孔加工

本课件的文字及图片版权均为南京凤凰康轩所有全国中等职业技术学校机电类通用教材项目八孔加工知识与技能目标●了解台式钻床、立式钻床的基本结构，掌握台式钻床、立式钻床的使用和保养方法。●了解麻花钻、铰刀等孔加工刀具的结构及相关几何角度。●掌握麻花钻刃磨的方法及要求。●掌握钻孔、扩孔、锪孔和铰孔的操作方法及操作要点。一、台式钻床1.台式钻床的结构和特点台式钻床主要由工作台、立柱、升降机构、主轴、变速机构、进给机构、皮带张紧机构、电动机和控制开关等组成。其特点是结构简单、操作方便，缺点是使用范围小，通常只能安装直径为13mm以下的直柄钻头。2.台式钻床的使用维护与保养在使用过程中，工作台面必须保持清洁。钻通孔时必须使钻头能通过工作台面上的让刀孔，或在工件下面垫上垫铁，以免钻坏工作台面。用完后必须将机床外露滑动面及工作台面擦净，并对各滑动面及各注油孔加注润滑油。二、立式钻床1.立式钻床的结构和特点立式钻床主要由底座、立柱、工作台、主轴、主轴变速机构、进给变速机构、冷却机构、电动机、照明及电器控制装置等组成。特点：结构复杂，精度高，由于增加了自动进给机构，使用范围大，可以安装较大直径钻头，适用于单件、小批中型工件孔的加工。2.立式钻床的使用方法调整主轴转速。利用主轴锥孔，通过变径套可安装不同莫氏锥度的锥柄钻头。立式钻床的工作台可上下调整，且能绕自身轴线转动，同时也能绕立柱转动，便于装夹在工作台上的工件找正。右上部有进给手柄，转动进给手柄，可实现手动进给。3.立式钻床的维护保养及使用注意事项立式钻床使用前必须先空转试车，确定各机构都能正常工作时方可操作。工作中不采用机动进给时，必须将三星手柄端盖向里推，断开机动进给传动。改变主轴转速或机动进给量，必须在停车后进行。需经常检查润滑系统的供油情况。改变主轴旋转方向时，必须在停车情况下进行。严禁机床超负荷运转。必须定期进行一级保养。三、摇臂钻床摇臂钻床主要由底座、立柱、摇臂及钻床头等组成。钻床头可沿摇臂导轨前后滑移，摇臂可绕立柱旋转并上下移动。利用这些操作方法，可将钻头移至钻削位置而不必移动工件，摇臂钻床主要适用于加工大型工件和多孔工件。四、麻花钻1.麻花钻的结构麻花钻是钳工孔加工的主要刀具，一般由碳素工具钢或高速工具钢制成。麻花钻由柄部、颈部和工作部分组成。四、麻花钻1.麻花钻的结构柄部：钻头的夹持部分用以传递扭矩和轴向力。柄部分直柄和锥柄两种，由于扭矩较大时，直柄易打滑，通常直径小于12mm的钻头做成直柄，大于12mm的钻头做成莫氏锥柄（根据直径大小分1°～6°）。颈部：刀体与刀柄的连接部分，在麻花钻制造过程中起退刀槽的作用。通常将麻花钻的规格、材料和商标标记在此处。工作部分：包括导向部分和切削部分，分别起导向和切削作用。四、麻花钻1.麻花钻的结构①导向部分：用来引导钻头正确的钻孔方向，又是钻头切削部分的备用部分。它有两条形状相同的螺旋槽，其作用是形成主切削刃的前角，并有容屑、排屑和输送冷却液的作用。为了减少钻头与孔壁的摩擦，导向部分的外缘处制成两条棱带，在直径上略有倒锥。②切削部分：由两条主切削刃和一条横刃组成，切削部分的各几何要素名称如图前刀面：切削部分的螺旋槽表面。后刀面：切削部分顶端两个曲面。主切削刃：前刀面与后刀面的交线。横刃：两个后刀面的交线。2.麻花钻的主要几何角度基面和切削平面：麻花钻主切削刃上任一点的基面是通过该点且垂直于该点切削速度方向的平面。直观理解可近似看做同一个垂直于切削平面的平面。麻花钻主切削刃上任一点的切削平面，是由该点的切削速度方向与该点切削刃的切线所构成的平面。直观理解为圆锥螺旋面的孔底。2.麻花钻的几何角度①螺旋角β：螺旋槽上最外缘的螺旋线展开成直线后与钻头轴心线的夹角，一般为30°。②顶角2ϕ：两条主切削刃在其平行平面上的投影之间的夹角。标准麻花钻的顶角若2ϕ=118°±2°，这时两条主切削刃呈直线形；若2ϕ＞118°时，主切削刃呈内凹形；若2ϕ＜118°时，主切削刃呈外凸形。