第六章 孔加工

.,1,第六章孔的加工,.,2,.,3,一、孔加工的特点,1刀具刚度差孔加工刀具尺寸受被加工孔径的限制，刀具横截面尺寸较小，而悬伸较长。即刀具的长径比较大。,2排屑困难孔加工容屑空间较小，很多情况下又为半封闭状态，排屑不畅。,3直观性差切削过程的实际情况，操作者难以观察，往往只能根据切屑的形态、运动等来间接判断加工情况。,4规格品种多孔加工刀具多时定尺寸刀具，即刀具的尺寸要与孔的尺寸相适应。刀具的种类、规格仍然繁多。,5.散热条件差加工孔时，切削区在工件内部，排屑及散热条件差，加工精度和表面质量都不易控制。,.,4,二、孔加工机床1、钻床(1)应用钻床是用钻头在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较小，精度要求不太高的孔。可完成钻孔，扩孔，铰孔及攻螺纹等工作。(2)运动分析：工件固定，刀具作旋转主运动，同时沿轴向作进给运动。(3)钻床的主参数：最大钻孔直径。(4)分类立式钻床，适用于中小工件的单件，小批量生产。摇臂钻床，适用于加工一些大而重的工件上的孔(工件不动，移动主轴)。台式钻床，小型钻床，常安装在台桌上，用来加工直径小于12mm的孔。深孔钻床及其他钻床。(5)钻削特点，刀具刚性差，排屑困难，切削热不易排出。,。,钻床,.,5,2镗床(1)应用镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大，精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求较高的孔。如箱体上的孔，还可以进行铣削，钻孔，扩孔，铰孔等工作。(2)镗削特点刀具结构简单,通用性达,可粗加工也可半精加工和精加工,适用批量较小的加工，镗孔质量取决于机床精度。(3)运动分析主运动为镗刀的旋转运动，进给运动为镗刀或工件的移动。(4)分类卧式镗床卧式镗床既要完成粗加工（如粗镗、粗铣、钻孔等），又要进行精加工（如精镗孔）。因此对镗床的主轴部件的精度、刚度有较高的要求.卧式镗床的主参数是镗轴直径。,镗床,.,6,图卧式镗床主轴箱；前立柱；主轴；平旋盘；工作台；上滑座；下滑座；床身导轨；后支承套；后立柱,镗床,.,7,坐标镗床一种高精度的机床。其主要特点是具有坐标位置的精密测量装置；有良好的刚性和抗振性。它主要用来镗削精密孔（IT5级或更高），例如钻模、镗模上的精密孔。工艺范围：可以镗孔、钻孔、扩孔、铰孔以及精铣平面和沟槽，还可以进行精密刻线和划线以及进行孔距和直线尺寸的精密测量工作。,。,。,图卧式坐标镗床1-下滑座；2上滑座；3工作台；4立柱；5主轴箱；6床身底座,坐标镗床的主要技术参数是工作台的宽度。,镗床,.,8,金刚镗床一种高速精密镗床。主要特点是主运动vc很高，ap和f很小，加工精度可达IT5IT6，Ra达0.63-0.08m。金刚镗床的主轴短而粗，刚度较高，传动平稳，能加工出低表面粗糙度和高精度孔。,单面卧式金刚镗床,镗床,.,9,第一钻床使用刀具1.扁钻扁钻是使用最早的钻孔刀具。特点是结构简单、刚性好、成本低、刃磨方便。,图1扁钻,三、各种刀具,.,10,扁钻前角小，没有螺旋槽，排屑困难，但制造简单，成本低，直径1mm以下的小孔加工上得到广泛应用。扁钻由于结构上有较大改进，加上上述优点，故在自动线和数控机床上加工直径35mm以上孔时，也使用扁钻。,.,11,2.麻花钻麻花钻属于粗加工刀具，尺寸公差等级为IT13IT11，表面粗糙度Ra值为2512.5m。