第三章--钻削与镗削工艺与装备

机械制造工艺与设备第三章钻削与镗削工艺与装备§3-1钻削加工工艺装备一、钻削加工方法钻削加工是在钻床上利用钻孔刀具进行切削的一种方法。钻削加工时，工件固定不动，刀具随主轴旋转完成主运动，同时沿轴线移动做进给运动。§3-1钻削加工工艺装备二、钻床1.台式钻床§3-1钻削加工工艺装备二、钻床2.立式钻床§3-1钻削加工工艺装备二、钻床3．摇臂钻床§3-1钻削加工工艺装备三、钻削刀具1.麻花钻（1）麻花钻的结构§3-1钻削加工工艺装备（2）麻花钻的选用麻花钻是应用最多的孔加工刀具，可用来在实体材料上钻孔或在已有孔的基础上扩孔，加工范围较广泛，从φ0.1mm的小孔到φ80mm的大孔，均可用麻花钻来加工，但最多的是用来加工φ2～30mm的较小孔。2.群钻群钻是综合麻花钻的各种修磨方法，结合实践经验，对麻花钻进行合理修磨得到的一种性能优良的先进钻孔刀具。修磨方法如下：首先磨出两条外刃（AB），然后在两个后面上对称地磨出月牙槽（BC），最后修磨横刃，使其变短、变尖、变低，以便形成两条内直刃（CD）并留下一条窄横刃bψ；同时在外刃后面还要磨出分屑槽。§3-1钻削加工工艺装备a）基本刃形b）切削部分的几何参数1—分屑槽2—月牙槽3—横刃4—内直刃5—圆弧刃6—外直刃§3-1钻削加工工艺装备a）整体式b）套装式1—钻心2—主刃3—前面4—刃带5—后面3.扩孔钻§3-1钻削加工工艺装备a）整体式b）套装式1—钻心2—主刃3—前面4—刃带5—后面4.铰刀§3-1钻削加工工艺装备§3-1钻削加工工艺装备四、典型钻床夹具分析§3-1钻削加工工艺装备§3-2钻削方法一、钻孔1.钻削用量的选择（1）背吃刀量ap：钻实心孔时，背吃刀量ap是钻头直径d0的一半。（2）进给量f：进给量是指钻头旋转一周，沿进给方向移动的距离，单位为mm/r。（3）钻削速度：钻削速度为钻头主切削刃外缘处的线速度。钻削用量选择的基本原则是：在允许范围内，尽量选择较大的进给量f，当f受到表面粗糙度和钻头刚度的限制时，再考虑选择较大的切削速度。§3-2钻削方法2.钻头的装夹麻花钻的柄部有圆柱柄和圆锥柄两种，圆柱柄一般用钻夹头夹紧；锥柄钻头用柄部的莫氏锥体直接与钻床主轴连接。钻夹头结构钻夹头实物图钻夹头接杆钻夹头钥匙§3-2钻削方法3.钻头的拆卸直柄钻头用钻夹头夹持，拆卸时，用钻夹头钥匙旋转钻夹头外套，使环形螺母带动3个卡爪移动，松开钻头。拆卸锥柄钻头时，应把斜铁敲入过渡锥套或钻床主轴上的腰形孔内，斜铁带圆弧的一边朝上，利用斜铁斜面的张紧分力，使钻头与过度锥套或主轴分离。4.钻削的特点（1）钻孔属于孔的粗加工，精度较低，一般加工后的尺寸精度为IT11～IT13级，表面粗糙度值一般为Ra12.5～50μm。（2）钻头磨损较快。（3）排屑不畅。§3-2钻削方法5.钻孔的方法（1）钻通孔：在孔将要被钻透时，进给量要减小，可将自动进给变为手动进给。（2）钻盲孔（不通孔）：控制钻孔深度的方法有：调整好钻床上深度标尺挡块、安置控制长度量具或用划痕做标记。（3）钻深孔：当钻孔深度超过孔径的3倍时，即为深孔。钻深孔时要经常退出钻头及时排屑和冷却。（4）钻大孔：直径超过30mm的孔应分两次钻，即第一次用（0.5～0.77）D的钻头先钻，然后再用所需直径的钻头将孔扩大到所要求的直径。（5）在圆柱形工件上钻孔：用于定心工具或90°角尺找正后钻孔。