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1、64 钻孔、扩孔、锪孔加工工艺编程641 实体上钻孔加工用钻头在实体材料上加工孔的方法，称为钻孔。钻削时，工件固定，钻头安装在主轴上做旋转运动(主运动)，钻头沿轴线方向移动(进给运动)。在实体上钻孔刀具有普通麻花钻、可转位浅孔钻及扁钻等。1实体上钻孔加工刀具麻花钻 麻花钻是一种使用量很大的孔加工刀具。钻头主要用来钻孔，也可用来扩孔。麻花钻如图6-4-1(a)所示，柄部用于装夹钻头和传递扭矩,工作部分进行切削和导向。图6-4-1麻花钻柄部:根据柄部不同，麻花钻有莫氏锥柄和圆柱柄两种。直径为0.120的麻花钻多为圆柱柄，可装在钻夹头刀柄上(如图6-4-1a所示)。直径为880 mm 的麻花钻多为莫
2、氏锥柄，可直接装在带有莫氏锥孔的刀柄内，刀具长度不能调节(如图6-4-1b所示)。中等尺寸麻花钻两种形式均可选用。工作部分工作部分又分为导向部分及切削部分。导向部分:麻花钻导向部分起导向、修光、排屑和输送切削液作用，也是切削部分的后备。切削部分: 如图6-4-1d所示：麻花钻的切削部分有两个主切削刃、两个副切削刃和一个横刃。两个螺旋槽是切屑流经的表面，为前刀面；与孔底相对的端部两曲面为主后刀面；与孔壁相对的两条刃带为副后刀面。图6-4-2钻引正孔刀具为了提高麻花钻钻头刚性，应尽量选用较短的钻头，但麻花钻的工作部分应大于孔深，以便排屑和输送切削液。2钻引正孔刀具在加工中心上钻孔，因无夹具钻模导向
3、，受两切削刃上切削力不对称的影响，容易引起钻孔偏斜，因此一般钻深控制在直径的5倍左右之内。一般在用麻花钻钻削前，要先用中心钻，或刚性好的短钻头，打引正孔，用以准确确定孔中心的起始位置，并引正钻头，保证Z向切削的正确性。如图6-4-2所示刀具为常用于钻削引正孔的刀具，图6-4-2a是中心孔钻头，图6-4-2b刀尖角为一定角度的点钻，图6-4-2c是球头铣刀，球头面上具有延伸到中心的切削刃。引正孔钻到指定深度后，不宜直接抬刀，而应有孔底暂停的动作，对引导面进行修磨（常常用G82循环加工引正孔）。3供应冷却液的钻头在实体材料上加工孔时，钻头处于封闭的状态下进行切削，传热、散热困难，为此，一些钻削刀具
4、设计成钻头切削部为耐高温的硬质合金，并且钻头设计有一个或两个从刀柄通向切削点的孔，供应冷却液，钻头工作时，压缩空气、油或切削液要流入钻头。这种设计使得钻头在排屑的同时，切削点和工作区域得到冷却。钻深孔时这种钻头特别有用。供应冷却液的钻头，见图6-4-3(a)。4扁钻扁钻由于结构简单、刚性好及制造成本低，近年来在自动线及数控机床上也得到广泛应用。图6-4-3硬质合金刀尖钻头、扁钻、可转位硬质合金钻头整体式扁钻主要用于加工小尺寸的浅孔，特别是加工0.03O.5mm的微孔。装配式扁钻，见图6-4-3 (b)，由两部分组成：扁钻刀杆和用镙钉安装到刀杆的扁钻刀片，用于加工大尺寸的浅孔。一般来说，当钻直径
5、超过25mm的浅孔时，扁钻要比麻花钻更具优势。因为标准装配式扁钻刀杆可适用于多种刀片直径，扁钻上的磨损刀片可以重新磨刃，也可以直接更换新刀片。扁钻刀片有齿槽结构，起到断屑作用，有利于切屑的排除。扁钻钻孔时弯曲较小，因此加工出的孔精度会更高。扁钻往往通过一次进给就加工出孔，不需要钻中心孔或通过多次钻孔来逐渐扩大孔尺寸。为合理地使用扁钻，用扁钻钻孔时机床提供的扭矩要比用标准麻花钻钻孔时所用扭矩高50以上，同时，还需要提高工艺系统刚度。大多数扁钻钻孔时，需要有流向刀具的冷却液，以便散热并排屑。因此，扁钻通常需要有高压冷却系统。扁钻的钻孔深度受到一定的限制，不适合用于较深孔的加工，这是因为扁钻上没有用