顶角的大小直接影响主切削刃上轴向力的大小。顶角越小，轴向力越小，外缘处刀尖角ε越大，越有利于散热和提高钻头的使用寿命。但在相同条件下，钻头所受扭矩增大，切屑变形加剧，排屑困难，不利于润滑。顶角的大小一般根据钻孔的加工条件而定。几何角度2.麻花钻的几何角度③前角γ：正交平面内前刀面与基面之间的夹角，前角的大小与螺旋角有关。主切削刃上各点前角不同，外缘处前角最大，一般为30°左右；自外向内逐渐减小，在钻心至d/3范围内为负值；接近横刃处的前角γ为－30°；横刃上的前角γ为－54°～－60°。前角的大小决定着切除材料的难易程度和切屑在前刀面上摩擦阻力的大小。前角越大，切削越省力。④后角α：切削刃上任一点的后角是后刀面与通过该点的切削平面之间的夹角。主切削刃上各点的后角也不同，它与前角相反，外缘处较小，越接近中心后角越大，一般麻花钻外缘处后角的大小决定于钻头直径的大小，一般分为：d＜15mmα=10°～14°d=15~30mmα=9°～12°d＞30mmα=8°～11°2.麻花钻的几何角度钻心处后角α为20°～26°；横刃处后角α为30°～36°。主后角的主要作用是减少后刀面与加工表面之间的摩擦，但如果后角太大，会使刀刃强度减弱，可能会产生自动扎刀现象。⑤横刃斜角ψ：横刃与主切削刃在钻头端面内的投影之间的夹角。它的大小与后角的大小有关，当后角磨大时，横刃斜角变小、横刃较长，钻孔时，轴向阻力增大，并不利定心，一般标准麻花钻ψ为50°～55°。3.标准麻花钻的刃磨刃磨麻花钻主要是为了获得符合切削条件的几何角度，使刃口锋利。刃磨麻花钻主要通过手工，凭借经验在砂轮机上进行。砂轮机砂轮机有台式和立式两种，主要由电机和砂轮组成。3.标准麻花钻的刃磨标准麻花钻的刃磨要求标准麻花钻的刃磨方法①钻头的握持：右手握住钻头的头部作支点，左手握住柄部，以钻头前端支点为圆心柄部作上下摆动，并略带旋转3.标准麻花钻的刃磨标准麻花钻的刃磨方法②刃磨：操作者站在砂轮机侧面，与砂轮机回转平面成45°。为保证顶角为118°±2°，将主切削刃略高于砂轮水平中心面处先接触砂轮，右手缓慢地使钻头绕自已的轴线由下向上转动，同时施加适当的刃磨压力，使整个后面磨到，左手配合右手做缓慢的同步下压运动，刃磨压力逐渐加大，便于磨出后角。为保证钻头中心处磨出较大的后角，还应做适当的右移运动。刃磨时两手的配合要协调、自然，按此方法不断反复地将两后面交替刃磨两后刀面，直至达到刃磨要求。3.标准麻花钻的刃磨标准麻花钻的刃磨方法为进一步改善钻头的切削性能，对直径在5mm以上的钻头必须修磨横刃，其方法是将钻头轴心线在水平面内与砂轮侧面倾斜约15°夹角，在垂直平面内与刃磨点的砂轮半径方向约成55°下摆角，由钻头边缘向钻心逐步磨削，使横刃达到修磨要求。在刃磨时，要随时检验角度的正确性和对称性（目测）。同时还要随时用水冷却钻头，以防钻头切削部分因过热而退火。4.麻花钻刃磨时的安全及注意事项严格执行砂轮机的安全操作规程，防止发生人身设备事故。操作前首先检查砂轮机，一般采用粒度为46#～80#、硬度为中软级的（K、L）氧化铝砂轮为宜，砂轮先进行空运行，旋转必须平稳，对跳动量大的砂轮必须进行修整。五、钻孔1.钻孔方法钻孔的精度较低，一般尺寸精度为IT10～IT11级，表面粗糙度值一般为Ra50～12.5，常用于精度要求不高的孔或螺纹孔的底孔的加工。钻孔时，一般先将钻头旋转，使钻头中心对准孔位置中心样冲眼，试钻一个浅坑，观察钻孔位置是否正确，并不断校正，使浅坑与划线圆同轴。当中心距精度要求较高时，可用“十字线”找正法，即用以同轴顶尖代替钻头夹在钻床主轴上，使其旋转，从互相垂直的两个方向对工件“十字线”中心找正，确定钻孔位置后，用旋转的顶尖冲一样冲眼，然后换上钻头试钻一浅坑，当钻头切削部分进入工件后，再进入正常的钻孔状态。这种方法消除了冲眼误差，提高了位置精度，但生产效率较低。2.