钳工工艺与技能训练校本教材：孔加工.doc

海量资料 超值下载 孔加工知识目标：1、掌握钻孔、扩孔、铰孔、锪孔的主要工具。2、掌握标准麻花钻的切削角度。技能目标：1、掌握钻孔、扩孔、铰孔、锪孔的加工工艺。项目一 钻头一、钻孔用钻头在实体材料上一次钻成孔的工序称为钻孔。钻孔可以达到的标准公差等级一般为级，表面粗糙度一般为5012.5。故只能加工要求不高的孔或作为孔的粗加工。钻孔时，钻头装在钻床（或其他机械） 上，依靠钻头与工件之间的相对运动来完成切削加工。因此切削时的运动是由以下两种运动合成的：（） 主运动主运动是由机床或人力提供的主要运动，它使刀具和工件之间产生相对运动，从而使前刀面接近工件并切除切削层。（） 进给运动进给运动是由机床或人力提供的使刀具与工件间产生附加运动。在钻床上钻孔时，钻头的旋转运动为主运动；钻头的直线移动为进给运动。二、麻花钻麻花钻是最常用的一种钻头，一般由碳素工具钢或高速工具钢制成。它由柄部、颈部和工作部分组成。1、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12 mm的钻头做成直柄，大于12 mm的钻头做成莫氏锥柄（根据直径大小分 16）。2、 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。3、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。（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。 钻头的切削部分 麻花钻的工作角度4、麻花钻的工作角度 螺旋角 ：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。 顶角2 ：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2 =1182，这时两条主切削刃呈直线形；若2 118时，主切削刃呈内凹形；若2 118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 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。 前角 ：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 为30；横刃上的前角 为5460。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。 后角 ：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：D15 mm =1014D=1530 mm =912D30 mm =811钻心处后角为2026；横刃处后角为3036。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。 横刃斜角 ：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 为5055。三、麻花钻的缺点（） 大直径钻头横刃较长，横刃前角为负值。因此在切削过程中，横刃处于挤刮状态，使进给力增大。据试验，钻削时的进给力和的转矩是由横刃产生的。横刃长了，定心作用不良，使钻头容易发生抖动。（） 主切削刃上各点的前角大小不一样，使切削性能不同。靠近钻心处的前角是一个很大的负值，切削条件很差，处于刮削状态。（） 钻头的棱边较宽，副后角为，所以靠近切削部分的一段棱边，与孔壁的摩擦比较严重，容易发热和磨损。（） 主切削刃外缘处的刀尖角较小，前角最大，刀齿薄弱。