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1、项目六 钻削, 掌握钻削加工的加工工艺。 掌握钻削不同孔类工件的方法。 了解钻削的安全注意事项。,学习目标, 掌握钻削主要工具的用途。 了解钻头的切削原理。 了解孔类零件的加工特点。,技能目标,6.1 钻 削 概 述,钻孔时，钻头装夹在钻床主轴上，依靠钻头与工件之间的相对运动来完成钻削加工。钻头的切削运动分为主运动和进给运动，如图6.1所示。,图6.1 钻孔时钻头的运动,6.1 钻 削 概 述,钻头绕轴心所作的旋转，也就是切下切屑的运动称为主运动。钻头对着工件所作的直线前进运动称为进给运动。,钻头的种类较多，常见的有麻花钻、扁钻、深孔钻、中心钻等，麻花钻是最常用的一种钻头，下面介绍麻花钻的组成
2、及切削角度。,1组成,麻花钻主要由柄部、颈部和工作部分组成，其结构如图6.2所示。, 柄部：钻头的柄部是与钻孔机械的连接部分，钻孔时用来传递所需的转矩和轴向力。柄部分圆柱形和圆锥形（莫氏圆锥）两种形式，钻头直径小于13mm的采用圆柱形，钻头直径大于13mm的一般都是圆锥形。,6.1 钻 削 概 述,图6.2 麻花钻结构示意图,6.1 钻 削 概 述, 颈部：钻头的颈部为磨制钻头时供砂轮退刀用，一般也用来打印商标和规格。, 工作部分：工作部分由切削部分和导向部分组成。切削部分由两条主切削刃、一条横刃、两个前刀面和两个后刀面组成，如图6.3所示，其作用主要是切削工件。导向部分有两条螺旋槽和两条窄的
3、螺旋形棱边与螺旋槽表面相交成两条棱刃（副切削刃）。导向部分在切削过程中，使钻头保持正直的钻削方向并起修光孔壁的作用，通过螺旋槽排屑和输送切削液，导向部分还是切削部分的后备部分。,图6.3 麻花钻切削部分的构成示意图,6.1 钻 削 概 述,2麻花钻的切削角度,掌握麻花钻的切削角度，首先要确定表示切削角度的辅助平面的位置，即基面、切削平面、主截面和柱截面的位置。,（1）麻花钻的辅助平面,辅助平面为麻花钻主切削刃上任意一点的基面、切削平面和主截面的相互位置，三者互相垂直，如图6.4所示。, 基面：切削刃上任意一点的基面是通过该点，而又与该点切削速度方向垂直的平面，实际上是通过该点与钻心连线的径向平
4、面。,6.1 钻 削 概 述,图6.4 麻花钻的辅助平面,6.1 钻 削 概 述, 切削平面：切削刃上任意一点的切削平面是由该点的切削速度方向和这点上切削刃的切线所构成的平面。 钻头主切削刃上任意一点的切削速度方向是以该点到钻心的距离为半径、钻心为圆心所作圆周的切线方向，也就是该点与钻心连线的垂线方向。标准麻花钻钻刃上任意一点的切线就是钻刃本身。 主截面：通过主切削刃上任意一点并垂直于切削平面和基面的平面。 柱截面：通过主切削刃上任意一点作与钻头轴线平行的直线，该直线绕钻头轴线旋转所形成的圆柱面的切面。,（2）标准麻花钻的切削角度,6.1 钻 削 概 述,标准麻花钻的切削部分顶角为1182，横
5、刃斜角为4060，后角为820。 前角 ：主切削刃上任意一点的前角，是指在主截面内，前刀面与基面间的夹角，如图6.5所示。如在N1N1中的 ，N2N2中的 。,图6.5 标准麻花钻的切削角度,6.1 钻 削 概 述,主切削刃各点的前角不等，外缘处的前角最大，可达30左右，自外缘向中心处前角逐惭减小。在钻心D/3范围内为负值，横刃处前角为5460，接近横刃处前角为30。 前角大小决定切除材料的难易程度和切屑在前刀面上的摩擦阻力大小。前角愈大，切削愈省力。, 后角a 0：在柱截面内，后刀面与切削平面之间的夹角，称为后角。 主切削刃上各点的后角不等。刃磨时，应使外缘处后角较小，愈接近钻心后角愈大。外