麻花钻的工作部分包括切削部分和导向部分。,图2麻花钻,.,12,孔加工刀具,图标准高速钢麻花钻,.,13,.,14,麻花钻的缺点,1)在麻花钻上须做出螺旋槽，槽做得越深越宽，越易排屑，但为保证钻头有足够的强度和一定的钻芯厚度，从而限制了做大做深螺旋槽。由于存在钻芯，在钻头顶端必然会形成横刃，它因不能正常切削而是括擦挤压工件，故产生巨大的轴向力，消耗很多机床动力，且不易定心钻入。(2)螺旋槽面构成麻花钻主刀刃的前刀面，主刀刃各处的前角是不同的，故刀刃各点切削条件不同，损伤形态也不同。(3)主刀刃长，故切屑宽，刃上各点因切削速度大小与方向均不同，对切屑卷曲排出不利。(4)外圆刃带处(副刀刃)副后角为零，而该处切削速度又最高，因此散热条件差，易磨损。,.,15,其他钻头1.群钻（倪志福钻头）针对标准麻花钻在钻削过程中存在的缺陷，在生产中采用多种措施修磨麻花钻的结构。如把主切削刃修磨成折线或圆弧刃，把横刃修磨短，增大横刃的前角，修磨前刀面，修磨刃带，在主切削刃上开分屑槽等。标准群钻主要特征为：刀尖有3个；切削刃包括2条外刃、2条内刃、2条圆弧刃和1条横刃；两主切削刃上交错开出分屑槽。（1953年北京永定机械厂，三尖七刃),.,16,图6.3标准型群钻结构,.,17,2.可转位浅孔钻适合在车床上加工d=17.580mm、l/d3的中等直径浅孔。,.,18,图6.4可转位浅孔钻,.,19,3.错齿内排屑深孔钻对于直径较大的深孔（孔深度与直径之比大于510），由于切削量很大，必须较好地解决排屑和冷却问题。错齿内排屑深孔钻是常用的深孔加工钻头。工作时钻头由浅牙矩螺纹与钻杆联接，通过刀架带动，经液封头钻入工件。通过刀齿的交错排列实现了分屑，便于切屑的排出；通过钻管与工件孔壁之间的间隙加入高压切削液，使之充分地对切削区进行冷却，并利用高压切削液把切屑从钻头和钻管的内孔中冲出。硬质合金条起导向的作用。,.,20,可转位深孔钻,.,21,图6.5错齿内排屑深孔钻,.,22,4.单刃外排屑深孔钻（枪钻）当加工直径较小的深孔时，由于孔径的限制，钻头的刚性很差。要保证被加工孔的深度，首要的问题是要解决加工过程中的导向问题。单刃处排屑深孔钻是加工这种小直径深孔的代表性刀具结构，用于加工d=220mm、长径比达100的小深孔。工作时切削液由钻杆中注入，切屑由钻杆外冲出，即为外排屑。,.,23,图6.6单刃外排屑深孔钻,.,24,5.喷吸钻喷吸钻是针对中等直径一般深孔的加工而研制的。钻头结构与错齿内排屑深孔钻基本相同，区别在于与钻头相连的钻杆采用的是双层管。,喷吸钻工作原理,.,25,硬质合金喷吸钻,.,26,喷吸钻刃部采用硬质合金镶片或机夹可转位硬质合金刀片，分单管与双管两种结构，为内排屑、高效率、精密深孔加工刀具。使用液压力小，密封简单易行。加工孔深与孔径比L/D可达100，尺寸精度H8以上，直线度应为0.2/1000mm，表面粗糙度Ra2.5m，切削速度5080m/min，走刀量0.080.25mm/r，加工效率是高速钢麻花钻的510倍。,.,27,3.深孔钻通常把孔深与孔径之比大于510倍的孔称为深孔，加工所用的钻头称为深孔钻。由于孔深与孔径之比大，钻头细长，强度和刚度均较差，工作不稳定，易引起孔中心线的偏斜和振动。为了保证孔中心线的直线性，必须很好地解决导向问题；由于孔深度大，容屑及排屑空间小，切屑流经的路程长，切屑不易排除，必须设法解决断屑和排屑问题；深孔钻头是在封闭状态下工作，切削热不易散出，必须设法采取措施确保切削液的顺利进入，充分发挥冷却和润滑作用。