而此处的切削速度又最高，故产生的切削热最多，磨损极为严重。（） 主切削刃长，而且全宽参加切削。切削刃各点切屑流出的线速度相差很大，切屑卷曲成很宽的螺旋卷，所占体积大，容易在螺旋槽内堵住，排屑不顺利，切削液也不易加注到切削刃上。由于麻花钻存在以上一些缺点，所以通常可对切削部分进行修磨，以改善其切削性能。于是，各种群钻就诞生了！ 四、群钻群钻是在广大钻工实践变革的基础上，广泛吸取群众智慧中的丰富经验后，进行革新的一种效率高、寿命长、加工质量好的钻头。群钻的产生对我国的社会主义现代化建设事业作出了积极贡献。标准群钻主要用来钻削钢材（碳钢和各种合金结构钢）。它的应用最广，同时又是其它群钻变革的基础。标准群钻标准群钻标准群钻的结构形状见图。标准群钻与标准麻花钻不同的地方，主要有以下三点：1、 群钻上磨有月牙槽，形成凹圆弧刃。并把主切削刃分成三段：外刃 段；圆弧刃 段；内刃 段。2、 横刃磨短，使横刃缩短为原长的。同时新形成的内刃上前角也增大。3、磨有单边分屑槽。由于标准群钻在结构上具有上述特点，故与标准麻花钻相比，其切削性能大大提高。具体有以下几个方面：1、 磨有月牙槽，形成凹圆弧刃（） 磨出圆弧刃后，形成三段主切削刃，能分屑和断屑，减小切屑所占空间，使排屑流畅。（） 圆弧刃上各点前角比原来增大。减小切削阻力，可提高切削速度。（） 钻尖高度降低。这样可使横刃磨得较为锋利，且不致影响钻尖强度。（） 在钻孔过程中，圆弧刃在孔底切削出一道圆环肋。它与钻头棱边共同起着稳定钻头方向的作用，进一步限制了钻头的摆动，加强了定心作用。有利于提高进给量和孔的表面质量。2、 修磨横刃后，使内刃前角增大（） 钻孔时进给力减小，使机床负荷减小，钻头和工件产生的热变形小，提高了孔的质量和钻头寿命。（） 内刃前角增大，切削省力，可加大切削速度。3、 磨出单边分屑槽磨出单边分屑槽能使宽的切屑变窄，减小容屑空间，排屑流畅。而且容易加注切削液，降低了切削热，减小工件变形，有利于提高钻头寿命和孔的表面质量。五、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。1、标准麻花钻的刃磨要求：项目顶角2 外缘处的后角横刃斜角两主切削刃两主后刀面刃磨要求11828-1450-55等长、对称刃磨光滑2标准麻花钻的刃磨方法： 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。 刃磨：将钻头主切削刃放平，使钻头轴线在水平面内与砂轮轴线的夹角等于顶角2为1182的一半。将后刀面轻靠上砂轮圆周，同时控制钻头绕轴心线做缓慢转动，两动作同时进行，且两后刀面轮换进行，按此反复，磨出两主切削刃和两主后刀面。刃磨顶角 刃磨后角刃磨检验：用样板检验钻头的几何角度及两主切削刃的对称性。通过观察横刃斜角是否约为55来判断钻头后角。横刃斜角大，则后角小；横刃斜角小，则后角大。 修磨横刃：直径在6mm以上的钻头，必须修短横刃。选择边缘清角的砂轮修磨，增大靠近横刃处的前角，将钻头向上倾斜约 55，主切削刃与砂轮侧面平行。右手持钻头头部，左手握钻头柄部，并随钻头修磨作逆时针方向旋转15左右，以形成内刃，修磨后横刃为原长的1513。项目二 钻孔一、钻头的选取：钻孔时应该根据所要加工的材料的性质，钻头的大小，选择切削量。还要考虑图纸对孔的尺寸精度的要求和孔粗糙度的要求，选择合适的加工程序。二、工件的夹持：钻孔时应根据钻孔直径大小和工件的形状及大小的不同，采用合适的夹持方法，以确 保钻孔质量及安全生产。1、平整工件的夹持 2、圆柱形工件的夹持：3、搭压板夹持： 圆柱形工件的夹持 搭压板夹持当需在工件上钻较大孔，或用平口虎钳不好夹持时，可用压板、螺栓、垫铁将它固定在钻床工作台上。