6、缘处a 0=814，钻心处a 0=2026，横刃处a 0横=3036。,6.1 钻 削 概 述,后角的大小影响后刀面与工件切削表面之间的摩擦程度。后角愈小，摩擦愈严重，但切削刃强度愈高。因此钻硬材料时，后角可适当小些，以保证刀刃强度。钻软材料，后角可稍大些，以使钻削省力。但钻有色金属材料时，后角不宜太大，以免产生自动扎刀现象。不同直径的麻花钻，直径愈小后角愈大。,下面是在一般情况下，不同直径的麻花钻外缘处的后角大小： 当D15mm时，a 0=1014。 当D为15mm30mm时，a 0=912。 当D30mm时，a 0=811。, 顶角 ：顶角又称锋角或钻尖角，它是两主切削刃在其平行平面MM上
7、的投影之间的夹角，如图6.5所示。,6.1 钻 削 概 述,顶角的大小可根据加工条件由钻头刃磨时决定。标准麻花钻的顶角,，这时主切削刃呈,顶角的大小影响主切削刃上轴向力的大小。顶角愈小，则轴向力愈小，外缘处刀尖角大，有利于散热和提高钻头耐用度；但顶角减小后，在相同条件下，钻头所受的转矩增大，切屑变形加剧，排屑困难，会妨碍冷却液的进入。,直线形。当,时，主切削刃呈内凹形；当,时，主切削刃呈外凸形。, 横刃斜角,端面内的投影之间的夹角。它是在刃磨钻头时自然形成的，其大小与后角和顶角的大小有关。,：是横刃与主切削刃在钻头, 螺旋角：麻花钻的螺旋角，如图6.6所示。螺旋角是指主切削刃上最外缘处螺旋线的
8、切线与钻头轴心线之间的夹角。,6.1 钻 削 概 述,图6.6 麻花钻的螺旋角,6.1 钻 削 概 述,在钻头的同半径处，螺旋角的大小是不等的。钻头外缘的螺旋角最大，愈靠近钻心，螺旋角越小。相同直径的钻头，螺旋角越大，强度越低。 横刃长度：横刃的长度既不能太长，也不能太短。太长会增大钻削的轴向阻力，对钻削工作不利；太短会降低钻头的强度。标准麻花钻的横刃长度,。, 钻心厚度,：两螺旋形刀瓣中间的实心部分称为,钻心，钻心厚度是指钻头的中心厚度。钻心厚度过大时，会自然增大横刃长度，而厚度太小又削弱了钻头的刚度。为此，钻头的钻心做成锥形，它的直径向柄部逐渐增大，以增强钻头的强度和刚性。,标准麻花钻的钻
9、心厚度约为：切削部分,柄部,。,，,。,6.2 钻头的刃磨, 副后角：副切削刃上副后面的切线与孔壁切线之间的夹角称为副后角。标准麻花钻的副后角为,，即副后面与孔壁是贴合的。,标准麻花钻头在使用过程中，为了满足使用要求或钻头磨损后，通常对其切削部分进行修磨，以改善切削性能。因此，钻头刃磨也成为模具钳工所掌握的必备技能之一。,6.2 钻头的刃磨,6.2.1 钻头的刃磨方法,1造成钻头磨损的原因,6.2 钻头的刃磨,当看到钻头的切削刃和横刃严重磨钝，刃带拉毛以至整个切削部分呈暗蓝色时，这是钻头烧损（严重磨损）的现象。造成钻头磨损主要原因如下。 因为钻孔是一种半封闭式切削，切屑不易排出，切屑、钻头与工
10、件间摩擦很大，易产生大量高温。一般高速钢钻头只能在560左右保持原有硬度，钻孔中如果转速过高，切割速度过快，当钻削温度超过这个温度，钻头硬度就会下降，失去切削性能，这时如钻头继续与工件摩擦，就会导致钻头烧损。 在钻头主切削刃上，越接近外径，切削速度越大，温度越高。本来钻孔时切削液就难以直接浇注到切削区，若切削液过少或冷却的位置不对时，也能引起钻头烧损。,6.2 钻头的刃磨,与孔壁的摩擦比较严重，容易发热和磨损。 主切削刃外缘处的刀尖角,，靠近切削部分的棱边, 钻头的副后角为,较小，,前角很大，刀齿薄弱，而此处的切削速度却最高，产生的切削热最多，磨损极为严重。 被加工件材料硬度过高，切削刃很快被
11、磨钝，失去切削性能，相互摩擦以至烧损。 钻头钻心横刃过长，轴向力增加，切削刃后角修磨得太低，使钻头后刀面与被加工材料的接触面相互挤压，也容易使钻头烧损。,钻头磨损后就需要进行刃磨。刃磨钻头就是使用砂轮机将钻头上的烧损处磨掉，恢复钻头原有的锋利和正确角度。,6.2 钻头的刃磨,钻头刃磨后的角度是否正确，直接影响到钻孔质量和效率，若锋角和切削刃刃磨得不对称（即锋角偏了），钻削时，钻头两切削刃所承受的切削力也就不相等，会出现偏摆甚至是单刃切削，使钻出的孔变大或钻成台阶孔，并且，锋角偏得越多，这种现象越严重。图6.7所示为钻头刃磨得正确与否对钻孔的影响情况，图（a）为刃磨正确，所以钻出的孔也规范；图（