钻孔操作要点根据钻头直径不同，钻头装夹有两种形式：直柄钻头用钻夹头夹持，其夹持长度不小于15mm；锥柄钻头利用变径套直接与钻床主轴内锥孔连接。在实际生产中，当钻许多直径不同的孔时，可采用快换钻夹头，其最大的特点是不停车就可更换钻头，大大提高了生产率。不论采用哪种装夹形式，都要求钻头在钻床主轴上装夹牢固，且在旋转时径向跳动误差最小。根据工件材料的不同，确定麻花钻是否需要特别刃磨，如钻削铜、钢、铸铁所用钻头的顶角和后角都会有些变化。钻头刃磨的好坏，反映在钻削时，是否会产生对称切屑。主轴转速主要取决于钻头的材料、钻头的直径、工件的材料以及冷却条件。φ6高速钢麻花钻，工件材料为Q235，无冷却状态下，转速一般选用800r/min左右；用水冷却可选1200r/min左右。2.钻孔操作要点转速的选择与钻头直径成反比，也可以查找切削手册。钻孔前须在钻孔处打样冲眼，有利于起钻时钻头的定心，避免打滑。装夹之前，应先把钳口内夹持面上的铁屑清除干净，以免夹在工件与钳口间，破坏工件表面影响定位精度以及夹持的稳定性，装夹后，被钻表面应与钻床主轴轴线垂直。钻孔时，应根据钻孔直径、切削力的大小以及工件形状和大小，采用不同的装夹方法，以保证钻孔的质量和安全。常用的基本装夹方法有机用虎钳装夹、V形铁装夹、压板夹持等。钻孔时，不论采用哪种装夹方法，都必须使夹持牢固且使工件不变形。2.钻孔操作要点机用虎钳装夹压板与V形铁装夹手动进给时，进给量要均匀合理，太大易折断钻头，特别是直径小的钻头；太小钻头在原地摩擦，工件与钻头接触处易硬化，钻头也易磨钝。钻削用量的选用原则：在允许范围内，尽量先选较大的进给量f，当进给量受到表面粗糙度和钻头刚度的限制时，再考虑选较大的切削速度v。2.钻孔操作要点钻孔时要根据情况，及时回退，排空切屑，盲孔加工时尤其重要。当钻头将要钻穿工件时，应减少进给量，减小下压力，防止穿通时折断钻头。钻孔时，由于金属变形和钻头与工件的摩擦，会产生大量的切削热，使钻头的温度升高，磨损加快，从而缩短钻头的使用寿命，并使钻头和工件表面产生积屑瘤而影响钻孔质量，为此，应在钻孔时注入足够的冷却润滑液。一般钻钢件时可用3％～5％的乳化液，钻不锈钢时可用10％～15％的乳化液，钻其他材料如铸铁、铜、铝及合金等可不用切削液或用5％～8％乳化液。注意安全操作，既要保证人身安全，又要保护好工件，还要不损坏钻床。3.钻孔时可能出现的问题、产生的原因分析及解决方法3.钻孔时可能出现的问题、产生的原因分析及解决方法4.钻孔时安全文明生产及注意事项钻孔前，工作台面上不准放置刀具、量具及其他物品。钻通孔时，工件下面必须垫上垫铁或使钻头对准工作台的槽，以免损坏工作台。操作钻床时禁止戴手套及使用棉纱，袖口必须扎紧，女生必须戴工作帽。开动钻床前，应检查变速是否到位，是否有钻夹头钥匙或斜铁插在主轴上。钻孔时工件一定要夹紧，特别是在小工件上钻较大直径的孔时，装夹必须牢固。孔将钻穿时，要尽量减小进给力。钻孔时不可用手、棉纱头或用嘴吹来清除切屑，必须用毛刷清除；钻出长切屑时用钩子钩断后清除；当钻头上绕有长切屑时应停车后清除，严禁用手拉或用铁棒敲击。4.钻孔时安全文明生产及注意事项操作者的头严禁与旋转着的主轴靠得太近，停车时应让主轴自然停止，不可用手刹住，也不能用反转制动。开车状态下严禁装拆工件、检验工件和变换主轴转速，必须在停车状态下进行。清洁钻床或加注润滑油时，必须切断电源。钻夹装夹钻头时须用钻夹头钥匙，不可用扁铁和锤子敲击，以免损坏夹头和影响钻床主轴精度。六、扩孔当孔径较大时，为了防止钻孔产生过多的热量而造成工件变形或切削力过大，或为了更好地控制孔径尺寸，往往先钻出比要求的孔径小的孔，然后再把孔径扩大至要求。扩孔精度可达IT10～IT9，表面粗糙度可达Ra12.5～3.2。在实际生产中常用麻花钻扩孔。当采用麻花钻扩孔时，底孔直径一般约为要求直径的0.5～0.7倍。采用扩孔钻扩孔时，底孔直径一般约为要求直径的0.9倍。切削速度要比钻孔小一倍，进给可采用机动或手