三、钻孔方法1、一般工件的钻孔方法：（1）试钻（或用中心钻定孔）钻孔前，先把孔中心的样冲眼冲大一些。这样钻孔时钻头不易偏心。试钻一浅坑并观察钻出的锥坑与所划的钻孔圆周线是否同心。（2）借正当试钻不同心时，应及时借正。一般靠移动工件位置借正。如 一般工件的钻孔 借正 果偏离较多，可用样冲或油槽錾在需要多钻去材料的部位錾几条槽，以减少此处的切削阻力而让钻头偏过来。（3）限速限位当钻通孔即将钻穿时，必须减少进给量，最好改用手动进给。（4）深孔钻削注意排屑 当钻进深度达到直径3倍时，钻头要退出排屑。且每钻进一定深度，钻头要退刀排屑一次。（5）直径超过6mm的孔可以分两次钻削，先用45mm的钻头打底孔，同时借正后扩孔达尺寸要求。2、在圆柱形工件上钻孔的方法：在轴类或套类等圆柱形工件上，钻出与工件轴线垂直并通过轴线的孔，是钳工经常要遇到的一项工作。当钻孔轴线与工件轴线的位置度和同轴度要求较高时，可做一个定心工具。钻孔前，先找正钻床主轴中心与安装工件的形块的中心 圆柱形工件上钻孔位置，使它们保持较高的位置度要求。其方法是：先用百分表来测量定心工具圆锥部分与钻床主轴的同轴度误差，误差应在0.010.02之内。然后使圆锥部分与形块贴合，并用压板把形块位置固定。在端面上划出所需的中心线，用角尺找正端面的中心线使其保持垂直。换上钻头并让钻尖对准钻孔中心后，把工件压紧。接着试钻一个浅坑，看中心位置是否正确。如有误差，可借正工件再试钻。如果找正和钻孔工作认真细心，钻孔中心线与工件轴心线的位置度误差可控制在0.1以内。当位置度要求不太高时，可不用定心工具，而利用钻头的钻尖来找正形块的中心位置。然后再用角尺找正工件端面的中心线，并使钻尖对准钻孔中心，进行试钻和钻孔。3、在斜面上钻孔的方法：用錾子在斜面上錾出一个小平面后，先用中心钻钻出一个较大的锥坑或用小钻头钻出一个浅坑，在钻孔。四、钻孔时的冷却润滑在钻削过程中，由于切屑的变形和钻头与工件的摩擦所产生的切削热，严重地降低了钻头的切削能力，甚至引起钻头退火。对工件的钻孔质量也有一定的影响。为了提高生产效率，延长钻头的使用寿命和保证钻孔质量，除采取其它的有关方法以外，在钻孔时注入充足的切削液也是一项重要措施。为此，在钻孔时注入切削液，它能起到如下的作用：1、 冷却作用。注入切削液有利于切削热的传导，限制积屑瘤的生长和防止已加工表面硬化，以及工件因受热变形而产生尺寸误差。2、 润滑作用。由于切削液能流入钻头与工件的切削部位，形成吸附性的润滑油膜，起到减少摩擦的作用，从而降低了钻削阻力和钻削温度，提高了钻头的切削能力和孔壁的表面质量。3、 切削液还能渗透到金属微细裂缝中，起内润滑作用，减小了材料的变形抗力，使钻削力降低。4、 切削液还能冲走切屑。由于钻孔一般属于孔的粗加工，所以采用切削液的目的是以冷却为主，即主要是提高钻头的切削能力和寿命。钻削钢、铜、铝合金等工件材料时，一般都可用体积分数的乳化液，以起到充分的冷却作用。在高强度材料上钻孔时，因钻头前刀面承受较大的压力，要求切削液有足够的强度，以减少摩擦和进给力。因此，可在切削液内增加硫、二硫化钼等成分，如硫化切削油。在塑性、韧性较大的材料上钻孔，或为了减少产生积屑瘤，要求加强润滑，在切削液中可加入适当的动物油和矿物油。钻精度和孔表面质量要求较高的孔时，应选用主要起润滑作用的切削液，如菜油、猪油等。钻各种材料的切削液五、钻孔时的废品分析和钻头损坏的原因1、钻孔时的废品分析钻孔时产生废品的原因是由于钻头刃磨不准确、钻头和工件装夹不妥当、切削用量选择不适当和操作不正确等所造成，详见下表。2、钻头损坏的原因钻孔时钻头损坏的原因是由于钻头用钝、切削用量太大、排屑不畅、工件装夹不妥和操作不正确等所造成，详见下表。