6第九章 钻孔

第七章钻孔•第一节钻孔概述•第二节钻孔常用设备及工具•第三节钻孔时的切削用量•第四节钻削时的冷却和润滑•第五节钻孔实例•第六节钻孔时的废品分析及安全技术一、钻削定义用钻头在实体材料上加工出孔称为钻孔。第一节钻孔概述钻削时钻头是在半封闭状态下进行切削，转速高、切削量大，排屑困难。特点如下：1.摩擦严重，需要较大的钻削力;2.产生的热量多，传导、散热困难;3.钻头的高速旋转和较高的切削温度，易磨损;4.由于钻削时的挤压和摩擦，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;6.加工精度低，尺寸精度可达IT11左右的，粗糙度一般为Ra50～12.5。只能加工要求不高的孔或作为孔的粗加工。二、钻削特点一、钻床（一）台钻第二节钻孔常用设备及工具（二）立式钻床（三）摇臂钻床摇臂钻床与立式钻床相比较,解决了大而重的工件不能移动主轴使刀具对准加工孔的中心的缺点。摇臂钻床二、手电钻和气动钻第二节钻孔常用设备及工具二、手电钻和气动钻第二节钻孔常用设备及工具•三、钻头钻头分为麻花钻、扁钻、深孔钻、中心钻等。它们的几何形状虽然不同，但都有两个对称的切削刃，使得切削力保持平衡，其切削原理都相同。生产中用得最多的是麻花钻。（一）麻花钻的材料及组成•麻花钻是由刃具厂按统一标准制成的。常用高速钢（W18Cr4V或W6Mo5Cr4V2）材料制成，经过热处理，硬度为HRC62~68，切削温度在600˚C以下不会丧失其硬度。目前还有硬质合金制成的麻花钻头。麻花钻头主要由柄部、颈部和工作部分组成。工作部分导向部分柄部颈部锥柄麻花钻直柄麻花钻切削部分28钻尾281.柄部用来将钻头夹持在钻床或电钻的主轴孔中，传递钻孔时的扭矩和轴向力。有直柄和锥柄两种。直柄所能传递相矩较小，其钻头直径在13mm以内；直径大于13mm的钻头一般为莫氏锥柄。可以传递较大的扭矩。锥柄的扁尾用来增加传递的扭矩，避免钻头在主轴孔或钻套内打滑，便于钻头从主轴孔或钻套中退出。莫式锥柄的大端直径及钻头直径莫式锥柄号123456大端直径D1（mm）12.24017.98024.05131.54244.73163.760钻头直径D（mm）～15.515.6～23.523.6～32.523.6～49.549.6～65～80磨制钻头时供砂轮退刀。钻头的规格、材料和商标刻印在此。2.颈部3.向导部分用来保持麻花钻工作时正直的钻削方向，具有修光孔壁的作用。是钻头的备磨部分。两条螺旋槽，作用是形成切削刃及排除切屑，便于冷却液输入。外缘是两条棱带，直径略有倒锥（即直径由头部向柄部逐渐减小），倒锥每100mm长度内减小约0.05～0.1mm。切削时起导向作用，减少钻头与孔壁的摩擦。钻头轴心线的实心部分称为钻心。钻心连接两个螺旋形刃瓣保持钻头的强度和刚度。麻花钻的几何角度主要有顶角２φ、螺旋角ω、前角γ、后角α和横刃斜角ψ。（二）麻花钻的主要角度麻花钻的几何参数钻头两主切削刃在其平行平面M－M上的投影所夹的角称为顶角。顶角可根据加工要求而定。标准麻花钻的２φ＝118°±2°,两主切削刃呈直线形。2φ＞118°时,则主切削刃呈内凹形；2φ＜118°时,主切削刃呈外凸形。钻削不同材料所选用钻头顶角是不同的。1.