,.,28,图3单刃外排屑小深孔枪钻,.,29,4.中心钻中心钻是用来加工轴类零件中心孔的刀具，其结构主要有三种形式：带护锥中心钻无护锥中心钻弧型中心钻,图2中心钻,.,30,5.扩孔钻扩孔钻专门用来扩大已有孔，它比麻花钻的齿数多（Z3），容屑槽较浅，无横刃，强度和刚度均较高，导向性和切削性较好，加工质量和生产效率比麻花钻高。,图1-36扩孔钻,.,31,扩孔钻,.,32,6.锪钻锪钻用于加工各种埋头螺钉沉孔、锥孔和凸台面等。常见的锪钻有三种：圆柱形沉头锪钻、锥形沉头锪钻及端面凸台锪钻。,图1-37锪钻,.,33,沉头锪钻,.,34,7.铰刀铰刀常用来对已有孔进行最后精加工，也可对要求精确的孔进行预加工。其加工公差等级可达IT8IT6级，表面粗糙度Ra值达1.60.2m。铰刀可分为手用铰刀和机用铰刀。,图10铰刀,.,35,铰刀,.,36,.,37,.,38,.,39,.,40,8.镗刀镗刀是对已有的孔进行再加工刀具。镗刀可在车床、镗床或铣床上使用，可加工精度不同的孔，加工精度可达IT7IT6级，表面粗糙度Ra值达6.30.8m。,图1-39单刃镗刀,图1-40浮动镗刀及其工作情况,.,41,镗刀M6以下及M24以上的丝锥每组有三支;细牙螺纹丝锥为两支一组。锥形分配柱形分配三支一套631两支一套7.52.5,.,48,4.攻螺纹前底孔直径和深度的确定1).底孔直径的确定攻螺纹时，丝锥每个切削刃除起切削作用外，还伴随较强的挤压作用。因此，金属产生塑性变形形成凸起并挤向牙尖，如图所示.,.,49,（1）在加工钢和塑性较大的材料及扩张量中等的条件下:D钻=D-P式中D钻攻螺纹时钻螺纹底孔所用钻头直径，mm;D螺纹大径，mm;P螺距，mm。（2）在加工铸铁和塑性较小的材料及扩张量较小的条件下:D钻=D-（1.051.1）P常用粗牙、细牙普通螺纹攻螺纹时钻螺纹底孔用钻头直径可以从表中查得。,.,50,1.拉床及拉削方法拉削是用拉刀加工工件内、外表面的方法。拉削在拉床上迸行。拉床分卧式和立式两类，下图为卧式拉床的示意图。拉削时工作拉力较大，所以拉床一般采用液压传动。常用拉床的额定拉力有100，200，400kN等。,卧式拉床示意图l-压力表2-液压传动部件3-活塞拉杆4-随动支架5-刀架6-床身7-拉刀8-支挣9-工件10-随动刀架,.,51,适于拉削的一些典型表面形状。,.,52,拉刀是多齿刀具，后一刀齿比前一刀齿高，其齿形与工件的加工表面形状吻合，进给运动靠后一刀齿的齿升量（前后刀齿高度差）来实现。,.,53,拉刀的组成：柄部被刀架夹持的部分。前导部用来引导拉刀切削部分进入工作位置防止拉刀歪斜。切削部由许多刀齿组成，包括粗切齿和精切齿，后排刀齿比前排刀齿分别高出一个齿升量(一般为0.020.1mm）。校准部起校正和修光作用。后导部保持拉刀在粒削过程中最后的准确位置，防止拉刀下垂而损伤已加工表面和拉刀刀齿。,拉刀,.,54,2.拉削的工艺特点(1)拉刀在一次行程中能切除加工表面的全部余量，故拉削的生产效率较高。(2)拉刀制造精度高，切削部分有粗切和精切之分，校准部分又可对加工表面进行校正和修光，所以拉削加工精度较高，经济精度可达IT9IT7，表面粗糙度Ra值为1.60.4m。(3)拉床采用液压传动，故拉削过程平稳。(4)拉刀适应性差，一把拉刀只适于加工某种尺寸和精度等级的一定形状的加工表面，且不能加工阶台孔、盲孔和特大直径的孔。