钳工孔加工

第三章钳工基本操作知识§3—3孔加工钻孔的定义——用钻头在实心材料上加工孔的操作方法。钻孔属于粗加工，其尺寸公差等级一般为IT14-IT12，表面粗糙度Ra值为25-12.5μm。一、钻削运动一般情况下，工件固定，钻头安装在钻床主轴上作旋转运动（称主运动），钻头沿轴线方向移动（为进给运动）。二、钻削的特点：因钻削时，钻头是在半封闭的状态下切削的，且转速高，切削量大，排削有以下几大特点：1、摩擦严重，需要的切削力较大；2、产生的热量多，而且传热、散热困难，切削温度较高；3、由于钻头的高速旋转和较高的切削温度，造成钻头磨损严重；4、由于钻削时的挤压和摩擦容易产生孔壁的冷作硬化现象给下道工序增加困难；5、钻头细而长，钻孔容易产生振动；加工精度低，尺寸精度只能达到IT11～IT10，粗糙度只能达到Ra100～25。钻孔设备图7.7摇臂钻床底座钻杆工作台面旋转电动机摇臂升降电机主电机变速器臂摇手电钻立式钻床1号2号3号使用前必须内外孔壁擦拭干净图7.10钻夹套钻夹头钻夹套钻夹头（套）的装卸方法标注麻花钻的结构柄部——柄部是钻头的装夹部位，主要作用是与钻床主轴连接传递运动。一般直径小于13mm的钻头制成直柄，直径大于13mm的支承锥柄。锥柄的扁尾部分用以增加传递扭矩便于装卸钻头，锥柄钻头的柄部采用莫氏锥度，钻头越大锥柄号也越大。详见表：莫氏锥柄号的大端直径及钻头直径颈部：颈部是磨制钻头时供砂轮退刃用，在颈部标有规格材料和商标。工作部分：1）由导向部分和切削部分组成，导向部分在钻削时起导引导钻头方向的作用，同时也是切削部分的备磨部分。2）麻花钻切削部分由五刃、（两条主切削刃，两条副切削刃，一条横刃）和六面（两个前刀面、两个后刀面和两个副刀面）组成。麻花钻的五刃六面图麻花钻切削部分的构成7.3横刃主后刀面前刀面副切削刃副后刀面主切削刃麻花钻的五刃六面的作用名称组成作用前刀面切削部分两个螺旋外表面切屑沿此流出（排屑）后刀面切削部分顶端两曲面增加切削刃强度副后刀面切削部分两刃带表面减少摩擦、保证钻头的直径主切削刃前刀面与后刀面的交线担负主要切削工作副切削刃前刀面与副后刀面的交线修光孔壁、保证尺寸精度横刃两个后刀面的交线定心1．顶角（2φ费依）：是指由两主切削刃的夹角，标准麻花钻（出厂时）顶角磨成所118°±2°，使用时可依据加工条件改磨成所需角度。顶角大小影响钻孔切削力，顶角小则轴向抗力小，顶角影响刀具耐用度，顶角小，有利于散热和提高耐用度，同时影响切屑排出。顶角小易卷曲，使切屑排除困难顶角影响加工表面的粗糙度，顶角小、刀尖角（主、副切削刃的夹角）大孔的表面粗糙度值较小，顶角的大小可依据所加工的材料的不同拉爱选择。标准麻花钻的切削角度2．前角（γ嘎马）：前刀面与基面的夹角称为前刀面，钻头主切削刃上各处的前角不是相同的其值外大（约30°）内小，靠近中心处为负前角，前角大刃口锋利切削力小，但刃口易磨损。3．后角（α阿尔法）：主后刀面与切削平面的夹角称为后角。钻头主切削刃上各处的后角也不相同，其值外小内大越靠近中心越大，后角影响钻头与切削平面的摩擦情况后角小摩擦严重但后角小刃口强度较高，后角将随钻孔的走刀量的增大而减小，当选用较大的走刀时应适应加大后角尤其应加大靠近钻头钻心的后角钻头外缘处的后角可按上面选择。4．横刃斜角（ψ普塞）：横刃与主切削刃的夹角。横刃角是刃磨钻头后刀面时自然形成，钻心处后角刃磨正确的钻头横刃斜角约为50～55°，因此可以通过检查横刃斜角来判定钻头，靠近钻心处的后角是否刃磨正确，当横刃斜角偏小时横刃长度增加此时钻心处后角则增大。5．刀尖角（ε厄普西龙）：主与副刀面的夹角，作用：对孔壁进行修光。6．螺旋角（ω欧米嘎）：钻头的轴心线与螺旋线的夹角，作用：决定排屑的难易钻头的修磨：1．修磨横刃—修磨横刃并增大靠近钻心处的前角，修磨后横刃的长度为原来的1/3~1/5，以减少轴向抗力和挤刮现象，提高头的定心作用和钻头的稳定性，同时在靠近钻心处形成内刃，切削性能得以改善，一般直径5毫米以上的钻头应修磨横刃。