钻削与镗削加工

钻削与镗削加工【教学目的和要求】掌握钻削和镗削加工的特点及应用，了解钻床和镗床的主要部件及功用；掌握钻孔刀具、镗孔刀具种类、用途及选用；掌握各种镗削加工方法。达到能够按照工件加工要求，合理选用机床、刀具及辅具，确定合理加工工艺。【教学内容摘要】钻削加工的特点及应用钻床的种类、主要组成部件钻孔（麻花钻结构）、扩孔、铰孔镗削加工特点及应用镗床种类及结构特点镗刀种类及结构镗削加工方法【教学重点、难点】钻削、镗削加工的特点及应用、麻花钻的种类、镗削加工方法【教学方法和使用教具】讲授、现场教学、课件【教学时数】4学时一、钻削加工钻削加工是用钻头在工件上加工孔的一种加工方法。在钻床上加工时，工件固定不动，刀具作旋转运动（主运动）的同时沿轴向移动（进给运动）。（一）钻削的特点与应用1．钻削加工的工艺特点（1）钻头在半封闭的状态下进行切削的，切削量大，排屑困难。（2）摩擦严重，产生热量多，散热困难。（3）转速高、切削温度高，致使钻头磨损严重。（4）挤压严重，所需切削力大，容易产生孔壁的冷作硬化。（5）钻头细而悬伸长，加工时容易产生弯曲和振动。（6）钻孔精度低，尺寸精度为IT13～IT12，表面粗糙度Ra为12.5～6.3μm。2．钻削加工的工艺范围钻削加工的工艺范围较广，在钻床上采用不同的刀具，可以完成钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪孔和锪平面等，如图8-1所示。在钻床上钻孔精度低，但也可通过钻孔----扩孔----铰孔加工出精度要求很高的孔（IT6～IT8，表面粗糙度为1.6～0.4μm），还可以利用夹具加工有位置要求的孔系。2．钻削加工的工艺范围钻削加工的工艺范围较广，在钻床上采用不同的刀具，可以完成钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪孔和锪平面等，如图8-1所示。在钻床上钻孔精度低，但也可通过钻孔----扩孔----铰孔加工出精度要求很高的孔（IT6～IT8，表面粗糙度为1.6～0.4μm），还可以利用夹具加工有位置要求的孔系。（二）钻床钻床的主要类型有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床以及专门化钻床等。1．立式钻床立式钻床又分为圆柱立式钻床、方柱立式钻床和可调多轴立式钻床三个系列。如图8-22．摇臂钻床在大型工件上钻孔，希望工件不动，钻床主轴能任意调整其位置。这就需用摇臂钻床。如图8-31．立式钻床立式钻床又分为圆柱立式钻床、方柱立式钻床和可调多轴立式钻床三个系列。如图8-2为一方柱立式钻床，其主轴是垂直布置的，在水平方向上的位置固定不动必须通过工件的移动，找正被加工孔的位置。立式钻床生产率不高，大多用于单件小批量生产加工中小型工件2．摇臂钻床在大型工件上钻孔，希望工件不动，钻床主轴能任意调整其位置。这就需用摇臂钻床。如图8-3是摇臂钻床的外形图。摇臂钻床广泛地用于大、中型工件的加工。（三）钻孔钻削加工使用的钻头是定尺寸刀具，按其结构特点和用途可分为扁钻、麻花钻、深孔钻和中心钻等，钻孔直径为0.1～100mm，钻孔深度变化范围也很大。1．麻花钻（1）麻花钻的组成标准麻花钻如图8-4所示，由柄部、颈部和工作部分组成。柄部柄部是钻头的夹持部分，钻孔时用于传递转矩。颈部麻花钻的颈部凹槽是磨削钻头柄部时的砂轮退刀槽，槽底通常刻有钻头的规格及厂标。工作部分麻花钻的工作部分是钻头的主要部分，由切削部分和导向部分组成。切削部分担负着切削工作，由两个前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃及一个横刃组成。