由于拉削力很大，拉削薄壁孔时容易变形，不宜采用拉削。(5)拉刀结构复杂，制造费用高，因此只有在大批量生产中才能显示其经济、高效的特点。,.,55,三、拉削方式（拉削图形）,拉削方式可以分为三大类：分层拉削方式、分块拉削方式和综合拉削方式。分层（普通）拉削方式分层拉削又可分为：（）同廓拉削方式按同廓拉削方式设计的拉刀，每个刀齿的廓形与被加工表面最终要求的形状相似，如图所示。（2）渐成拉削方式按此方式设计的拉刀，刀齿廓形与被拉削表面的形状不同，被加工工件表面的形状和尺寸由各刀齿的副切削刃形成,如图所示。,.,56,按同廓拉削方式设计的拉刀，每个刀齿的廓形与被加工表面最终要求的形状相似，工件表面的形状与尺寸由最后一个精切齿和校准齿形成，故可获得较高的工件表面质量。,.,57,按此方式设计的拉刀，刀齿廓形与被拉削表面的形状不同，被加工工件表面的形状和尺寸由各刀齿的副切削刃形成,这对于加工复杂成形表面的工件，拉刀的制造比同廓式简单，但在工件已加工表面上可能出现副切削刃的交接痕迹，故加工出的工件表面质量较差。,.,58,2.分块（轮切）拉削方式,分块拉削方式是指工件上每一层金属是由一组尺寸相同的或基本相同的刀齿切去，每个刀齿仅切去一层金属的一部分，前后刀齿的切削位置相互错开，全部余量由几组刀齿顺序切完的一种拉削方式。如图所示。分块拉削方式的优点是切削刃的长度（切削宽度）较短，允许的切削厚度较大。但是，这种拉刀的结构复杂，制造麻烦。拉削后工件的表面质量较差。3.综合拉削方式综合拉削方式是前面两种拉削方式综合在一起的一种拉削方式，如图1所示。,.,59,图9.10分块拉削方式,.,60,如图所示，分块拉削方式的优点是切削刃的长度（切削宽度）较短，允许的切削厚度较大，这样，拉刀的长度可大大缩短，也大大提高了生产率，并可直接拉削带硬皮的工件。但是，这种拉刀的结构复杂，制造麻烦。拉削后工件的表面质量较差,.,61,综合拉削方式是前面两种拉削方式综合在一起的一种拉削方式，如图所示。它集中了同廓式拉刀和轮切式拉刀的优点，即粗切齿和过渡齿制成轮切式结构，精切齿则采用同廓式结构。这样可以使拉刀长度缩短，生产率提高，又能获得较好的工件表面质量。,.,62,拉削孔时，工件一般不需夹紧，只以工件的端面支承。因此，预加工孔的轴线与端面之间应有一定的垂直度要求。如果垂直度误差较大，则可将工件端面贴紧在一个球面垫圈上，利用球面自动定位。拉削加工的孔径通带为10100mm，孔的长度与孔径之比不宜超过3。预留孔不需要正确加工，钻削或粗镗后即可进行拉削。,圆孔的拉削1-工件2-球面垫圈3-拉刀,.,63,拉削外表面时，一般为非对称拉削，拉削力偏离拉刀和工件轴线，因此，除对拉刀采用导向板等限位外，还须将工件夹紧，以避免拉削时工件位置偏离。如拉削V形槽时，使用导向板和压板的情形。,拉削V形槽1-压紧元件2-工件3-导向板4-拉刀,.,64,四、拉床拉床按其加工表面所处的位置，可分为内拉床和外拉床。按拉床的结构和布局形式，又可分为立式拉床、卧式拉床、连续式（链条式）拉床等。,1卧式内拉床图9-9所示为卧式内拉床的外形图。2.立式拉床立式拉床根据用途可分为立式内拉床和立式外拉床两类。图11-9所示为立式内拉床外形图。这种拉床可以用拉刀或推刀加工工件的内表面。图9-10所示为立式外拉床的外形图。3.连续式拉床（链条式拉床）图9-11所示为连续式拉床的工作原理图。这种拉床由于连续进行加工，因而生产率较高，常用于大批大量生产中加工小型零