§3-2钻削方法5.钻孔的方法（6）在斜面上钻孔：可先在斜面钻孔处铣一小平面或用錾子錾一小平面，然后钻孔，也可用圆弧刃多能钻钻出。（7）在薄板上钻孔：钻头必须按薄板群钻几何角度和形状进行刃磨。当孔快钻穿时，要及时停止进给，用锤子将未切掉部分敲打下来。二、扩孔一般在加工较大孔径时，先用小钻头钻孔，然后再用规定尺寸的扩孔钻（或用大钻头）扩孔§3-2钻削方法1．扩孔的特点（1）扩孔钻因中心不切削，无横刃，切削刃只做成靠边缘的一段，避免了横刃切削所引起的不良影响。（2）因扩孔产生的切屑体积小，不需大容屑槽，扩孔钻可加粗钻芯，提高刚度，切削平稳。（3）由于容屑槽较小，扩孔钻可做出较多刀齿，增强了导向作用，一般整体式扩孔钻有3～4个主切削刃。（4）扩孔时，切削深度较小，切屑易排出，切削阻力小。（5）由于扩孔时的切削条件优于钻孔，因此扩孔精度可达IT9～IT10，表面粗糙度值可达Ra3.2～12.5μm，常作为孔的半精加工及铰孔前的预加工。§3-2钻削方法2．扩孔方法（1）扩孔时先钻出比图样要求小的底孔，然后再用扩孔刀具将孔径扩大至要求。（2）用扩孔钻扩孔时，底孔直径约为要求直径的0.5～0.77倍，进给量为钻孔时的1.5～2倍，切削速度为钻孔时的1/2。当采用手动进给时，进给量要均匀一致。（3）在实际生产中，也常用麻花钻代替扩孔钻使用，一般用麻花钻扩孔时，底孔直径约为要求直径的0.9倍。（4）用麻花钻扩孔时，应适当减小麻花钻的前角，以防扩孔时扎刀。§3-2钻削方法三、铰孔用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以获得较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度值，这种对孔精加工的方法称为铰孔。1.铰削用量的选择（1）铰削余量：选择铰削余量时，应考虑孔径大小、材料软硬、尺寸精度、表面粗糙度要求及铰刀的类型等诸因素的综合影响。§3-2钻削方法（2）机铰时切削速度v的选择：用高速钢铰刀铰钢件时，v=4～8m/min；铰铸铁件时，v=6～8m/min；铰铜件时，v=8～12m/min。（3）机铰时进给量f的选择铰钢件及铸铁件时可取f＝0.5～1m/r；铰铜、铝件时可取f＝1～1.2m/r。2.铰孔切削液的选用§3-2钻削方法（1）在手铰起铰时，可用右手通过铰孔轴线施加进刀压力，左手转动铰杠。正常铰削时，两手用力均匀、平稳地旋转，铰刀不得摇摆，不得有侧向压力。同时适当加压，使铰刀均匀地进给，以保证铰刀正确引进和获得较小的表面粗糙度，并避免孔口成喇叭形或将孔径扩大。（2）铰刀铰孔或退出铰刀时，铰刀均不反转，以防止切屑嵌入刀具后面与孔壁间，将孔壁划伤。（3）铰刀排屑性能很差，须经常取出清屑，以免铰刀被卡住。（4）机铰时，应使工件一次装夹进行钻、铰工作，以保证铰刀中心线与底孔中心线一致。铰孔完毕后，要铰刀退出后再停车，以防孔壁拉出痕迹。3.铰孔工作的注意事项§3-2钻削方法（5）铰尺寸较小的圆锥孔时，可先按小端直径并参照圆柱孔精铰余量标准留取余量钻出圆柱孔，然后用锥铰刀铰削即可。对尺寸和深度较大的锥孔，为减小铰削余量，铰孔前可先钻出阶梯孔，然后再用铰刀铰削。在铰削的最后阶段，要注意用相配的锥销来试配，以防将孔铰大。试配之前要将铰好的孔擦洗干净。