钻孔

钻孔钻孔是指用钻头在实体材料上加工出孔的方法。1.钻削运动钻孔时，钻头与工件之间的相对运动称为钻削运动。钻削运动由如下两种运动构成:（1）主运动钻孔时，钻头装在钻床主轴（或其他机械）上所做的旋转运动称为主运动。（2）进给运动钻头沿轴线方向的移动称为进给运动。ν—主运动ƒ—进给运动钻削运动•钻削时，钻头是在半封闭的状态下进行切削的，转速高，切削用量大，排屑又很困难，因此钻削具有如下特点:•（1）摩擦较严重，需要较大的钻削力。•（2）产生的热量多，而传热、散热困难，因此切削温度较高。•（3）钻头高速旋转以及由此而产生的较高切削温度，易造成钻头严重磨损。•（4）钻削时的挤压和摩擦容易产生孔壁的冷作硬化现象，给下道工序加工增加困难。•（5）钻头细而长，刚性差，钻削时容易产生振动及引偏。•（6）加工精度低，尺寸精度只能达到IT10～IT11，表面粗糙度值只能达到Ra50～25μm。麻花钻•主要用来在实体材料上钻削直径0.1~80mm的孔。•麻花钻直径大于6～8mm时，常制成焊接式。其工作部分的材料一般用高速钢（W18Cr4V或W9Cr4V2）制成，淬火后的硬度可达62～68HRC。其柄部的材料一般采用45钢。•麻花钻由柄部、颈部和工作部分组成。1.麻花钻的组成一、麻花钻的结构切削部5个刀刃6个刀面两条副切削刃一条横刃两个螺旋形前刀面两个经刃磨获得的后刀面两个圆弧段的副后刀面麻花钻柄部颈部工作部分导向部分两条主切削刃麻花钻的结构装夹部分1.麻花钻的组成1.麻花钻的组成麻花钻的结构柄部钻头的夹持部分，用于与机床的连接，并传递动力。d≤13mm直柄，d13mm莫氏锥柄（0号~6号）。扁尾传递扭矩，取钻头（用楔铁从钻套中取出）颈部便于磨削时砂轮退刀和打印标记用。小直径直柄钻头没有颈部。装夹部分1.麻花钻的组成工作部分导向部分切削部分1.麻花钻的组成麻花钻的结构导向部分导向部分主要起导向、排屑作用，也是切削部分的后备部分。为了减少导向部分与已加工孔孔壁之间的摩擦，钻头外径从切削部分朝后方向制造出倒锥，形成副偏角κr′，倒锥量为0.03～0.15mm/100mm。1.麻花钻的组成麻花钻的结构切削部分麻花钻结构参数（1）直径d钻头两刃带间的垂直距离。按标准尺寸系列或螺孔底径尺寸设计。（2）直径倒锥外径从切削部分向尾部直径逐渐减少，倒锥量0.03～0.15mm/100mm。减少刃带与孔壁间的摩擦面积，相当于κr′。2.麻花钻结构参数（3）钻芯直径dc钻芯处与两刃沟底相切圆的直径。d13mm的钻头，dc=（0.125～0.65）d。为增大钻头强度，把钻芯做成正锥体，正锥量1.4～2mm/100mm，等强度设计。（3）横刃斜角ψ横刃斜角是在端平面内测量的横刃与中剖面的夹角。麻花钻的后角磨好后，横刃斜角自然形成。标准麻花钻的ψ=50º~55º。3.麻花钻几何角度3.麻花钻几何角度（4）前角γox由于前刀面是螺旋面，主切削刃上的前角是变化的，从钻头外缘到钻心处，前角γox由30º到-30º变化3.标准麻花钻头的缺点•（1）横刃较长，横刃处前角为负值，在切削中横刃处于挤刮状态，会产生很大的轴向力，容易发生抖动，定心不准。根据试验，钻削时50%的轴向力和15%的扭矩是由横刃产生的，这是钻削中产生切削热的主要原因。•（2）主切削刃上各点的前角大小不一样，致使各点切削性能不同。•（3）钻头的棱边较宽，副后角为零，靠近切削部分的棱边与孔壁的摩擦比较严重，容易发热和磨损。3.标准麻花钻头的缺点•（4）主切削刃外缘处的刀尖角较小，前角很大，刀齿薄弱，而此处的切削速度却最高，故产生的切削热最多，磨损极为严重。•（5）主切削刃长，而且全宽参加切削，各点切屑流出速度的大小和方向都相差很大，会增加切屑变形，所以切屑卷曲成很宽的螺旋卷，容易堵塞容屑槽，致使排屑困难。4.标准麻花钻的修磨（1）修磨横刃修磨后横刃的长度为原来的1/5～1/3，以减小轴向力和挤刮现象，提高钻头的定心作用和切削性能。标准麻花钻的修磨（2）修磨主切削刃修磨主切削刃，主要是磨出二重顶角。延长钻头寿命，减少孔壁的残留面积，降低孔的表面粗糙度值。