顶角2φ麻花钻头切削的选择钻孔材料顶角2φ后角α螺旋角ω一般钢铁材料一般韧性钢铁材料铝合金（深孔）铝合金（通孔）软黄铜和青铜硬青铜铜和铜合金软铸铁冷（硬）铸铁淬火钢铸钢锰钢（7～13%锰）高速钢镍钢（250～400HB）木材硬橡皮116～118116～118118～13090～120118118110～13090～118118～135118～125118150135135～1507060～9012～156～9121212～155～710～1512～155～712～1512～15105～75～71212～1520～3220～3232～4517～2010～3010～3030～4020～3220～3220～3220～3220～3220～3220～3230～4010～20主切削刃最外缘处螺旋线的切线与钻头轴心线之间的夹角称为螺旋角，直径10mm以上，ω＝30°直径10mm以下，ω＝18°～30°。直径愈小，ω也愈小。在钻头不同半径处，螺旋角是变化的，从钻头外缘到中心逐渐减小。2.螺旋角ω3.前角γ麻花钻切削刃上任意一点的前角，是在该点主截面N－N中测量的基面与前刀面之间的夹角。前角的大小在主切削刃各点不同，最外缘处前角最大（一般为30°左右），自外缘向中心逐渐减小，在中心D／３范围内为负值。接近横刃处的γ＝－30°，横刃的前角为－54°～－60°。前角与螺旋角有关，螺旋角大，前角也大，在外缘处的前角与螺旋角数值相近。前角的大小影响着切除材料的难易程度，前角愈大，切削愈省力。在圆柱截面０－０内，后刀面与切削平面之间的夹角α称为后角。主切削刃上每一点的后角也是不等的。与前角相反，后角在外缘处最小，靠近中心则越大。一般麻花钻外缘处的后角按钻头直径大小分为：D＜15mmα＝10°～14°D＝１５～３０mmα＝9°～12°D＞30mmα＝8°～11°钻心处的后角α＝20°～26°,横刃处的后角α＝30°～36°后角的作用是减少后刀面与加工面间的摩擦。后角大钻头锋利，但过大则切削刃强度差，易破损。4.后角α横刃与主切削刃的平行轴向截面M－M之间的夹角称为横刃斜角。标准麻花钻的横刃斜角ψ＝50°～55°。可用它来判断钻头靠近中心处的后角磨得是否正确。如刃磨的后角大时，横刃斜角就会减小。5.横刃斜角ψ1.横刃较长，横刃前角为负值。，定心作用差，使钻头容易发生抖动。2.主切削刃上各点的前角大小不一样，切削条件很差，钻心处于刮削状态。3.钻头的棱边较宽，没有副后角，容易发热和磨损。4.主切削刃外缘处的刀尖角较小，前角很大，刀齿薄弱。产生的切削热多，磨损严重。5.主切削刃长，切削刃各点切屑流出的速度相差很大排屑不畅，切削液也不易加注到切削刃上。以上缺点，要通过对切削部分进行刃磨和修整，以改善其切削性能。普通麻花钻的缺点（三）钻头的刃磨方法磨主切削刃修磨横刃刃磨要求钻头刃磨检验方法（一）钻头夹具钻夹头是用来夹持直柄砖头的夹具。在夹头的三个斜孔内装有带螺纹的夹爪，旋转套筒使三个爪同时张开或合拢，将钻头夹住或卸下。四、钻孔夹具1.钻夹头钻夹头2.钻夹套钻头套又称钻套或钻库，是用来装夹锥柄钻头的夹具。钻套以莫氏锥度为标准，以不同尺寸，组成一组。钻头套与钻头的拆卸锥柄钻头的柄部采用１号至６呈莫氏锥体。直径6～15.5mm为１号莫氏锥体；直径15.6～23.5mm为２号莫氏锥体；直径23.6～32.5mm为３呈莫氏锥体；直径32.6～49.5mm为４号莫氏锥体；直径49.6～65mm为５号莫氏锥体；直径65～80mm为６号莫氏锥体。一般立式钻床的主轴孔为３号或４号莫氏锥体，摇臂钻床的主轴孔是５号或６号莫氏锥体。当用较小直径的钻头钻孔时，钻头的莫氏锥柄不能直接与钻床主轴孔相配合，就要用钻头套“过渡”夹持，因此钻头套又称为过渡锥套。（二）工件的夹具1.用手虎钳或小台钳夹持工件2.用机用虎钳夹持3.用三抓卡盘夹持工件4.