机械制造业-钻削、铰削与镗削加工

第6章钻削、铰削与镗削加工

内孔表面也是零件上的主要表面之一，根据零件在机械产品中的作用不同，不同结构的内孔有不同的精度和表面质量要求。按照孔与其他零件的相对连接关系的不同，可分为配合孔与非配合孔；按其几何特征的不同，可分为通孔、盲孔、阶梯孔、锥孔等；按其几何形状不同，可分为圆孔，非圆孔等。由于孔加工是对零件内表面的加工，对加工过程的观察、控制困难，加工难度要比外圆表面等开放型表面的加工大得多。孔的加工过程主要有以下几个方面的特点：1）孔加工刀具多为定尺寸刀具，如钻头、铰刀等，刀具磨损造成的形状和尺寸的变化会直接影响被加工孔的精度。2）由于受被加工孔尺寸的限制，切削速度很难提高，影响加工生产率和加工表面质量。3）刀具的结构受孔尺寸的直径和长度的限制，刚性较差。4）孔加工时，刀具一般是在半封闭的空间工伯，切屑排除困难；冷却液难以进入加工区域，散热条件不好。钻削：一般精度为IT3～IT10，表面粗糙度值为Ra=20～10um铰削：一般精度为IT8～IT6，表面粗糙度值为Ra=1.6～0.4um镗削：一般精度为IT8～IT7，表面粗糙度值为Ra=6.3～0.8um §6-1钻头和钻削加工

孔加工刀具按其用途一般分为两大类：一类是从实体材料上加工出孔的刀具；另一类是对已有孔进行再加工的刀具。 一、麻花钻的结构

麻花钻是一种形状较复杂的双刃钻孔或扩孔的标准刀具。一般用于孔的粗加工（IT11以下精度及表面粗糙度Ra25—6.3um），也可用于加工攻丝、铰孔、拉孔、镗孔、磨孔的预制孔。1、麻花钻的构造

标准麻花钻由3个部分组成：工作部份、柄部、颈部尾部是钻头的夹持部分，用于与机床联接，并传递扭矩和轴向力。按麻花钻直径的大小，分为直柄（小直径）和锥柄（大直径）两种。

颈部是工作部分和尾部间的过渡部分，供磨削时砂轮退刀和打印标记用。小直径的直柄钻头没有颈部。2、麻花钻的主要几何参数

螺旋角：钻头螺旋槽最外缘处螺旋线的切线与钻头轴线间的夹角为钻头的螺旋角。较大的螺旋角，使钻头的前角增大，故切削扭矩和轴向力减小，切削轻快，排屑也较容易。但是螺旋角过大，会削弱钻头的强度和散热条件，使钻头的磨损加剧。标准麻花钻的=18°—30°，小直径钻头值较小。

顶角2和主偏角κr：钻头的顶角（即锋角）为两主切削刃在与其平行的轴向平面上投影之间的夹角。标准麻花钻的2=118°，此时的主切削刃是直线。

钻头的顶角2直接决定了主偏角κr的大小，且顶角之半在数值上与主偏角κr很接近。顶角越小，切削刃长度增加，单位切削刃长度上负荷降低，刀尖角r增大，改善了散热条件，提高了钻头的耐用度。同时，轴向力减小。但切屑变薄，切屑平均变形增加，故使扭矩增大。

前角：钻头的前角是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。对于标准麻花钻，前角由30°逐渐变为-30°，故靠近中心处的切削条件很差。