锥销放进孔内用手按紧时，其头部应高于工件平面3～5mm，然后用铜锤轻轻敲紧。（6）对薄壁零件的夹紧力不要过大，以免将孔夹扁，在铰后产生椭圆形。（7）铰刀是精加工刀具，要保护好切削刃，避免碰撞，切削刃上如有毛刺或切屑粘附，可用油石小心地磨去。使用完毕后要揩擦干净，涂上全损耗系统用油（俗称机油），放置时要保护好切削刃，以防与硬物碰撞而受损伤。§3-3镗削加工工艺装备一、镗削加工镗削是指保持工件不动，通过切削刀具的旋转产生切削能量，使单刃切削刀具旋转，完成主要切削过程，形成不同大小、尺寸的孔。镗刀旋转做主运动，工件或镗刀的移动做进给运动。二、镗床的分类和用途1.坐标镗床坐标镗床是一种高精度机床，主要用于对尺寸精度及位置精度要求很高的孔系加工。§3-3镗削加工工艺装备立式单柱坐标镗床1—工作台2—主轴3—主轴箱4—立柱5—床鞍6—床身立式双柱坐标镗床1—工作台2—横梁3、6—立柱4—顶梁5、7—主轴箱8—床身§3-3镗削加工工艺装备2.卧式铣镗床镗轴水平布置，并可轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂向移动，能进行铣削的镗床称为卧式铣镗床。1—上滑座2—回转工作台3—主轴4—立柱5—主轴箱6—床身7—下滑座§3-3镗削加工工艺装备2.卧式铣镗床镗轴水平布置，并可轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂向移动，能进行铣削的镗床称为卧式铣镗床。1—后支撑架2—后立柱3—工作台4—镗轴5—平旋盘6—径向刀具溜板7—前立柱8—主轴箱9—后尾筒10—床身11—下滑座12—上滑座§3-3镗削加工工艺装备三、镗削的加工范围镗轴水平布置，并可轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂向移动，能进行铣削的镗床称为卧式铣镗床。§3-3镗削加工工艺装备§3-3镗削加工工艺装备四、镗刀1.单刃镗刀§3-3镗削加工工艺装备2.双刃镗刀1-刀片2-镗杆3-导向键4-紧定螺钉5-拉紧垫圈6-调整螺母7-刀块双刃镗刀。其特点是具有两个对称分布的切削刃，工作时可以消除径向误差，从而提高镗孔精度。双刃镗刀结构较为复杂，制造比较困难，一般适用于生产批量较大的、精度较高的孔的加工。双刃镗刀可分为固定式镗刀和浮动镗刀两类。固定式镗刀可采用较大的进给量，切削效率较高，所以常用来粗镗40mm以上直径的孔，特别适用于同轴孔系或较深单孔的加工。§3-3镗削加工工艺装备a）固定式镗刀b）装配式浮动镗刀1、4—刀块2、7—刀杆3—定位销5、8—螺钉6—斜面垫铁§3-3镗削加工工艺装备五、典型镗床夹具分析§3-4镗削加工一、镗削加工方法1.悬臂镗削法悬臂镗削法§3-4镗削加工一、镗削加工方法2.双支撑镗削法双支撑镗削法§3-4镗削加工二、镗削加工的特点1.镗削主要是镗孔，镗孔的范围很广，可加工各种类型尺寸的孔。2.镗孔可在镗床上进行，也可在车床、铣床上进行。镗孔的几何精度主要取决于机床精度，一般镗孔常在镗床或车床上进行。3.镗杆不是定径刀具，孔径大小靠调整刀头伸出长度控制，一般用单刃镗刀，结构简单。4.镗床的加工不仅适用于单件加工、高精度孔的批量加工，而且还可进行钻孔、扩孔、铰孔，对端面、内螺纹、平面等进行加工。