退出孔后再停车,否则孔壁有拉毛痕迹。铰通孔时,铰刀校准部分不可全部露出孔外,否则出口处会划坏。 4)铰钢制工件时,应经常清除切削刃上的切屑,并加注切削液进行润滑、冷却,以降低孔的表面粗糙度值。,2.铰孔的工艺特点,1)铰刀具有校准部分,可起校准孔径、修光孔壁
15、的作用,使孔的加工质量得到提高。 2)铰孔的余量小、切削力较小;切削速度一般较低,产生的切削热较少。因此,工件的受力变形和受热变形较小,加工质量较高。 3)铰刀是标准刀具,一定直径的铰刀只能加工一种直径和尺寸公差等级的孔。 4)铰孔只能保证孔本身的精度,而不能找正原孔轴线的偏斜及孔与其他相关表面的位置误差。 5)生产率高,尺寸一致性好,适于成批和大量生产。钻扩铰是生产中常用的加工较高精度孔的工艺。单件小批生产中精度要求较高的小孔,也常采用铰削加工。,3.铰孔的应用,1)根据以上特点,作为孔的一种精加工方法,铰孔的精度高、表面质量好,尺寸公差等级一般为IT7IT8,表面粗糙度Ra值可达0.41.
16、6m,因而特别适于细长孔的精加工。 2)采用机铰时的铰孔直径为1080mm,用于成批生产;采用手铰时的铰孔直径为150mm,用于单件小批生产。 3)铰孔的适应性差。铰刀是定径刀具,一把铰刀只能对一种直径尺寸和公差的孔进行加工,而对于那些非标准孔、不通孔和台阶孔,则不宜用铰削。 4)铰削适用于加工钢、铸铁和非铁金属材料,但不能加工硬度很高的材料(如淬火钢、冷硬铸铁等)。,第二节 镗削加工,在镗床上用镗刀对工件进行切削加工的过程称为镗削加工。它所用的设备主要是镗床,所用的刀是镗刀。 镗削在本节中是指在镗床上进行的镗孔加工。此时,镗刀作旋转的主运动,刀具或工件沿孔的轴线作直线进给运动,如图1-10-11所示。,图1-10-11 镗削时的运动 a)刀具进给 b)工件进给,一、镗削加工的设备,镗削加工的主要设备是镗床,其种类很多,常用的有卧式镗床、金刚镗床、坐标镗床、数控镗床等。 下面以常用的T618型卧式镗床为例进行介绍。 按GB/T 1537
