第15讲 钻孔和螺纹加工

装配钳工工艺与技能训练第15讲钻孔及螺纹加工2主要内容1.麻花钻3.钻削用量2.群钻4.钻孔技能训练5.钻孔时应注意事项6.攻螺纹一.麻花钻标准麻花钻又称为钻头。用钻头在实心材料上加工出孔的方法称为钻孔。钻孔可达到的标准公差等级为IT10-IT11级，表面粗糙度值为Ra50—Ra12.5μm。所以钻孔只能加工精度要求不高的孔或作为孔的粗加工，如法兰孔的加工等。钻头的切削运动由以下两种运动合成。（1）主运动是由机床或人力提供的主运动，它使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前面接近工件并切除切削层。（2）进给运动是由机床或人力提供的使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动，可不断地或连续切除切削层，并得出具有所需要几何特性的正加工表面。如图4-1所示。钻孔时钻头的运动，钻头绕本身的轴线的旋转运动为主运动；钻头沿轴线方向的直线移动为进给运动。钻孔时这两种运动时同时连续进行的，所以钻头是按照螺旋运动来钻孔的。1.麻花钻的组成麻花钻按其功用的不同,可以分为三部分:1.钻柄.2.钻颈.3.钻体钻柄:钻头上供装夹用的部分,并用以传递钻孔所需的动力(扭矩和轴向力)。钻颈:位于刀体和钻柄之间的过渡部分。通常用作砂轮退刀用的空刀槽。钻体:钻头的工作部分,由切削部分(即钻尖)和导向部分组成。麻花钻的结构图见图4-2一.麻花钻2、麻花钻切削部分的几何参数麻花钻的几何参数见下图所示。钻头切削部分钻头切削部分的螺旋槽表面成为前面，切削顶端两个曲面成为后面，钻头的棱边又成为副后面（下图）。（1）锋角2Ф(2)横刃斜角(3)周边后角(4)横刃长度(5)主切削刃一.麻花钻钻头的导向部分1.螺旋槽或称刃沟，钻体上螺旋形沟槽。作用有：排屑，容屑，切削液流入的通道。2.刃瓣钻体上外缘未切出刃沟的部分。3.刃背刃瓣上低于刃带的外缘表面。作用：在钻体的外圆上减小直径，以与孔壁形成径向间隙，防止摩擦，提高加工精度，降低切削力。4.刃带或称棱边，即钻头的副后面。5.后背棱后面与刃背的相交棱线。6.后沟棱后面与螺旋槽的相交棱线。7.尾根棱或称沟背棱，刃瓣上刃背与螺旋槽的相交棱线。8.尾根转点尾根棱、后背棱和后沟棱三棱的汇交点。9.钻芯连接二刃瓣钻体中心部分。一.麻花钻三、钻孔时的切削用量1.切削用量是指切削速度vc、进给量f（或进给速度vf）、背吃刀量ap三者的总称，也称为切削用量三要素。它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数。它们的定义如下：（1）切削速度vc切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。计算公式如下Vc=(π∏d)/1000(1-1)式中Vc——切削速度(m/s)；d——钻头直径（mm）；n——主轴转速（r/min）。在计算时应以最大的切削速度为准，如车削时以待加工表面直径的数值进行计算，因为此处速度最高，刀具磨损最快。（2）进给量f刀具每转一周时，刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。进给速度vf是指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬时速度。Vf=fn（1-2）式中Vf——进给速度（mm/s）；一.麻花钻n——主轴转速（r/s）；f——进给量（mm）。（3）背吃刀量ap通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量。根据此定义，钻削时的背吃刀量等于钻头直径的一半。1、标准麻花钻的刃磨（1）两手的握法。右手握住钻头的中部,左手握住钻头的尾部。（2）钻头主切削刃与砂轮外轮缘相切摆平,钻头的轴心线与砂轮圆柱母线在平面内的夹角等于59°刃磨部分的主切削刃处于水平位置。如图—1所示。（3）使主切削刃处于略高于砂轮水平中心平面处(约比水平中心高5-10毫米),先接触砂轮，如图—2所示。