课题8钻削与镗削加工

《机械零件制作》车工实训项目五车削内圆柱面项目五车削内圆柱面•知识目标：1掌握镗刀的正确安装方法和切削用量的选择。2能分析并掌握车外圆与镗孔对中拖板进退的问题。3掌握如何防止镗孔刀因刚性不足而产生“让刀”的现象。•能力目标：1.掌握钻头的装夹。2.掌握钻孔的方法。3.掌握镗孔的方法及镗孔刀的安装。5.1钻孔、扩孔、镗孔和铰孔5.1.1钻孔和扩孔钻孔使用的刀具称钻头，根据结构和用途的不同，分为：扁钻、麻花钻、中心钻、锪孔钻、深孔钻等。扩孔使用的刀具有麻花钻和扩孔钻等。麻花钻的几何形状图5-1麻花钻•麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成。•其中工作部分是钻头的主要部分，由切削部分和导向部分组成，分别起切削和导向作用。表5-1莫氏锥柄钻头直径(GB1438-85)单位：mm莫氏锥柄号123456钻头直径≥3～14＞14～23.02＞23.02～31.75＞31.75～50.8＞50.8～76.2＞76.2～80麻花钻头的切削部分相当于正反两把车刀，因此它的几何角度与车刀有相同之处，但也有特殊性，如图5-2所示。下面为麻花钻头的主要的几何角度。(1)顶角：钻头两主切削刃之间的夹角。标准麻花钻的顶角为118°。(a)麻花钻的角度(b)外形图图5-2麻花钻钻头的几何形状当麻花钻顶角为118°时，两主切削刃为直线，如果顶角不等于118°时，主切削刃就变为曲线，如图5-3。图5-3麻花钻顶角大小对切削力的影响(2)前角：前刀面与基面之间的夹角。麻花钻的前角是变化的，靠近刃带处的前角的最大，靠近钻心处的前角最小并为负值，如图5-4。前角的变化范围大约为+30°～-30°。图5-4麻花钻前角和后角的变化麻花钻刃磨时，一般只刃磨两个后刀面，但同时要保证后角、顶角和横刃倾角正确。所以麻花钻的刃磨是比较困难的。麻花钻刃磨后必须到达下列两个要求：①麻花钻的两条主切削刃应该对称，如图5-5（a）。②横刃倾角为55°.(3)后角：后刀面与切削平面之间的夹角。麻花钻的后角也是变化的，靠近刃带处的后角最小，靠近钻心处后角最大，如图5-4。(4)横刃倾角：在垂直于钻头轴线的端面投影中，横刃与主切削刃之间的夹角。横刃倾角的大小随刃磨后角的大小而变化。后角大时，横刃倾角减小。横刃变大，钻削时轴向力增大；后角小时，情况相反。通常横刃倾角为55°。刃磨后刀面麻花钻的刃磨和修磨刃磨不正确的钻头有：顶角不对称，刀刃长度不等，顶角和刀刃长度都不对称，如图5-5（c）等。钻头的顶角磨得对称，但刀刃长度不一样时，钻孔的情况见图5-5（b），钻头的工作中心由OO1移到O’O’1，使钻出的孔径必定大于钻头直径。(a)刃磨正确(b)顶角不对称(c)主切削刃长度不等图5-5钻头刃磨情况对加工的影响刃磨时采用的正确刃磨方法是：右手水平线，钻头中心线与砂轮外圆表面夹角等于顶角的一半，钻柄应向下倾斜1°～2°，如图5-6(a)，以钻头前端为支点圆心，钻柄一边作上下摆动，一边绕轴线作微量转动。摆动时，钻柄不能高出砂轮中心水平线，否则将出现负后角。转动时不能转动过多，否则会把另一面的主切削刃磨掉。当一条主切削刃磨完后，把钻头转过180°，磨另一条主切削刃。刃磨两条主切削刃的姿势要保持一致，如图5-6(b)。(a)(b)图5-6麻花钻的修磨修磨横刃：修磨横刃有修短和改善横刃前角两种方法。通常把这两种方法结合起来使用。修磨的原则是：工件材料越软，横刃修磨得越短；工件材料越硬，横刃少修磨些。修磨前刀面：修磨前刀面有两种：一种是修磨外缘处的前刀面，以减少前角；另一种是修磨横刃处的前刀面，以增大前角。这两种方法可分开应用，也结合使用。双重刃磨：在同一个钻头上，外缘处的切削速度最高，最容易磨损。因此，可采用双重刃磨法来增加这部分的强度，减少钻头磨损，并使孔的粗糙度变小。(1)切削深度()：钻孔时的切削深度是钻头直径的一半。因此它是随着钻头直径大小而改变的。(2)切削速度()：钻孔时切削速度可依式1-1计算。