6、于排屑的镙旋槽。5可转位硬质合金钻头可转位硬质合金刀片钻头，见图6-4-3 (c)，代表了CNC钻孔技术发展的最新成就。可转位硬质合金刀片钻头有时用来代替高速钢麻花钻，其钻孔速度要比高速钢麻花钻的钻孔速度高很多，适用于钻直径为1680mm的孔。可转位硬质合金刀片钻头具有扁钻的全部优点，同时还可以更换(或换位)刀片。用这种钻头钻孔时的进给速度可以是麻花钻或扁钻的510倍。钻头的刚性很好，可保证钻孔的精度，有易于排屑的容屑槽，孔加工质量好，表面粗糙度一般可达Ra6.33.2m。硬质合金刀片钻头需要较大的加工功率和流向刀具的高压冷却系统。硬质合金刀片还允许加工较硬的材料。用可转位硬质合金刀片钻头在实
7、体工件上钻孔，加工孔的长径比宜控制在41以内。2实体上钻孔加工特点、方法在实体材料上加工孔时，钻头是在半封闭的状态下进行切削的，散热困难，切削温度较高，排屑又很困难。同时切削量大，需要较大的钻削力，钻孔容易产生振动，容易造成钻头磨损。孔加工精度较低。在工件实体钻孔，一般先加工孔口平面，再加工孔，刀具在加工过的平面上定位，稳定可靠，孔加工的编程数据容易确定，并能减小钻孔时轴线歪斜程度。在加工中心上，用麻花钻钻削前，要先打引正孔，避免两切削刃上切削力不对称的影响，防止钻孔偏斜。对钻削直径较大的孔和精度要求较高的孔，宜先用较小的钻头钻孔至所需深度Z，再用较大的钻头进行钻孔，最后用所需直径的钻头进行加
8、工，以保证孔的精度。在进行较深的孔加工时，特别要注意钻头的冷却和排屑问题，一般利用深孔钻削循环指令G83进行编程，可以工进一段后，钻头快速退出工件进行排屑和冷却，再工进，再进行冷却断续进行加工。3选择钻削用量的原则 在实体上钻孔时，背吃刀量由钻头直径所定，所以只需选择切削速度和进给量。图6-4-2 (c)为钻削用量示意图。 对钻孔生产率的影响，切削速度和进给量是相同的；对钻头寿命的影响切削速度比进给量大；对孔的粗糙度的影响，进给量比切削速度大。综合以上的影响因素，钻孔时选择切削用量的基本原则是；在保证表面粗糙度前提下，在工艺系统强度和刚度的承受范围内，尽量先选较大的进给量，然后考虑刀具耐用度、
9、机床功率等因素选用较大的切削涑度。 切削深度的选择：直径小于30mm的孔一次钻出；直径为3080mm的孔可分为两次钻削，先用(0.50.7)D的钻头钻底孔(D为要求的孔径)，然后用直径为D的钻头将孔扩大。这样可减小切削深度，减小工艺系统轴向受力，并有利于提高钻孔加工质量。 进给量的选择：孔的精度要求较高和粗糙度值要求较小时，应取较小的进给量；钻孔较深、钻头较长、刚度和强度较差时，也应取较小的进给量。 钻削速度的选择：当钻头的直径和进给量确定后，钻削速度应按钻头的寿命选取合理的数值，孔深较大时，钻削条件差，应取较小的切削速度。高速钢麻花钻的进给量选用可参考表6-4-1；高速钢麻花钻的切削速度选用
10、可参考表6-4-2。表6-4-1 高速钢麻花钻的推荐进给量钻头直径钢 bMPa铸 铁HB900以下90011001100以上170进给量 r进给量 r20.0250.050.02O.04O.0150.0340.0450.090.04O.070.0250.0560.0800.16O.0550.110.0450.0980.100.200.07O.14O.060.12100.120.25O.100.19O.080.150.250.450.200.35120.140.28O.110.210.09O.170.300.500.200.3516O.170.34O.130.25O.100.200.350.60