导向部分是当切削部分切入工件后起导向作用，也是切削部分的备磨部分。（1）麻花钻的组成标准麻花钻如图8-4所示，由柄部、颈部和工作部分组成。（2）麻花钻钻孔的方法找正和引导方式：单件小批：按划线位置钻孔。批量生产：采用专用钻床夹具利用钻套引导。钻深孔当孔的深度超过孔径三倍时，钻孔时要经常退出钻头及时排屑和冷却。在硬材料上钻孔钻孔速度不能过高，手动进给量要均匀，特别是孔将要钻透时，应注意适当降低速度和进给量。钻削较大的孔当钻孔直径较大（通常＞30mm）时，应分两次钻削。钻高塑性材料上的孔在塑性好、韧性高的材料上钻孔时，断屑常成为影响加工的突出问题。可通过降低切削速度、提高进给量及时退出钻头排屑和冷却等措施加以改善。在斜面上钻孔易使钻头引偏，造成孔轴线歪斜。可先锪出平面后再进行钻孔），或采用特殊钻套来引导钻头。（四）扩孔、铰孔1．扩孔扩孔常用于已铸出、锻出或钻出孔的扩大。扩孔可作为铰孔、磨孔前的预加工，也可以作为精度要求不高的孔的最终加工。扩孔比钻孔的质量好，生产效率高。扩孔对铸孔、钻孔等预加工孔的轴线的偏斜，有一定的校正作用。扩孔精度一般为IT10左右，表面粗糙度Ra值可达6.3～3.2μm。2．铰孔铰孔是利用铰刀从工件孔壁切除微量金属层，以提高其尺寸精度和减小表面粗糙度值的方法。它适用于孔的半精加工及精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。铰孔精度一般为IT9～IT7，表面粗糙度Ra值为3.2～1.6μm，精细铰尺寸公差等级最高可达IT6，表面粗糙度Ra值为1.6～0.4μm。二、镗削加工镗削加工是用镗刀对已有孔进行加工的一种方法。（一）镗削的特点与工艺范围1．镗削的特点（1）镗削加工灵活性大，适应性强。（2）镗削加工操作技术要求高。（3）镗刀结构简单，刃磨方便，成本低。（4）镗孔可修正上一工序所产生的孔的轴线位置误差，保证孔的位置精度。2．镗削的工艺范围镗削加工的工艺范围较广，它可以镗削单孔或孔系，锪、铣平面，镗盲孔及镗端面等，如图8-5所示。2．镗削的工艺范围镗削加工的工艺范围较广，它可以镗削单孔或孔系，锪、铣平面，镗盲孔及镗端面等，如图8-5所示。机座、箱体、支架等外形复杂的大型工件上直径较大的孔，特别是有位置精度要求的孔系，常在镗床上利用坐标装置和镗模加工。镗孔精度为IT7～IT6级，孔距精度可达0.015mm,表面粗糙度值Ra为1.6～0.8μm。利用镗床还可以切槽、车螺纹、镗锥孔和加工球面等。（二）镗床镗床可分为卧式镗床、坐标镗床和精镗床等。1．卧式镗床卧式镗床由床身、主轴箱、工作台、平旋盘和前、后立柱等组成，如图8-6所示。卧式镗床的工艺范围非常广泛，典型加工方法如图8-7所示。2．坐标镗床主要用于单件小批生产条件下对夹具的精密孔、孔系和模具零件的加工，也可用于成批生产时对各类箱体、缸体和机体的精密孔系进行加工（1）单柱坐标镗床其结构形式如图8-8所示。（2）双柱坐标镗床如图8-9所示。3．精镗床精镗床是一种高速镗床，因采用金刚石作为刀具材料而得名金刚镗床。现在则采用硬质合金作为刀具材料，一般采用较高的速度，较小的背吃刀量和进给量进行切削加工，加工精度较高。主要用于在成批或大量生产中加工中小型精密孔。如图8-10所示。卧式镗床由床身、主轴箱、工作台、平旋盘和前、后立柱等组成.卧式镗床的工艺范围非常广泛，典型加工方法（1）利用装在镗轴上的悬伸刀杆镗刀镗孔；（2）利用后立柱支承长刀杆镗刀镗削同一轴线上的孔（3）利用装在平旋盘上的悬伸刀杆镗刀镗削大直径孔（4）利用装在镗轴上的端铣刀铣平面（5）利用装在平旋盘刀具溜板上的车刀车内沟槽和端面坐标镗床是一种高精度机床，刚性和抗振性很好，还具有工作台、主轴箱等运动部件的精密坐标测量装置，能实现工件和刀具的精密定位。