工件安装于V形铁上钻孔5.工件安装于角铁上钻孔6.用压板将工件直接固在工作台上钻孔一、钻孔时的切削用量（一）切削用量1.切削速度v钻孔时的切削速度，是指钻头切削刃上最外一点（直径处）的线速度。单位为m／min。与钻头直径及转速有关。式中：D——钻头直径（mm）；n——钻头的转速（r／min）。min/1000mDnv1000950814.31000Dn例钻头直径为８mm，以950r／min的转速钻孔时的切削速度是多少？解：v＝≈24m／min这是钻头外缘处的切削速度，愈往钻心，切削速度逐渐减小，至钻心中心处切削速度为零。第三节钻孔时的切削用量进刀运动速度称为进给量，即钻孔时钻头每转一周向下移动的距离。单位是以mm／转计算。2.进给量（f）钻孔时的进给量和吃刀深度3.切削深度aP切削深度是指待加工表面和已加工表面之间的垂直距离。单位为mm。在实心坯料上钻孔时，切削深度等于钻头的半径，即：aP＝D／２。在扩孔或锪孔时，可按下例公式计算：式中：D——已加工表面直径（mm）；d——待加工表面直径（mm）。mmdDaP2对钻孔效率，v和f的影响是相同的。对钻头的耐用度，v比f的影响大。因为v对切削温度和摩擦的影响最大。对钻孔表面粗糙度，f比v的影响大，因为f直接影响已加工表面的残留面积（尚未切除的材料面积），而残留面积越大，表面粗糙度也越大。（二）切削用量的选择钻孔时的冷却和润滑单击播放第四节钻孔的冷却和润滑一、钻通孔钻孔前先用中心冲打好中心眼，钻孔进给压力要适当，并时常提起钻头，排除铁屑，钻头重新插入孔内时，必须对准。当快钻通时，要减少钻头的压力或不加压力。二、钻不通孔钻不通孔需要利用钻床上的标尺来控制钻孔的深度。第五节钻孔实例三、钻半圆孔钻半圆孔，须将一块与工件同样材料的垫块拼夹在一起钻削。半圆孔的钻法四、钻相交孔两孔相交时，应先钻小孔，后钻大孔。两相交孔示意图五、钻斜孔在斜面上钻正孔；在平面上钻斜孔；在曲轴上钻孔的共同要求是保证孔的轴线与孔端面的垂直。1.钻孔前先用与孔径相同的立铣刀或短的平刃钻头锪出一个小平面;2.用錾子在斜面上錾出水平面，打样冲眼，再用中心钻钻出锥坑，或用小钻头起钻，这样钻头就可避免移位。先用立铣刀铣出平面按划线钻孔的方法划线单击播放起钻单击播放钻孔废品形式产生原因防止方法孔呈多角形1.钻头后角过大正确刃磨钻头2.两切削刃不等长，角度不对称孔径大于规定尺寸1.两切削刃不等长，高低不一致1.正确刃磨钻头2.钻头摆动2.更换钻头，修整主轴，消除摆动，修整或更换夹具孔壁粗糙1.钻头不锋利1.钻头修磨锋利2.后角太大2.减小后角3.走刀量太大3.减小走刀量4.冷却不足，冷却润滑性能不好4.及时输入冷却液并正确使用钻孔位置偏移或孔偏斜1.工件表面与钻头不垂直1.正确夹持工件并找正2.钻头横刃太长2.磨短横刃3.钻床主轴与工作台不垂直3.校正主轴与工作台垂直度4.进刀过急4.要缓慢进刀5.工件固定不牢5.工件夹持要牢第六节钻孔时的废品分析及安全技术单击播放孔径大于规定尺寸单击播放孔壁粗糙度大钻孔位置偏移单击播放钻孔呈多角形单击播放钻孔位置歪斜单击播放二、钻头折断、损坏的原因及预防方法损坏形式产生原因预防方法工作部分折断1.用钝钻头工作1.钻头磨锋利2.转速太慢2.合理提高转速减小走刀量3.切屑堵住螺旋槽3.钻深孔及时排除切屑4.孔快透时进刀阻力增大，转速降低4.孔要透时，便自动走刀为手进刀轻加压力5.工件松动5.工件夹持要牢固6.铸件内碰到缩孔6.要减少走刀量钻头工作部分折断钻头切削刃迅速磨损单击播放三、钻削安全技术