12、b）为两个锋角磨得不对称，一个大一个小；图（c）为两个主切削刃长度刃磨的不一致；图（d）为两个锋角不对称，并且主切削刃长度也不一致。钻头刃磨得不正确，都会影响钻孔质量。若后角磨得太小甚至成为负后角，磨出的钻头就不能使用。刃磨钻头时，使用的砂轮粒度一般为4680粒，硬度最好采用中软级的氧化铝砂轮，且砂轮圆柱面和侧面都要平整。砂轮在旋转中不得跳动，在跳动很厉害的砂轮上是磨不好钻头的。,6.2 钻头的刃磨,图6.7 钻头刃磨后对加工影响示意图 （a）正确 （b）不正确 （c）不正确 （d）不正确,2麻花钻的修磨方法,钻头使用后变钝或根据不同的钻削要求而需要改变钻头砌削部分的几何形状时，需要对钻头进行
13、修磨，具体修磨部位和方法如表6.1所示。,6.2 钻头的刃磨,表6.1 麻花钻的修磨,6.2 钻头的刃磨,在靠近主切削刃的一段棱边上，磨出副后角,6.2 钻头的刃磨,6.2 钻头的刃磨,3标准群钻,群钻是对麻花钻革新后的一种新型钻头，是利用标准麻花钻合理刃磨而成的高生产率、提高加工精度、适应性强、耐用度高的钻头。根据用途不同，群钻可分为用于钻削碳钢、合金钢的标准群钻、薄板群钻（或称三尖钻）等。 （1）标准群钻修磨,标准群钻的结构特点是在标准麻花钻上磨出月牙槽，修磨横刃和磨出单面分屑槽，如表6.2所示。,6.2 钻头的刃磨,表6.2 标准群钻修磨,6.2 钻头的刃磨,（2）薄板群钻修磨 薄板群钻
14、修磨如表6.3所示。,表6.3 薄板群钻修磨,6.2 钻头的刃磨,3）钻削黄铜或青铜群钻修磨 钻削黄铜或青铜群钻修磨如表6.4所示。,表6.4 钻削黄铜或青铜群钻修磨,6.2 钻头的刃磨,（4）钻削铸铁群钻修磨 钻削铸铁群钻修磨如表6.5所示。,表6.5 钻削铸铁群钻修磨,修磨后，构成3个顶角,、,、,6.2 钻头的刃磨,4硬质合金钻头,硬质合金钻头是在麻花钻切削部分嵌焊一块硬质合金刀片，如图6.8所示。它适用于钻削很硬的材料，如高锰钢和淬硬钢等，由于硬质合金耐磨性好，也适于高速钻削铸铁。常用的硬质合金刀片材料是YG8或YW2。,图6.8 硬质合金钻头,；,；,；,主切削刃磨成,以增加强度。,
15、；,硬质合金钻头切削部分的几何参数为：,的小圆弧，,6.3 扩 孔,扩孔是用扩孔钻对工件上已有孔进行扩大加工，如图6.9所示。 扩孔时切削深度ap按下式计算：,式中：D扩孔后直径（mm）； d 预加工孔直径（mm）。 常用的扩孔方法有麻花钻扩孔和扩孔钻扩孔。,图6.9 扩孔钻 （a）扩孔加工简图 （b）扩孔钻,6.3 扩 孔,1麻花钻扩孔,用麻花钻扩孔时，由于钻头横刃不参与切削，轴向力小，进给省力。但因钻头外缘处前角较大，易把钻头从钻套中拉下来，所以应把麻花钻外缘处的前角修磨得小一些，并适当控制进给量。,2扩孔钻扩孔, 齿数较多（一般34个齿），导向性好，切削平稳。 切削刃不必由外缘一直到中心，没有横刃，可避免横刃对切削的不良影响，如图6.10所示。 钻心粗，刚性好，可选择较大的切削用量。,6.3 扩 孔,图6.10 扩孔钻的工作部分,用扩孔钻扩孔，生产率高，加工质量好，精度可达IT10IT9，表面粗糙度值可达Ra25mmRa6.3mm，常作为孔的半精加工及铰孔前的预加工。,6.4 锪 孔,用锪钻在孔口表面锪出一定形状的孔或表面的加工方法称为锪孔，在加工中锪孔的应用，如图6.11所示。锪孔的目的是保证孔端面与孔中心线的垂直度，以便与孔连接的零件位置正确，连接可靠。,图6.11 锪孔的应用 （a）锪圆柱形孔 （b）锪锥形孔 （c）锪孔口
