钻削,铰削加工

内孔表面也是零件上的主要表面之一，根据零件在机械产品中的作用不同，不同结构的内孔有不同的精度和表面质量要求。按照孔与其他零件的相对连接关系的不同，可分为配合孔与非配合孔；按其几何特征的不同，可分为通孔、盲孔、阶梯孔、锥孔等；按其几何形状不同，可分为圆孔，非圆孔等。由于孔加工是对零件内表面的加工，对加工过程的观察、控制困难，加工难度要比外圆表面等开放型表面的加工大得多。孔的加工过程主要有以下几个方面的特点：1）孔加工刀具多为定尺寸刀具，如钻头、铰刀等，刀具磨损造成的形状和尺寸的变化会直接影响被加工孔的精度。2）由于受被加工孔尺寸的限制，切削速度很难提高，影响加工生产率和加工表面质量。3）刀具的结构受孔尺寸的直径和长度的限制，刚性较差。4）孔加工时，刀具一般是在半封闭的空间工伯，切屑排除困难；冷却液难以进入加工区域，散热条件不好。钻削：一般精度为IT3～IT10，表面粗糙度值为Ra=20～10um铰削：一般精度为IT8～IT6，表面粗糙度值为Ra=1.6～0.4um镗削：一般精度为IT8～IT7，表面粗糙度值为Ra=6.3～0.8um§6-1钻头和钻削加工孔加工刀具按其用途一般分为两大类：一类是从实体材料上加工出孔的刀具；另一类是对已有孔进行再加工的刀具。一、麻花钻的结构麻花钻是一种形状较复杂的双刃钻孔或扩孔的标准刀具。一般用于孔的粗加工（IT11以下精度及表面粗糙度Ra25—6.3um），也可用于加工攻丝、铰孔、拉孔、镗孔、磨孔的预制孔。1、麻花钻的构造标准麻花钻由3个部分组成：工作部份、柄部、颈部尾部是钻头的夹持部分，用于与机床联接，并传递扭矩和轴向力。按麻花钻直径的大小，分为直柄（小直径）和锥柄（大直径）两种。颈部是工作部分和尾部间的过渡部分，供磨削时砂轮退刀和打印标记用。小直径的直柄钻头没有颈部。工作部分是钻头的主要部分，前端为切削部分，承担主要的切削工作；后端为导向部分，起引导钻头的作用，也是切削部分的后备部分。2、麻花钻的主要几何参数螺旋角：钻头螺旋槽最外缘处螺旋线的切线与钻头轴线间的夹角为钻头的螺旋角。较大的螺旋角，使钻头的前角增大，故切削扭矩和轴向力减小，切削轻快，排屑也较容易。但是螺旋角过大，会削弱钻头的强度和散热条件，使钻头的磨损加剧。标准麻花钻的=18°—30°，小直径钻头值较小。顶角2和主偏角κr：钻头的顶角（即锋角）为两主切削刃在与其平行的轴向平面上投影之间的夹角。标准麻花钻的2=118°，此时的主切削刃是直线。钻头的顶角2直接决定了主偏角κr的大小，且顶角之半在数值上与主偏角κr很接近。顶角越小，切削刃长度增加，单位切削刃长度上负荷降低，刀尖角r增大，改善了散热条件，提高了钻头的耐用度。同时，轴向力减小。但切屑变薄，切屑平均变形增加，故使扭矩增大。前角：钻头的前角是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。对于标准麻花钻，前角由30°逐渐变为-30°，故靠近中心处的切削条件很差。后角f：钻头的后角是在假定工作平面（即以钻头轴线为轴心的圆柱面的切平面）内测量的切削平面与主后刀面之间的夹角。考虑到进给运动对工作后角的影响，同时为了补偿前角的变化，使刀刃各点的楔角较为合理，并改善横刃的切削条件，麻花钻的后角刃磨时应由外缘处向钻心逐渐增大。横刃角度——横刃是两个后刀面的交线，其长度为bψ。横刃角度包括横刃斜角ψ，横刃前角γoψ和横刃后角αoψ。横刃斜角ψ为在钻头端平面内投影的横刃与主切削刃之间的夹角，它是刃磨后刀面时形成的。由于标准麻花钻在结构上存在着很多问题，在使用时常常进行修磨，以改变标准麻花钻切削部分的几何形状，改善其切削条件，提高钻头的切削性能。二、钻削过程特点及钻削用量1、钻削过程特点刀具刚性差，排屑困难，切削热不易排出2、钻削用量（1）钻削深度ap它是钻头的半径（2）进给量f和每刃进给量af钻头（或工件）每转一转，钻头在进给方向相对于工件的位移量称进给量f(mm/r)。