孔加工技能及注意事项

孔加工类操作技能及注意事项钳工加工孔的方法主要有两类:一类是麻花钻等在实体材料上加工出孔；另一类用扩孔钻、锪钻和饺刀等对工件上己有孔再加工。一、钻孔钻孔是在实心材料上加工孔的第一道工序，钻孔直径一般小于80mm。钻孔加工有两种方式：一种是钻头旋转；另一种是工件旋转。上述两种钻孔方式产生的误差是不相同的，在钻头旋转的钻孔方式中，由于切削刃不对称和钻头刚性不足而使钻头引偏时，被加工孔的中心线会发生偏斜或不直，但孔径基本不变；而在工件旋转的钻孔方式中则相反，钻头引偏会引起孔径变化，而孔中心线仍然是直的。钻孔主要用于加工质量要求不高的孔，例如螺栓孔、螺纹底孔、油孔等。对于加工精度和表面质量要求较高的孔，则应在后续加工中通过扩孔、铰孔、镗孔或磨孔来达到。1.钻孔刀具常用的钻孔刀具有：麻花钻、中心钻、深孔钻等，其中最常用的是麻花钻。由于构造上的限制，钻头的弯曲刚度和扭转刚度均较低，钻削时钻头是在半封闭的状态下进行切削，转速高，切削量大，排屑困难，摩擦严重，钻头易抖动，加之定心性不好，钻孔加工的精度较低，一般只能达到IT11–IT10；表面粗糙度也较大，表面粗糙度Ra一般只能达到50~12.5μm；但钻孔的金属切除率大，切削效率高。1.1麻花钻麻花钻是从实体材料上加工出孔的刀具，又是孔加工刀具中应用最广的刀具。麻花钻由柄部、颈部和工作部分组成。麻花钻的组成麻花钻一般用高速钢(WI8Cr4V或W9Cr4V2)制成，淬火后硬度达62-68HRC。麻花钻的工作部分由切削部分和导向部分组成。麻花钻是通过其相对固定轴线的旋转切削以钻削工件圆孔的工具。因其容屑槽成螺旋状而形似麻花而得名。螺旋槽有2槽、3槽或更多槽，但以2槽最为常见。麻花钻可被夹持在手动、电动的麻花钻手持式钻孔工具或钻床、铣床、车床乃至加工中心上使用。钻头材料一般为高速工具钢或硬质合金。1.2标准麻花钻的切削角度①基面：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；②切削平面：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；③正交平面：通过主切削刃上任一点并垂直于基面和切削平面的平面。1.3麻花钻钻孔加工的影响①麻花钻的直径受孔径的限制，螺旋槽使钻芯更细，钻头刚度低；仅有两条棱带导向，孔的轴线容易偏斜；横刃使定心困难，轴向抗力增大，钻头容易摆动。因此，钻出孔的形位误差较大。②麻花钻的前刀面和后刀面都是曲面，沿主切削刃各点的前角、后角各不相同，横刃的前角达-55°。切削条件很差；切削速度沿切削刃的分配不合理，强度最低的刀尖切削速度最大，所以磨损严重。因此，加工的孔精度低。③钻头主切削刃全刃参加切削，刃上各点的切削速度又不相等，容易形成螺旋形切屑，排屑困难。因此切屑与孔壁挤压摩擦，常常划伤孔壁，加工后的表面粗糙度很低。1.4标准麻花钻的缺点麻花钻存在着以下缺点:①标准麻花钻主切削刃上各点处的前角数值内外相差太大。钻头外缘处主切削刃的前角约为+30°；而接近钻心处，前角约为-30°，近钻心处前角过小，造成切屑变形大，切削阻力大；而近外缘处前角过大，在加工硬材料时，切削刃强度常嫌不足。②横刃嫌长，横刃的前角是很大的负值，达-54°~-60°，从而将产生很大的轴向力，钻头易抖动，导致不易定心。③与其他类型的切削刀具相比，标准麻花钻的主切削刃很长，不利于分屑与断屑。④刃带处副切削刃的副后角为零值，造成副后刀面与孔壁间的摩擦加大，切削温度上升，钻头外缘转角处磨损较大，已加工表面粗糙度恶化。以上缺陷常使麻花钻磨损快，严重影响着钻孔效率与已加工表面质量的提高。1.5标准麻花钻的修磨1.5.1修磨口诀为改善标准麻花钻的切削性能，提高钻削效率和延长刀具寿命，通常要对其切削部分进行修磨。麻花钻的修复要“少磨”，“少磨”首先是“不磨”，拿到钻头匆匆即磨，肯定是盲目的磨。只有在刃磨前摆放好位置，才能为下一步的“磨好”打实基础，这一步相当重要。这里用四句口诀来指导刃磨过程，效果较好。①口诀一:刃口摆平轮面靠。这是钻头与砂轮相对位置的第一步，往往有人还没有把刃口摆平就靠在砂轮上开始刃磨了。这样肯定是磨不好的。这里的“刃口”是主切削刃，“摆平”是指被刃磨部分的主切削刃处于水平位置。“轮面”是指砂轮的表面。“靠”是慢慢靠拢的意思。此时钻头还不能接触砂轮。②口诀二:钻轴斜放出锋角。这里是指钻头轴心线与砂轮表面之间的位置关系。“锋角”即顶角118°±2°的一半，约为60°这个位置很重要，直接影响钻头顶角大小及主切削刃形状和横刃斜角。要提示记忆常用的一块30°、60°、90°三角板中60°的角度，便于掌握。口诀一和口诀二都是指钻头刃磨前的相对位置,二者要统筹兼顾，不要为了摆平刃口而忽略了摆好斜角，或为了摆好斜放轴线而忽略了摆平刃口。在实际操作中往往很会出这些错误。此时钻头在位置正确的情况下准备接触砂轮。③口诀三:由刃向背磨后面。这里是指从钻头的刃口开始沿着整个后刀面缓慢刃磨。这样便于散热和刃磨。在稳定巩固口诀一、二的基础上，此时钻头可轻轻接触砂轮，进行较少量的刃磨，刃磨时要观察火花的均匀性，要及时调整压力大小，并注意钻头的冷却。当冷却后重新开始刃磨时，要继续摆好口诀一、二的位置，这一点往往在初学时不易掌握，常常会不由自主地改变其位置的正确性。