标准麻花钻的修磨（3）修磨棱边在靠近主切削刃的一段棱边上磨出副后角α′o=6°～8°，保留棱边宽度为原来的1/3～1/2，以减少对孔壁的摩擦，提高钻头的寿命。标准麻花钻的修磨（4）修磨前刀面修磨主切削刃和副切削刃交角处的前刀面，磨去一块，如图中阴影部位所示，这样可提高钻头强度。钻削黄铜时，还可避免切削刃过分锋利而引起扎刀现象。标准麻花钻的修磨（5）修磨分屑槽在两个后刀面上磨出几条相互错开的分屑槽，使切屑变窄，以利于排屑。直径大于15mm的钻头都要磨出。若有的钻头在制造时后刀面上已有分屑槽，那就不必再开槽。硬质合金钻头硬质合金钻头有整体式和镶嵌式。•直径较小的常做成整体式;•直径较大的常做成镶嵌式，它是在钻头切削部分嵌焊硬质合金刀片•硬质合金刀片的材料是YG8或YT2。•加工硬脆材料：合金铸铁，玻璃，脆硬钢等。钻削用量钻削用量及其选择•1.钻削用量•钻削用量包括三要素：切削速度v、•进给量f•背吃刀量（切削深度）•（1）切削速度v指钻削时钻头切削刃上最大直径处的线速度，可由下式计算:•V=πDn/1000m/min•式中D———钻头直径，mm;•n———钻头转速，r/min。1.钻削用量•（2）进给量f指主轴每转一转钻头对工件沿主轴轴线相对移动的距离，单位为mm/r。•（3）切削深度ap指已加工表面与待加工表面之间的垂直距离，即一次走刀所能切下的金属层厚度，ap=D/2，单位为mm。2.钻削用量的选择•（1）选择原则•钻削用量选择的目的，首先是在保证钻头加工精度和表面粗糙度的要求以及保证钻头有合理的使用寿命的前提下，使生产率最高;不允许超过机床的功率和机床、刀具、夹具等的强度和刚度的承受范围。•钻削时，由于背吃刀量已由钻头直径决定，所以只需选择切削速度和进给量。2.钻削用量的选择•钻孔时选择钻削用量的基本原则是在允许范围内，尽量先选择较大的进给量f，当f的选择受到表面粗糙度和钻头刚性的限制时，再考虑选择较大的切削速度v。•①切削深度•直径小于30mm的孔一次钻出;直径为30～80mm的孔可分两次钻削，先用（0.5～0.7）D（D为要求加工的孔径）的钻头钻底孔，然后用直径为D的钻头将孔扩大。2.钻削用量的选择•②进给量•孔的精度要求较高且表面粗糙度值较小时，应选择较小的进给量;钻较深孔、钻头较长以及钻头刚性、强度较差时，也应选择较小的进给量。•③钻削速度•当钻头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，一般根据经验选取。孔较深时，取较小的切削速度。钻孔用的夹具三、钻孔方法1．钻头的拆装（1）直柄麻花钻的拆装（2）锥柄麻花钻的拆装用钻夹头夹持（a）（b）（c）图5.16锥柄钻头的拆装及锥套用法2．工件的装夹工件在钻孔时，为保证钻孔的质量和安全，应根据工件的不同形状和切削力的大小，采用不同的装夹方法。（1）外形平整的工件可用平口钳装夹。③用平口钳夹持工件钻通孔时，工件底部应垫上垫铁，空出钻孔部位，以免钻坏平口钳。注意事项：①装夹时，应使工件表面与钻头轴线垂直。②钻孔直径小于12mm时，平口钳可以不固定，钻大于12mm的孔时，必须将平口钳固定。（2）对于圆柱形工件，可用V形铁进行装夹[图5.17（b）]。但钻头轴心线必须与V形铁的对称平面垂直，避免出现钻孔不对称的现象。（3）较大工件且钻孔直径在12mm以上时，可用压板夹持的方法进行钻孔[图5.17（c）]。在使用压板装夹工件时应注意：①压板厚度与锁紧螺栓直径的比例应适当，不要造成压板弯曲变形而影响夹紧力；②锁紧螺栓应尽量靠近工件，垫铁高度应略超过工件夹紧表面，以保证对工件有较大的夹紧力，并可避免工件在夹紧过程中产生移动；③当夹紧表面为已加工表面时，应添加衬垫，防止压出印痕。（4）对于加工基准在侧面的工件，可用角铁进行装夹[图5.17（d）]。由于此时的轴向钻削力作用在角铁安装平面以外，因此角铁必须固定在钻床工作台上。（5）在薄板或小型工件上钻小孔，可将工件放在定位块上，用手虎钳夹持，如图5.17（e）所示。（6）在圆柱形工件端面钻孔，可用三爪自定心卡盘进行装夹，如图5.17（f）所示。