项目三 扩孔和锪孔一、扩孔对工件上已有的孔（铸孔、锻孔、予钻孔） 再进行扩大的工序称为扩孔。扩孔可用扩孔钻或麻花钻等扩孔刀具扩大工件的孔径。常作为孔的半精加工，也普遍用作铰孔前的预加工。扩孔钻扩孔的质量比钻孔高，公差等级一般可达，表面粗糙度可达12.53.2。用扩孔钻扩孔与钻孔相比有以下好处：（） 切削刃不必自外缘延续到中心。避免了由横刃引起的一些不良影响。（） 由于背吃刀量小，排屑容易，因而不易擦伤已加工表面。（） 扩孔钻的钻心较粗，刚度较好，因此可以增大进给量，而且加工质量也得到改善。（） 扩孔钻刀齿较多（齿）。故扩孔时导向性好，切削平稳，不但提高孔的加工质量，同时还提高了生产率。用麻花钻扩孔时，扩孔前的钻孔直径为孔径的0.50.7倍；而用扩孔钻扩孔，扩孔前的钻孔直径可取孔径的0.9倍。扩孔时的背吃刀量a 式中扩孔前钻孔直径（）。扩孔时的切削速度vc约为钻孔的1/2；进给量约为钻孔的 1.5倍。二、锪孔 在钻孔孔口表面用锪削方法加工出倒棱、孔的端面或沉孔的工序称为锪孔。锪孔工具采用锪钻（或经改制的钻头）。 1、柱形锪钻柱形锪钻的端面切削刃起主切削作用，螺旋角就是它的前角 （）。后角。外圆上的切削刃是副切削刃，起修光孔壁作用，副后角o。锪钻前端有导柱，导柱直径与已有的孔采用公差带代号为的间隙配合，以保证良好的定心和导向。锪钻有整体式和套装式两种。 柱形锪钻2、锥形锪钻锥形锪钻也常用麻花钻改制。3、端面锪钻刀片由高速钢刀条磨成，装入刀杆后用螺钉紧固。刀杆上的方孔要做得正确，孔的轴线与刀杆轴线要垂直，方孔尺寸与刀片之间的配合，采用公差带代号为的间隙配合。4、锪孔工作的要点锪孔方法与钻孔方法基本相同。锪孔容易产生的主要问题是：由于刀具振动而使锪的端面或锥面上出现振痕。为了避免这种现象，要注意做到以下几个方面：（） 用麻花钻改制的锪钻要尽量短，以减少振动。（） 锪钻的后角和外缘处的前角要适当减小，以防产生扎刀现象。（） 切削速度应比钻孔低（一般锪孔速度是钻孔速度的 1/21/3）。在精锪时甚至可利用停机后钻轴的惯性来锪出，以减少振动而获得光滑的表面。（） 锪钻的刀杆和刀片都要装夹牢固，工件要夹紧。（） 锪钢件时，要在导柱和切削表面加些机油或牛油润滑。项目四 铰孔铰孔是扩大一个已存在的孔，用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高尺寸精度和减小其表面粗糙度值，是孔的精加工方法之一，常用作直径不、硬度不高的工件孔的精加工。其加工精度可达IT9IT7级，表面粗糙度一般达 Ra1.60.8m。 一、铰刀铰刀材料通常是高速钢、钴合金或带焊接硬质合金刀尖的硬质合金铰刀。硬质合金铰刀耐磨性好；高速钢铰刀较经济实用，但耐磨性较差。根据使用方法一般分为机用铰刀、手用铰刀；根据刃形可以分为直铰刀、螺旋铰刀（一般是机用铰刀）。 机铰刀 手铰刀铰刀由工作部分、颈部和柄部三部分组成工作部分包括最前端的45倒角，45倒角部分（引导锥）便于铰削时将铰刀导入孔中，并起到保护切削刃的作用。后面是切削部分，这部分是承担主要切削工作的锥体；再后面是校准部分，机用铰刀有圆柱校准部分和倒锥校准部分，圆柱校准部分起导向和修光孔壁的作用，也是铰刀的备磨部分，倒锥部分只起导向作用。柄部起传递扭矩作用，颈部起连接作用。二、铰孔方法：1、铰削用量：铰削用量包括铰削速度、进给量、铰削余量。1）、铰削速度和进给量（普通高速钢铰刀）铸铁：速度Vc10m/min,进给量f0.8mm/r钢料：速度Vc8m/min,进给量f0.4mm/r2）、铰削余量切削余量是留作铰削加工的切深的大小。铰削余量太大会增大切削压力而损坏铰刀，导致加工表面粗糙度差。一般铰削余量为0.10.25mm，对于较大直径的孔，余量不能大于0.3mm。（对于硬