11、O.250.40200.20O.390.150.290.120.230.400.700.250.40230.450.800.300.45240.220.430.160.320.130.26260.500.850.350.5028O.240.49O.170.34O.140.28290.50O.900.400.60300.250.50O.180.360.150.3035O.270.540.200.40O.160.32表6-4-2 高速钢麻花钻的推荐切削速度加工材料硬 度HB切削速度v m/s (m/min)低碳钢1001251251751752250.45(27)0.40(24)0.35(21)中
12、、高碳钢1251751752252252752753250.37(22)0.33(20)0.25(15)0.20(12)合金钢1752252252752753253253750.30(18)0.25(15)0.20(12)0.17(10)高速钢2002500.22(13)灰铸铁1001401401901902202202602603200.55(33)0.45(27)0.35(21)0.25(15)0.15(9)铝合金、镁合金1.251.50(7590)铜合金0.330.80(2048)4钻孔时的冷却和润滑钻孔时，由于加工材料和加工要求不一，所用切削液的种类和作用也不一样。 钻孔一般属于粗加工
13、，又是半封闭状态加工，摩擦严重，散热困难，加切削液的目的应以冷却为主。 在高强度材料上钻孔时，因钻头前刀面要承受较大的压力，要求润滑膜有足够的强度，以减少摩擦和钻削阻力。因此，可在切削液中增加硫、二硫化钼等成分，如硫化切削油。 在塑性、韧性较大的材料上钻孔，要求加强润滑作用，在切削液中可加入适当的动物油和矿物油。 孔的精度要求较高和表面粗糙度值要求很小时，应选用主要起润滑作用的切削液。642扩孔加工用扩孔工具(如扩孔钻)扩大工件铸造孔和预钻孔孔径的加工方法称为扩孔。用扩孔钻扩孔，可以是为铰孔作准备，也可以是精度要求不高孔加工的最终工序。钻孔后进行扩孔，可以校正孔的轴线偏差，使其获得较正确的几何
14、形状与较小的表面粗糙度值。扩孔的加工经济精度等级为IT10IT11，表面粗糙度Ra值为6.33.2m。1用麻花钻扩孔如果孔径较大或孔面有一定的表面质量要求，孔不能用麻花钻在实体上一次钻出，常用直径较小的麻花钻预钻一孔，然后用修磨的大直径麻花钻进行扩孔。由于扩孔时避免了麻花钻横刃切削的不良影响，扩孔时可适当提高切削用量，同时，由于吃刀量的减小，使切屑容易排出，孔的粗糙度可减小。用麻花钻扩孔时，扩孔前的钻孔直径为所扩孔径的5070，扩孔时的切削速度约为钻孔的12，进给量为钻孔的1.52倍。2用扩孔钻扩孔为提高扩孔的加工精度，预钻孔后，在不改变工件与机床主轴相互位置的情况下，换上专用扩孔钻进行扩孔。这样可使扩孔钻的轴心线与已钻孔的中心线重合，使切削平稳，保证加工质量。扩孔钻对已有的孔进行再加工时，其加工质量及效率优于麻花钻。图6-4-4扩孔钻专用扩孔钻通常有34个切削刃，主切削刃短，刀体的强度和刚度好，导向性好，切削平稳。扩孔钻刀体上的容屑空间可通畅地排屑，因此可以扩盲孔。对于在原铸孔、锻孔上进行扩孔，为提高质量，可先用镗刀镗出一段直径与扩孔钻相同的导向孔，然后再进行扩孔。这样可使扩孔钻在一开始进行扩孔时就有较好的导