④口诀四：上下摆动尾别翘这个动作在钻头刃磨过程中也很重要,往往有人在刃磨时把“上下摆动”变成了“上下转动”，使钻头的另一主刀刃被破坏。同时钻头的尾部不能高翘于砂轮水平中心线以上，否则会使刃口磨钝，无法切削。1.5.2刃磨方法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，如下图所示。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。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。1.5.3修磨后的检查检查方法有两种: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顶角检查,约等于120°,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后刀面平均分开,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。1.5.4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,长期未使用的砂轮机并作空转检验。②要求刃磨时必须戴防护眼镜。③刃磨时严禁正对砂轮。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。2.钻削用量钻削用量是指在钻削过程中，切削速度、进给量和背吃刀量的总称，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。2.1钻削用量的三要素钻削用量的三要素为切削速度V、进给量f、切削深度（背吃刀量）ap。①钻削时的切削速度（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钻削速度的选择：当钻头的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。孔深较大时，应取较小的钻削速度。②钻削时的进给量（f）指主轴每转一周，钻头对工件沿主轴轴线的相对移动的距离，单位是mm/r。进给量的选择:当孔的尺寸精度、表面粗糙度要求较高时，应选较小的进给量；当钻小孔、深孔时，钻头细而长，强度低，刚度差，钻头易扭断，应选较小的进给。③背吃刀量(ap)指己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。钻削时，ap=D/2背吃刀量的选择直径小于30mm的孔一次钻出，达到规定要求的孔径和孔深；直径为30-80mm的孔可分两次钻削。2.2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。对钻孔生产率的影响，切削速度和进给量是相同的；对钻头寿命的影响，切削速度比进给量大；对孔的表面粗糙度的影响，进给量比切削速度大。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。②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。③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。④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。粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。在实际的生产过程中，切削用量一般根据经验并通过查表的方式进行选取。常用切削用量推荐值见下表：工件材料加工内容背吃刀量ap／mm切削速度v／m·min-1进给量f/mm·r-l刀具材料碳素钢σb600MPa粗加工5-760～800.2～0.4YT类粗加工2-380～1200.2～0.4精加工2-6120～1500.1～0.2碳素钢σb600MPa钻中心孔500～800r·min-1W18Cr4V钻孔25～300.1～0.2切断（宽度5mm）70～1100.1～0.2YT类铸铁HBS200粗加工50～700.2～0.4YG类精加工70～1000.1～0.2切断（宽度5mm）50～700.1～0.23.钻孔用切削液切削液是金属加工必备的条件。合理使用切削液将有效地减少切削力、降低切削温度，从而能延长刀具寿命，防止工件热变形和改善已加工表面质量。此外，选用高性能切削液也是改善某些难加工材料变形和改变已加工表面质量。3.1切削的作用①冷却作用：是依靠切（磨）削液的对流换热和汽化把切削热从刀具、工件和切屑中带走，降低切削区的的温度，减少工件变形，保持刀具硬度和尺寸。②润滑作用：在磨削过程中，加入磨削液后，磨削液渗入磨粒——工件，及磨料——磨屑之间形成润滑膜，使这些界面的摩擦减轻，防止磨粒切削刃的摩擦磨损和粘附磨屑，从而减少磨削力、摩擦热和砂轮磨损，降低工件表面粗糙度。一般油基切削液比水基切削液优越、效果更好。③排削和洗涤作用：在金属切削过程中，切屑、铁粉、磨屑、油污等物易粘附在工件表面和刀具上，影响切削效果，同时使机床和工件变脏，不易清洗。所以切削液必须具备清洗性能。④防锈作用：切削液中假如防锈添加剂，使之与金属表面起化学反映生成保护膜，起到防锈、防