用高速钻头钻钢料时，切削速度一般为20～40米/分，钻铸铁时，应稍低些。(3)进给量()：在车床上，钻头的进给量是用手慢慢转动车床尾座手轮来实现的。使用小直径钻头钻孔时，进给量太大会使钻头折断。用直径30毫米的钻头钻削钢料时，进给量取0.1～0.35毫米/转；钻铸铁时取0.15～0.4毫米/转。(4)切削液：钻削钢料时，为了不使钻头过热，必须加注充分的切削液。钻削铝时，可用煤油；钻削铸铁、黄铜、青铜时，一般不用切削液，如果需要，可用乳化液；钻削镁合金时，只能用压缩空气来排屑和降温。cvpaf钻孔时切削用量和切削液(1)麻花钻的装夹和校正中心的方法：①麻花钻的装夹：直柄麻花钻可用钻夹头装夹，再利用钻夹头的锥柄插入车床尾座套筒内；莫氏锥柄麻花钻可直接插入在床尾座套筒内，或用莫氏锥形钻套过渡。②校正中心的方法：麻花钻装入尾座套筒后，必须校正钻头的中心，使钻头轴线与工件旋转轴线重合，以防钻孔时孔径扩大或钻头折断。在钻削小孔前，可先用中心钻定心，然后再用麻花钻钻孔，如图5-7。钻孔方法(2)钻孔的注意事项：①当钻头开始接触工件端面时，进给量要小，待钻头头部进入工件后才能正常钻削。②在钻钢料时，要选择冷却为主的切削液，并连续供给，以防钻头发热退火。图5-7防止钻头晃动③钻小孔时，切削速度应提高，进给量减小，手轮摇动要均匀。④钻小孔或深孔时，为防止切屑堵塞而使钻头“咬死”或折断在工件里，钻削时应经常退出钻头，以利冷却和排屑。⑤当钻头将要钻穿工件时，由于钻头横刃不再参加工作，轴向阻力大减，进给轻松，这时进给量必须减少，以防止损坏钻头。在工件上钻较小的孔时，一般可用小钻头一次钻出。钻削较大的孔时，钻头主切削刃和横刃都较大，轴向切削力大，钻削困难，这时采用小钻头钻孔，扩孔刃具扩孔的加工方法。常见的扩孔刃具有麻花钻和扩孔钻。一般工件的扩孔，可用麻花钻；当加工较高精度的工件时，可用扩孔钻。用扩孔钻扩孔时，可适当提高切削用量，提高生产效率和改善加工质量。扩孔方法镗孔精度可达IT7～IT8，粗糙度可达Ra1.6～3.2，精镗可达到Ra0.8或更小。镗刀有整体式和刀排式两种，如图5-9。（1）整体式镗刀（2）刀排式镗刀5.1.2镗孔镗孔的刀具1）镗刀的种类2）镗刀的结构（1）通孔镗刀（2）盲孔镗刀图5-8镗孔刀图5-9镗刀的结构形式镗孔的关键是解决镗刀刚度和排屑问题。为此，在选择镗刀时应注意到：(1)尽可能选用截面尺寸较大的刀杆，以增加其刚度和强度。(2)刀杆伸出长度尽可能缩短，使刀杆工作部分长度略长于孔深即可，以增加刀杆刚度，以免引起振动。(3)镗刀的几何角度与外圆车刀相似，但方向相反。镗刀后角应取大些。(4)加工盲孔时，应选择负的刃倾角，使切屑向孔排出。3)镗刀的选择(1)安装镗刀时，刀尖应与工件中心等高或稍高些，以免由于切削力将刀尖扎进工件里面而造成孔径扩大。装刀高低还会使刀具前后角发生变化，如图5-10。4)镗刀的安装图5-10装刀高低对前后角的影响图5-10装刀高低对前后角的影响(2)刀杆不宜伸出刀架过长，如果刀杆本身较长，可以在刀杆下面垫一块垫铁以支撑刀杆，如图5-11。图5-11用垫铁支撑刀杆镗孔方法基本上与车外圆一样，必须先用试切法控制尺寸(横向进给与车外圆相反)。镗削台阶孔或盲孔时，控制台阶深和孔深的方法有：应用车床的纵向刻度盘、刀杆上做标记，或应用挡铁。镗孔时，由于工作条件不利，刀杆刚度差，容易引起振动，因此，其切削用量应比车外圆时低一些。镗孔方法废品现象产生原因预防措施孔有锥度1.刀杆过细，刀刃不锋利造成让刀现象，使孔外大里小；2.车床主轴中心线与导轨在水平面内或垂直面内不平行。1.增强刀杆刚度，研磨刀刃使刀刃锋利。必要时，在同一吃刀位置再作一次进给；2.检查车床，调整主轴与导轨的平行度。内孔不圆1.孔壁较薄，装夹时产生弹性变形，松开卡爪后工件变形；2.工件余量不均或材质不均；3.机床主轴回转精度不高，主轴颈成椭圆或间隙过大；4.工件旋转时不平衡。1.精车前适当松开卡爪，防止工件变形；2.