2．修磨主切削刃—修磨主切削刃，其方法主要是磨出第二顶角2φ=（70°～75°）在钻头对外缘刃—处磨出过渡刃（fo=0.2d）以增大对外缘处的刀尖角改善散热条件，增加刀刃强度提高切削刃与棱边交角处的耐磨性，延长钻头寿命，减少孔壁的残留表面积，有利于减小孔的粗糙度。3．修磨棱边—修磨棱边，在靠近主切削刃的一段棱边长，磨出副后α=6°～8°，以保留棱边宽度为原来的1/3~1/2以减少对孔壁的摩擦，提高钻头寿命。4．修磨前刀面—修磨前刀面，修磨外缘处前刀面，可以减小此处前角提高刀齿的强度钻削黄铜时可以避免扎刀”现象。麻花钻的修磨要领：1、钻刃水平轮面靠2、钻体左斜出顶角3、由刃向背绕轴钻4、上下摆动尾别翘图7.19麻花钻的刃磨方法略高于砂轮机中心右手握住钻头前端缓慢地绕其轴线转动,并施加适当的刃磨压力;左手握住钻头柄部配合右手缓慢地作上下摆动刃磨操作方法：修磨横刃图7.21修磨前刀面A-AAA修磨前刀面麻花钻钻头顶角和后角的选择（度）麻花钻钻头顶角和后角的选择（度）钻孔材料顶角2φ（度）后角α（度）一般钢铁材料一般韧性钢铁材料铜和铜合金铝合金钦铸铁硬铸铁高速钢116～118116～118110～13090～12090～118118～13513512～156～910～151212～155～75～7群钻群钻是利用标准麻花钻经合理刃磨而成的高生产率、高精度、强适应性、长寿命的新型钻头。在生产实践中，群钻钻型不断改进、扩展，现已形成一整套加工不同材料和适应不同工艺特性的的钻型系列。其中标注群钻应用最广泛，他又是演变其他钻型的基础。标注群钻主要用来钻削碳钢和各种合金钢。标注群钻的刃形特点是：“三尖、七刃、两种槽”三尖指由于磨出月牙槽，主切削刃形成三个尖，七刃指两条外直刃、两条圆弧刃、两条内置刃、一条横刃；两种槽是月牙槽和单边分屑槽钻削用量的选择钻削用量的概念：钻削用量是指钻孔时切削速度、进给量和切削深度三个要素。选择钻削用量的目的：是在保证加工精度和粗糙度前提下，提高生产效率，同时应保证不超过机床功率及机具的使用强度。fvpa图7.12钻削用量⑴切削速度（V）指钻孔时钻头直径一点的线速度。由下式计算：V=πDn/1000m/min式中:D—钻头直径（mm）n—钻头的转速（r/min）⑵进给量（f）指主轴每转一转钻头对工件沿主轴轴线的相对移动量。单位是mm/r。⑶背吃刀量（切削深度）（ap）指已加工表面与待加工表面之间的垂直距离。对钻削而言，ap=D/2（mm）因此钻孔时由于切削深度（背）已由钻头直径所决定，因此只需要选择钻削速度和进给量。切削深度（背）的选择：一般直径在30mm以下的孔一次钻出，30mm～80mmde2孔分两次钻削。（现用0.5～0.7D)钻预孔，再扩孔。进给量的选择：钻头直径小长，钻孔较深度应选用较小进给量；精度要求高，表面粗糙度Ra值较小时应选用较小进给量。钻削速度的选择：钻削速度选择一旦钻头的直径和进给量确定后钻削速度应按钻头的耐用度（寿命）选择（工厂一般按经验选择）钻头直径D＜33—66—1212—25＞25mm进给量f0.025—0.050.05—0.100.10—0.180.18—0.380.38—0.62mm/r高速钢麻花钻的进给量高速钢麻花钻的切削速度钻床主轴转速的确定：计算法：可根据选用的切削速度和钻头直径按下式计算主轴转速n=1000v/π.D（r/min）例1):在钢件上钻φ10mm的孔.已知：V=19m/min.求转速为？（钻削速度）解：n=1000v/π·D=1000×19/3.14×10=605r/min例2)：已知：（进给量）f=0.60毫米/转.n=375转/分.求S(每分钟走刀量）。解：S=f×n=0.6×375=225mm/min例3）：已知：钻孔后Dn=25毫米，求ap（背吃刀量）(切削深度)解：钻孔时ap=钻孔后直径/2=Dn/2=25/2=12.5mm钻孔时的冷却和润滑：钻孔时，由于加工材料和加工要求不同，因此所用切削液的种类和作用也不一样。