所以，坐标镗床加工的尺寸精度和形位精度都很高。主要用于单件小批生产条件下对夹具的精密孔、孔系和模具零件的加工，也可用于成批生产时对各类箱体、缸体和机体的精密孔系进行加工（1）单柱坐标镗床其结构形式如图所示。（2）双柱坐标镗床3．精镗床精镗床是一种高速镗床，因采用金刚石作为刀具材料而得名金刚镗床。现在则采用硬质合金作为刀具材料，一般采用较高的速度，较小的背吃刀量和进给量进行切削加工，加工精度较高。主要用于在成批或大量生产中加工中小型精密孔。如图所示。（三）镗刀镗刀是指在镗床上用以镗孔的刀具。1．常用镗刀的类型、结构和特点（1）单刃镗刀图8-11a所示的单刃镗刀为镗盲孔用的盲孔镗刀，图8-11b所示的单刃镗刀为镗通孔用的通孔镗刀。（2）双刃镗刀双刃镗刀就是镗刀的两端有一对对称的切削刃同时参与切削，切削时可以消除径向切削力对镗杆的影响，工件孔径的尺寸精度由镗刀来保证。双刃镗刀分为固定式和浮动式两种。固定式镗刀块及其安装如图8-12所示。浮动式镗刀结构如图8-13所示。其镗刀块以间隙配合装入镗杆的方孔中，无需夹紧，而是靠切削时作用于两侧切削刃上的切削力来自动平衡定位，因而能自动补偿由于镗刀块安装误差和镗杆径向圆跳动所产生的加工误差。用该镗刀加工出的孔径精度可达IT7～IT6表面粗糙度Ra为1.6～0.4μm。缺点是无法纠正孔的直线度误差和相互位置误差。1．常用镗刀的类型、结构和特点（1）单刃镗刀图8-11a所示的单刃镗刀为镗盲孔用的盲孔镗刀，图8-11b所示的单刃镗刀为镗通孔用的通孔镗刀。（2）双刃镗刀双刃镗刀就是镗刀的两端有一对对称的切削刃同时参与切削，切削时可以消除径向切削力对镗杆的影响，工件孔径的尺寸精度由镗刀来保证。双刃镗刀分为固定式和浮动式两种。固定式镗刀块及其安装如图8-12所示。浮动式镗刀结构如图8-13所示。其镗刀块以间隙配合装入镗杆的方孔中，无需夹紧，而是靠切削时作用于两侧切削刃上的切削力来自动平衡定位，因而能自动补偿由于镗刀块安装误差和镗杆径向圆跳动所产生的加工误差。用该镗刀加工出的孔径精度可达IT7～IT6表面粗糙度Ra为1.6～0.4μm。缺点是无法纠正孔的直线度误差和相互位置误差。（四）镗削加工方法1．单一表面的加工卧式镗床可根据加工情况不同，实现如图8-14所示的几种典型加工方式。2．孔系加工（1）镗同轴孔系1）导向法如图8-15所示如图8-16所示2）找正法图8-17a所示图8-17b所示1．单一表面的加工卧式镗床可根据加工情况不同，实现如图8-14所示的几种典型加工方式。1）导向法单件小批生产时，箱体上的孔系一般在通用机床上加工。利用已有孔做支承导向当箱体前壁上的孔加工完毕，可在孔内装一导向套，以支承和引导镗杆加工后面的孔，来保证两孔的同轴度。此法适用于箱壁相距较近的同轴孔加工（如图8-15所示）。利用镗床后立柱支承架支承镗杆用于大型箱体孔系的加工采用掉头镗当箱壁相距较远时，宜采用掉头镗。如图8-16所示图8-17a所示为镗孔前用装在镗杆上的百分表对箱体上与所镗孔轴线平行的工艺基面进行校正，使其与镗杆轴线平行，然后调整主轴位置加工箱体A壁上的孔。图8-17b所示为镗孔后工作台回转180°，重新校正工艺基面对镗杆轴线的平行度，再以工艺基面为统一测量基准，调整主轴位置，使镗杆轴线与A壁上孔轴线重合，即可加工箱体B壁上的孔。③镗模法在成批大量生产中，一般采用专用镗床夹具（镗模）加工，其同轴度由镗模保证如图8-18所示，工件装夹在镗模上，镗杆支承在前后镗套的导向孔中，由镗套引导镗杆在工件的正确位置上镗孔。用镗模镗孔时，镗杆与机床主轴通过浮动夹头浮动连接，保证孔系的加工精度不受机床精度的影响。量块心轴找正法如图8-19所示，将精密心轴分别插入镗床主轴孔和已加工孔中，然后组合一定尺寸的量块来找正主轴的位置。适用于单件小批生产。