由于麻花钻有两个刀齿（即Z=2），故每个刀齿的进给量为af=f/2(mm/z)（3）钻削速度Vc钻削速度指钻头外径处的主运动线速度（m/min）三、其他钻头1、群钻：三尖七刃锐当先，月牙弧槽分两边，一侧外刃开屑槽，横刃磨得低窄尖2、可转位浅孔钻3、错齿内排屑深孔钻4、单刃外排屑深孔钻（枪钻）5、喷吸钻四、扩孔钻扩孔钻是用于对已钻孔进一步加工,以提高孔的加工质量的刀具,其加工精度可达IT10—IT11,表面粗糙度可达Ra6.3—3.2。扩孔钻的刀齿比较多,一般有3—4个,故导向性好,切削平稳,由于扩孔余量较小,容屑槽较浅，刀体强度和刚性较好；扩孔钻的主要类型有两种，即整体式扩孔钻和套式扩孔钻，其中套式扩孔钻适用于大直径孔的扩孔加工。§6-2铰刀和铰削加工铰孔之前，被加工孔一般需经过钻孔或经过钻、扩孔加工。一、铰削过程特点1、铰刀的结构铰刀用于中、小尺寸孔的半精加工和精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。铰刀齿数多（6—12个），导向性好，芯部直径大，刚性好。铰削余量小，切削速度低，加上切削过程中的挤压作用，所以能获得较高的加工精度（IT6—IT8）和较好的表面质量（Ra1.6—Ra0.4um）。铰刀分为手用铰刀和机用铰刀两类。手用铰刀又分为整体式和可调式，机用铰刀分带柄的和套式。加工锥孔用的铰刀称为锥度铰刀。铰刀的基本结构如图所示它由柄部、颈部和工作部分组成，工作部分包括切削部分和校准部分，切削部分用于切除加工余量；校准部分起导向、校准与修光作用。铰刀切削部分呈锥行，其锥角2κr的大小主要影响被加工孔的质量和铰削时轴向力的大小。对于手用铰刀，为了减小轴向力，提高导向性，一般取κr=30´—1°30´；对于机用铰刀，为提高切削效率，一般加工钢件时，κr=12°—15°；加工铸铁件时，κr=3°—5°；加工盲孔时，κr=45°。由于铰削余量很小，切屑很薄，故铰刀的前角作用不大，为了制造和刃磨方便，一般取=0°。铰刀的切削部分为尖齿，后角一般为=6°—10°。而校准部分应留有宽0.2—0.4mm、后角=0°的棱边，以保证铰刀有良好的导向与修光作用。2、铰削过程特点铰刀的直径是指铰刀圆柱校准部分的刀齿直径，它直接影响到被加工孔的尺寸精度、铰刀的制造成本及使用寿命。（1）铰削的加工余量一般小于0.1mm，铰刀的主偏角Kr一般小于45度，因此铰削时切削厚度ac很小，约0.01~0.03mm。（2）铰削过程所采用的切削速度一般都较低，因而切削变形较大。（3）在切削液润滑作用下，切削刃的钝圆部分只在加工表面上润滑，使工件表面受到熨压作用，熨压后已加工表面发生弹性恢复。铰孔时，应根据工件材料、结构和铰削余量的大小，综合分析决定切削液的使用。二、铰刀的结构参数1、直径及公差铰刀是定尺寸刀具，直径及其公差的选取主要取决于被加工孔的直径及其精度。同时，也要考虑铰刀的使用寿命和制造成本。铰刀的公称直径是指校准部份的圆柱部份直径，它应等于被加工孔的基本尺寸，而其公差则与被铰削孔的公差、铰刀的制造公差、铰刀磨耗量和铰削过程中孔径的变形性质有关。（1）加工后孔径扩大铰孔时，由于机床主轴间隙产生的径向圆跳动、铰刀刀齿的径向圆跳动、铰孔余量不均匀而引起的颤动、铰刀的安装偏差、切削液和积屑瘤等因素的影响，会使孔径扩大。（2）加工后孔径缩小铰削力较大或工件孔壁较薄时，由于工件的弹性变形或热变形的恢复，铰孔后孔径常会缩小。2、齿数Z及槽形铰刀的齿数一般为4~12个齿。齿数多，则导向性好，刀齿负荷轻，铰孔质量高，但齿数过多，会降低铰刀刀齿强度和减小容屑空间，故通常根据直径和工件材料性质选取铰刀齿数。铰刀的齿槽形式有直线型、折线型和圆弧型三种。铰刀的齿槽方向有直槽和螺旋槽两种。§6-3镗刀和镗削加工一、镗削加工的特点1、可以加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件上的直径较大的孔，特别是有位置精度要求的孔和孔系。2、镗削加工灵活性大，适应性强。在镗床上除加工孔和孔系外，还可以车外圆、车端面、铣平面。镗孔可以较正孔的位置。镗孔可在镗床上或车床上进行。在镗床上镗孔时，镗刀基本与车刀相同，不同之处是工件不动，镗刀在旋转。