粗、精车分开，毛坯回火，半精车前调质等；3.检修机床，调整主轴间隙检查径向跳动，加强设备保养；4.用花盘、角铁装夹时要严格进行平衡。镗孔方法表5-2镗孔时产生废品的原因及预防措施5.1.3铰孔铰孔精度可达IT7～IT9，表面粗糙可达1.6～0.4。1)铰刀种类(1)手用铰刀(2)机用铰刀2)铰刀工作部分几何形状，如图5-12铰孔工具(a)手用铰刀aR3)铰刀尺寸精度的选择铰刀尺寸精度的高低对铰孔精度有很大影响。为了适用于铰削不同精度的孔，标准铰刀制造时，在尾部刻有1～3号标记，适用于铰削不同公差等级(H7、H9、H10)的孔时选用。4)铰刀的安装在车窗床上铰孔时，一般将机用铰刀锥柄插入尾座套筒锥孔内，并调整尾座横向位置，使铰刀中心对准工件旋转中心。图5-12铰刀图5-12铰刀的几何形状铰孔前，一般先经过扩孔或镗孔，留一定的余量。余量的大小直接影响到孔的质量。余量太小时，往往不能把前道工序的加工刀痕全部切去；一般粗铰余量为0.15～0.3mm，精铰余量为0.04～0.15mm，用高速钢铰刀余量取小些，用硬质合金铰刀余量取大些。铰削速度一般小于0.1m/s，铰削钢料时进给量可选0.2～0.1mm/r，铰铸铁时可再大些。铰孔铰孔时产生废品的原因及预防措施废品现象产生原因预防措施表面粗糙度大1.铰刀切削部分与修光刃部分粗糙度大；2.铰刀刃口磨损钝化；3.切削刃偏摆过大；4.出屑槽内切屑粘积过多；5.刃口有积屑瘤或毛刺；6.刀刃与修光刃过渡处有尖棱；7.铰孔余量过大或过小；8.转速太高；9.刃口有崩刃缺口；10.切削液供应不足或选用不当。1.重新精磨或研磨；2.全面刃磨铰刀刃口；3.重新刃磨切削刃齿背；4.及时清除；5.用油石清除修整，降低切削用量；6.用油石将尖棱磨修为小圆弧过渡刃；7.改变铰孔余量；8.降低转速；9.摸去缺口或更换铰刀；10.采用适当和足够的切削液。孔径扩大1.铰刀直径太大；2.铰刀修光部分刃口径跳动过大；3.尾座偏移；4.余量或进给量过大；5.转速太快，铰刀温度上升。1.仔细检查铰刀直径；2.修磨刃口，降低径向跳动量；3.校正尾座，采用浮动套筒；4.留合适的余量，调整进给量；5.降低转速，加注足够的切削液。表5-3铰孔时废品的原因及预防措施铸造孔、锻造孔或用钻头钻出来的孔，为了达到所要求的精度和表面粗糙度，还需要车孔。车孔是常用的孔加工方法之一，可以作粗加工，也可以作精加工，加工范围很广。5.2车孔•(1)内孔车刀的种类：车孔刀按加工用途可分为通孔车刀和盲孔车刀两种；按车刀形状结构可分为整体式车刀和刀排式车孔刀两种：•①通孔车刀②盲孔车刀•③整体式车刀④刀排式车刀铰孔时产生废品的原因及预防措施5.2.1内孔车刀(2)内孔车刀的选择和装夹：车孔时，车刀刀杆直径受到孔径的限制，刀杆悬伸长度又要满足孔深要求，而且加工孔又是在工件内部进行的，因此，车孔的关键技术是解决车孔刀的刚性和车削时的排屑问题。①刀杆②排屑③车孔刀装夹图5-13内孔车刀(单位：毫米)车孔的关键技术是解决内孔车刀的刚性和排屑问题。增加内孔车刀的刚性主要采取以下两项措施。(1)尽量增加刀杆的截面积：如图5-14。(2)刀杆的深出长度尽可能缩短：如图5-14。(a)(b)(c)(d)(a)刀尖位于刀杆中心(b)刀尖位于刀杆上面(c)可调节刀杆伸出长度(d)车刀外形图5-15可调节刀杆长度的车孔刀5.2.2车孔关键技术控制尺寸的方法：由于车内孔是在工件内部进行的，因此观察切削情况和控制尺寸的难度比车外圆要大一些。车孔时，用试切法来控制。试切后，退出车刀，根据内孔尺寸精度要求选择合适的量进行测量。车削阶台孔和盲孔时，控制阶台深和孔深的方法有：应用大拖板或小拖板刻度盘控制孔深；在刀杆上做一记号或在刀架上夹一块铜片控制孔深。5.2.3车削内孔的方法(1)车孔时，由于刀杆刚性较差，容易引起振动，因此切削用量应比车外圆时小些。(2)要注意中拖板退刀方向与车外圆相反；车孔放余量时，内孔直径要缩小。(3)测量内孔时，要注意工件的热