右手缓慢地使钻头绕自己的轴心由下向上转动(约35°右),同时施加适当的刃磨压力,这样可使整个后面都磨到,左手配合作缓慢同步下压运动,下压的速度及幅度随要求的后角大小而变。图-1标准麻花钻的刃磨角度图-2标准麻花钻的刃磨方法四.鉆削技能训练为保证钻头中心处磨出较大的后角,还应作适当的右移运动,刃磨时两手动作的配合要谐调自然,不断反复,两后面经常轮换,至达到刃磨要求为止。(4)钻头的冷却。钻头刃磨压力不宜过大,并要求经常浸入水中冷却,以防止因过退火而降低硬度,关键在于刃磨时压力要适宜,以不使钻头发蓝为宜。检查方法有两种:一种是用角度样板检验,另一种是用目测检验。检验项目有6个,即锋角、切削刃、偏角、刃斜角、刃面钻头角度的检查。目测的方法是:(1)锋角检查,约大于90°,由两主切削刃的夹角构成。(2)主切削刃检查,两主切削刃长度相等,可用钢尺、标卡尺测量。(3)主偏角检查,把钻头切削部分向上竖起,两眼平视,由于两主切削刃一前一后会产生视差,往往感到左刃尖(前刃)高于右刃尖(后刃),所以要旋转180°反复看几次,如果结果一样,说明主偏角对称。（4）横刃斜角检查;横刃应从中间把两主切削刃和两Φ后面平均分开,横刃最斜角为50°—55°。（5）后刃检查,两后面应光洁平整略低于主切削刃。（6）试钻检查,对要求高的钻头应进行试钻,用同等材料在钻床上试钻,要求两切屑排出及钻削轻快效率高,钻后直径达标准,孔壁应光洁。3.刃磨时应注意的问题（1）刃磨前应注意选择平整无裂缝的氧化铝(白色)砂轮,并作空转检验长期未使用的砂轮机。（2）要求学生刃磨时必须戴防护眼镜。（3）刃磨时严禁学生正对砂轮。（4）刃磨时不能用力过猛。（5）平稳刃磨,均匀磨换砂轮,注意操作安全。麻花钻的刃磨要经过较长期的实践,才会较好的掌握刃磨的技巧和技能。一.麻花钻3、一般工件的钻孔方法（1）.钻孔前应在工件上划出所要钻孔的十字中心线和直径。在空圆周上（90º位置）打上四个样冲眼，作钻孔后的检查用。孔中心样冲眼作为钻头定心用。应大而深，使钻头在钻孔时不容易偏离中心。（2）.钻孔时应先钻一个浅坑，以判断是否对中。（3）.在钻削过程中，特别钻深孔时，要经常退出钻头以排出切屑和进行冷却，否则可能使切屑堵塞或钻头过热磨损甚至折断，并影响加工质量（4）.钻通孔时，当孔将被钻透时，进刀量要减小，避免钻头在钻穿时的瞬间抖动，出现“啃刀”现象，影响加工质量，损伤钻头，甚至发生事故（5）.钻削大于φ30mm的孔应分两次站，第一次先钻第一个直径较小的孔（为加工孔径的0.5～0.7）；第二次用钻头将孔扩大到所要求的直径。（6）.钻削时的冷却润滑：钻削钢件时常用机油或乳化液；钻削铝件时常用乳化液或煤油；钻削铸铁时则用煤油。4、其它钻孔方法（1）在圆柱工件上钻孔当孔的中心线和工件中心线对称度要求较高时，可采用定心工具。见图4-15a。（2）钻半圆孔对半圆孔的工件，若在工件的边缘，可把两个工件合起来夹持在平口钳内钻孔，见图4-16a，若只需要一件，可取一块相同材料的与工件合夹持在平口钳内钻孔。若在图4-16b所示工件上钻半圆孔，则可先用同样材料嵌入工件内，与工件合钻一个圆孔，然后去掉嵌入材料，工件即留下半圆孔。(3)在斜面上钻孔为了在斜面上钻出合格的孔，可用立铣刀加工出一个小平面。然后用中心钻或小直径的钻头在小平面上钻出一个锥坑，最后用钻头钻出所需要的孔。如图4-17所示。(4)钻壳体与衬套之间的骑缝螺纹底孔或锥销孔由于壳体和衬套材质一般都不不同，此时的样冲眼应打在略偏于硬材料的一边，以抵消因阻力小而引起钻头向软材料方向偏移。图示—1为钻孔划线定中心图示—2钻偏时的纠正方法六攻螺纹1、螺纹分类（详细分类见下图）按牙型可分为三角形、梯形、矩形、锯齿形和圆弧螺纹；按螺纹旋向可分为左旋和右旋；按螺旋线条数可分为单线和多线；按螺纹母体形状分为圆柱和圆锥等。粗牙螺纹普通螺纹平面螺纹螺纹三角螺纹管用螺纹锯齿形螺纹梯形螺纹细牙螺纹非螺纹密封的55°圆柱管螺纹60°圆锥螺纹标准螺纹米制梯形螺纹用螺纹密封的55°圆锥管螺纹英制螺纹英制梯形螺纹特殊螺纹非标准螺纹矩形螺纹特殊螺纹：螺纹牙型符合标准螺纹规定，而大径和螺距不符合标准二、螺纹基本尺寸和啮合要素1.螺纹的要素：（1）牙型（2）公称直径（3）线数（4）螺距（或导程）（5）旋向（1）牙型在通过螺纹轴线的剖面区域上，螺纹的轮廓形状称为牙型。