镗孔加工精度一般为IT9—IT7，表面粗糙度为Ra6.3—0.8mm。3、镗削加工操作技术要求高，生产率低。二、镗刀的类型及应用按切削刃数量可分为单刃镗刀、双刃镗刀和多刃镗刀。按工件的加工表面可分为通孔镗刀、盲孔镗刀、阶梯孔镗刀和端面镗刀。按刀具结构可分为整体式、装配式和可调式。a.单刃镗刀b.多刃镗刀:①两端都有切削刃,工作时可消除径向力对镗杆的影响,工件的孔径尺寸与精度由镗刀径向尺寸保证.②多采用浮动连接结构,可减少镗刀块安装误差及镗杆径向跳动所引起的加工误差.③孔的加工精度可达IT6-IT7,Ra达0.8μm.§6-4镗床和钻床一、镗床1、应用：镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大，精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求较高的孔。如箱体上的孔，还可以进行铣削，钻孔，扩孔，铰孔等工作。2、镗削特点:刀具结构简单,通用性达,可粗加工也可半精加工和精加工,适用批量较小的加工，镗孔质量取决于机床精度.3.运动分析：主运动为镗刀的旋转运动，进给运动为镗刀或工件的移动。4.分类：a.卧式镗床b.坐标镗床：是一种高精度的机床。主要特点：具有坐标位置的精密测量装置。c.金刚镗床：一种高速精密镗床。主要特点：vc很高，ap和f很小，加工精度可达IT5--IT6.Ra达0.63--0.08μm二、钻床1、应用：钻床是用钻头在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较小，精度要求不太高的孔。可完成钻孔，扩孔，铰孔及攻螺纹等工作。2、运动分析：工件固定，刀具作旋转主运动，同时沿轴向作进给运动。3、钻床的主参数：最大钻孔直径4、分类：a.立式钻床：适用于中小工件的单件，小批量生产b.摇臂钻床：适用于加工一些大而重的工件上的孔（工件不动，移动主轴）c.台式钻床：小型钻床，常安装在台桌上，用来加工直径12mm的孔。d.深孔钻床及其他钻床5、钻削特点：刀具刚性差，排屑困难，切削热不易排出§6-5钻削夹具和镗床夹具一、钻削夹具组成：钻套、钻模板、定位元件、夹紧装置、夹具体等（1）钻模的主要类型1）固定式钻模——加工孔精度高2）回转式钻模——围绕某一轴线分布的轴向或径向孔系3）移动式钻模——钻工件同一表面上的多孔，孔径≤10mm4）翻转式钻模——加工小工件不同表面上的孔，重≤100N5）盖板式钻模——无夹具体，结构简单，轻便，大件上孔加工，夹具重≤100N。6）滑柱式钻模——通用可调夹具，结构简单、方便、制造周期短，应用广（2）钻套及钻模板1）钻套——引导刀具——保证位置精度，提高系统刚度分为：标准钻套——固定钻套、可换钻套和快换钻套特殊钻套——小孔距钻套、加长钻套、斜面钻套钻套高度H——大，导向好，刀具刚度提高，精度高，但磨损加剧H=(1～2.5)d排屑空间h——大，排屑方便，导向性能差，精度降低铸铁h=(0.3～0.7)d；钢件h=(0.7～1.5)d；要求高h=02）钻模板——安装钻套，确保钻套正确位置①固定式钻模板——连体式、装配式或焊接式——结构简单，精度高②铰链式钻模板——间隙，精度较低——工件装卸方便③分离式钻模板——可拆卸的，费事，精度低（3）分度装置——按一定角度或一定距离加工一组表面组成：固定部分、可动部分、分度对定机构、锁紧机构分度方式：回转分度、直线移动分度1）分度对定机构——组成：分度盘和对定销轴向分度——结构紧凑，应用广径向分度——转角误差小——分度精度高2）分度盘和分度销①分度盘——轴向开孔，或径向开槽圆孔——圆销；圆孔——菱销；锥孔——锥销；圆孔——斜面圆销；钢珠——小锥穴矩形槽盘；单斜面槽盘；双斜面槽盘；齿形槽盘②对定销——手动、机动、自动常用机构：钢球对定机构、手动直拉式对定销、齿轮齿条对定销二、镗床夹具组成：镗模底座、镗模支架、镗套、镗杆、定位、夹紧装置等导向形式：双支承镗模、单支承镗模、无支承镗模（1）镗床夹具的实例（2）镗套——固定式镗套和回转式镗套1）固定式镗套——尺寸小，简单，精度高，易磨损——