钻孔一般属于粗加工，钻头处于半封闭状态加工，摩擦严重，散热困难，加切削液的目的应以冷却为主。A.在高强度材料钻孔时，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。B.在塑性、韧性较大的材料上钻孔，要求加强润滑油作用，在切削液中科加入适当得动物油和矿物油。C.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，如菜油、猪油等。(参考表3—17）扩孔与锪孔扩孔是用扩孔钻对已有孔进行扩大的加工称为扩孔。扩钻常作为半精加工，以及铰孔前的预加工，一般尺寸精度可达IT10～9，Ra25～6.3.。扩孔时切削深度ap按下式计算：ap=D-d/2式中：D—扩孔后直径，d预加工孔直径扩孔加工时有以下特点：1.切削深度较钻孔时大大减小，切削阻力小，切削条件大大改善。2.避免了横刃切削所引起的不良影响。3.产生切屑体积小排泄容易。扩孔钻---它的形状与麻花钻基本相似（也可用麻花钻制）。Dαρd钻芯图7.13扩孔αωωrf7.14扩孔钻扩孔钻特点:1)因中心不切削没有横刀,切削刃只做成靠边缘的一段。2)扩孔切屑体积小易排屑,切削平稳轴向力短小。3)切削深度较小,切削省力,扩孔质量比钻孔质量好。一般尺寸精度可达到IT-9.Ra25～6.3。锪孔：用锪孔钻刮平孔的端面或切削出各种形状的沉孔方法称锪孔。其目的：是为了保证孔端面与孔中心线的垂直，以便与孔连接的零件位置正确，可靠，同时满足需要的孔口（如：圆柱状、圆锥状、球状、平底等）。锪钻：按所需要的形状造制成型，（有的场合用麻花钻改制）一般分为柱形锪钻、锥形锪钻、平面锪钻、异形锪钻四种。圆形锪钻：即锪圆柱形沉头孔用锪钻为柱形锪钻、主要切削作用是端面刀刃、螺旋槽的斜角是它的前角、导柱直径与工件孔为小量间隙配合。锥形锪钻：锥形角有60°、75°、90°、120°四种（常用）整个锥度切削按切削深度而使切削力增大。端面锪钻：用来锪平面孔口的端面之用。扩、锪孔要点：1、扩孔—进给量比钻同直径的孔大1.5～2倍，切削速度为钻同直径孔的1/22、锪孔—进给量大为钻同径孔的2～3倍，切削前速度为钻孔的1/3～1/2。3、精加工锪孔时往往采用停车后的惯性切削，以减少振动而获得光滑的表面，（并须加适当的润滑液）。铰孔用铰刀在工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和降低表面粗糙度的方法称为铰孔。铰刀的齿数量多、切削余量少、故切削阻力小、导向性好、故加工精度高，一般可达IT9—IT7。表面粗糙度可达Ra1.6。铰刀——铰刀的种类很多，有圆柱与圆锥铰刀，有整体式和套式铰刀，有机用铰刀与手用铰刀，以及固定与可调铰刀之分。整体式圆柱铰刀：（整体圆柱铰刀分机用和手用两种）整体式圆柱铰刀由工作部分、颈部和柄部组成，工作部分和校准部分组成。各种类型的铰刀各种类型的铰刀刀齿与容屑槽：在铰刀的工作部分铣有几个均匀或不均匀的刀齿，以形成切削刃和容屑槽，在手用铰刀上采用不均匀分布刀齿，减少振痕，有利于高铰孔质量。切削角度：为便于切入孔中，铰刀切削部分呈圆锥形。手铰刀的导角（α=30°—1°30′），具有：导向性能，切削力小，容易切入，机铰的导角较大，铰通孔时，α=30°～15°，铰韧性材料α角应大些，铰脆性材料α角的小些，铰盲孔时，为保证圆柱部分的长度，取α=45°铰刀切削部分的前角γ=0°～3°，使铰削近似于刮削，因此孔壁光滑，铰刀切削部分的后角为6°～8°。校准部分：铰刀校准部分的作用是导向，修光孔壁和确定孔径大小，为减小铰刀与孔壁的摩擦和孔径扩张量，一是在刀齿上只留宽为0.1～0.3mm的刃带，二是将标准部分后段做成直径差为0.04～0.08mm的倒锥形（手铰刀用倒锥量很小，校准部分又长，故将整个校准部分做成倒锥）。校准部分的前角为0°，后角经为6°～8°。机铰刀一般用高速钢制造，手用铰刀用高速钢或高碳钢制造。注：铰孔后孔径有时可能收缩，有时也可能扩涨其