有三角形、梯形、锯齿形、圆弧和矩形等牙型。螺纹的牙型比较矩形螺纹三角形螺纹M梯形螺纹Tr锯齿形螺纹B15º30º3º30º（2）螺纹直径螺纹有大径（d、D）、中径（d2、D2）、小径（d1、D1），在表示螺纹时采用的是公称直径，公称直径是代表螺纹尺寸的直径。普通螺纹的公称直径就是大径。牙底牙底牙顶牙顶小径大径（3）线数沿一条螺旋线形成的螺纹称为单线螺纹，沿轴向等距分布的两条或两条以上的螺旋线形成的螺纹称为多线螺纹。单线螺纹双线螺纹（4）螺距和导程螺距（p）是相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程（ph）是同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。单线螺纹时，导程ph=螺距p；多线螺纹时，导程ph=螺距×n线数。（5）旋向顺时针旋转时旋入的螺纹称为右旋螺纹。逆时针旋转时旋入的螺纹称为左旋螺纹。6）螺纹精度螺纹精度由螺纹公差带和旋合长度组成。螺纹公差带由基本偏差决定，外螺纹的上偏差（es）和内螺纹的下偏差（EI）为基本偏差。螺纹旋合长度分为三种，分别称为旋合长度S，中等旋合长度N和长旋合长度L。（2）螺纹代号主要用来反映螺纹各基本要素。标准螺纹代号其表示顺序是：牙型公称直径×螺距（导程/线数）—精度等级—旋向。1）GB/T193—2003中对普通螺纹代号的规定如下：粗牙普通螺纹用字母“M”及“公称直径”表示，细牙普通螺纹用字母“M”及“公称直径×螺距”表示；当螺纹为左旋时。需要加注“LH”。2）梯形螺纹代号应符合GB/T5796—2005标准，用“Tr”表示。单线螺纹用“Tr”及“公称直径×螺距”表示；多线螺纹用“Tr”及“公称直径×导程（p螺距）”表示；当螺纹为左旋时。需要加注“LH”。3）锯齿型螺纹代号应符合GB/T13576.1—1992标准，用“B”表示。单线螺纹用“B”及“公称直径×螺距”表示。多线螺纹用“B”及“公称直径×导程（p螺距）”表示。当螺纹为左旋时,后面需要加注“LH”，右旋不标注。4）普通螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹戴好示例见表4-14.（3）螺纹标记螺纹完整标记由螺纹代号、螺纹公差代号和螺纹旋合长度所组成。1）普通螺纹的标记由五部分组成：特征代号：M(表示普通螺纹)尺寸代号：公称直径×螺距（多线螺纹的导程和螺距均要注出，单线粗牙普通螺纹螺距不标注）。特征代号尺寸代号旋向代号旋合长度代号公差带代号例：M10×1―7H―L―LH“M10”表示公称直径为10mm、螺距1.5mm的单线粗牙普通螺纹。“M10×1”表示公称直径为10mm、螺距为1mm的单线细牙普通螺纹。由公差等级（数字）和基本偏差（外螺纹用小写字母、内螺纹用大写字母表示）所组成，例如5g6g、6g、6H、7H。当螺纹中径公差带与顶径公差带代号不同时，需分别注出，如M10―5g6g顶径公差带代号中径公差带代号当中径与顶径公差带代号相同时，只注一个代号，如：M10×1―7H公差带代号为6g或6H(公称直径≥1.6mm)时不标注。普通螺纹的旋合长度有长、中、短三种，分别用代号L、N、S表示。M10－5g6g―S为短旋合长度的螺纹M10―7H―L为长旋合长度的螺纹当螺纹为中等旋合长度时，代号N不标注。当特殊需要时，可注明旋合长度的数值。M20×2―5g6g―40旋向代号左旋时标注LH，右旋时不标注。M10―7H―L―LH为左旋螺纹M10―7H―L为右旋螺纹2）管螺纹管螺纹一般用于管路(水管、油管、煤气管等)的连接中。管螺纹的标记用指引的方法标注，指引线指到螺纹的大径上。管螺纹的标记由螺纹特征代号、尺寸代号和旋向组成。尺寸代号不是螺纹大径的大小，而是管子的通径（英制）大小。标记中未注写旋向的均为右旋。55°非密封管螺纹的标记示例:G:非密封管螺纹的螺纹特征代号；G3/4:尺寸代号为3/4的单线右旋圆柱内螺纹；G3/4A或G3/4B:尺寸代号为3/4的单线右旋圆柱外螺纹,标记中的A和B是螺纹中径的公差等级；G3/4LH和G3/4A-LH中的LH表示左旋螺纹，二者构成的螺纹