后角f：钻头的后角是在假定工作平面（即以钻头轴线为轴心的圆柱面的切平面）内测量的切削平面与主后刀面之间的夹角。

考虑到进给运动对工作后角的影响，同时为了补偿前角的变化，使刀刃各点的楔角较为合理，并改善横刃的切削条件，麻花钻的后角刃磨时应由外缘处向钻心逐渐增大。横刃刃角角度度————横横刃刃是是两两个个后后刀刀面面的的交交线线，，其其长长度度为为bψψ。。横横刃刃角角度度包包括括横横刃刃斜斜角角ψψ，，横横刃刃前前角角γγoψψ和和横横刃刃后后角角ααoψψ。。横横刃刃斜斜角角ψψ为为在在钻钻头头端端平平面面内内投投影影的的横横刃刃与与主主切切削削刃刃之之间间的的夹夹角角，，它它是是刃刃磨磨后后刀刀面面时时形形成成的的。。由于于标标准准麻麻花花钻钻在在结结构构上上存存在在着着很很多多问问题题，，在在使使用用时时常常常常进进行行修修磨磨，，以以改改变变标标准准麻麻花花钻钻切切削削部部分分的的几几何何形形状状，，改改善善其其切切削削条条件件，，提提高高钻钻头头的的切切削削性性能能。。二、钻钻削过过程特特点及及钻削削用量量1、钻钻削过过程特特点刀具刚刚性差差，排排屑困困难，，切削削热不不易排排出2、钻钻削用用量（1））钻削削深度度ap它它是是钻头头的半半径（2））进给给量f和每每刃进进给量量af钻钻头头（或或工件件）每每转一一转，，钻头头在进进给方方向相相对于于工件件的位位移量量称进进给量量f(mm/r)。。由于于麻花花钻有有两个个刀齿齿（即即Z=2）），故故每个个刀齿齿的进进给量量为af=f/2(mm/z)（3））钻削削速度度Vc钻钻削削速度度指钻钻头外外径处处的主主运动动线速速度（（m/min））三、其其他钻钻头1、群钻钻：三三尖七七刃锐锐当先先，月月牙弧弧槽分分两边边，一一侧外外刃开开屑槽槽，横横刃磨磨得低低窄尖尖2、可转转位浅浅孔钻钻3、错齿齿内排排屑深深孔钻钻4、单刃刃外排排屑深深孔钻钻（枪枪钻））5、喷吸吸钻四、扩扩孔钻钻扩孔钻钻是用用于对对已钻钻孔进进一步步加工工,以以提高高孔的的加工工质量量的刀刀具,其加加工精精度可可达IT10——IT11,表表面粗粗糙度度可达达Ra6.3——3.2。。扩扩孔孔钻的的刀齿齿比较较多,一般般有3—4个,故导导向性性好,切削削平稳稳,由由于扩扩孔余余量较较小,容屑屑槽较较浅，，刀体体强度度和刚刚性较较好；；扩孔钻钻的主主要类类型有有两种种，即即整体体式扩扩孔钻钻和套套式扩扩孔钻钻，其其中套套式扩扩孔钻钻适用用于大大直径径孔的的扩孔孔加工工。§6-2铰铰刀和和铰削削加工工铰孔之之前，，被加加工孔孔一般般需经经过钻钻孔或或经过过钻、、扩孔孔加工工。一、铰铰削过过程特特点1、铰铰刀的的结构构铰刀用用于中中、小小尺寸寸孔的的半精精加工工和精精加工工，也也可用用于磨磨孔或或研孔孔前的的预加加工。。铰刀刀齿数数多（（6——12个）），导导向性性好，，芯部部直径径大，，刚性性好。。铰削削余量量小，，切削削速度度低，，加上上切削削过程程中的的挤压压作用用，所所以能能获得得较高高的加加工精精度（（IT6——IT8））和较较好的的表面面质量量（Ra1.6—Ra0.4um）。。铰刀刀分为为手用用铰刀刀和机机用铰铰刀两两类。。手用用铰刀刀又分分为整整体式式和可可调式式，机机用铰铰刀分分带柄柄的和和套式式。加加工锥锥孔用用的铰铰刀称称为锥锥度铰铰刀。。铰刀的的基本本结构构如图图所示示2、铰削削过程程特点点铰刀的的直径径是指指铰刀刀圆柱柱校准准部分分的刀刀齿直直径，，它直直接影影响到到被加加工孔孔的尺尺寸精精度、、铰刀刀的制制造成成本及及使用用寿命命。（1））铰削削的加加工余余量一一般小小于0.1mm，铰铰刀的的主偏偏角Kr一一般小小于45度度，因因此铰铰削时时切削削厚度度ac很小小，约约0.01~0.03mm。。（2））铰削削过程程所采采用的的切削削速度度一般般都较较低，，因而而切削削变形形较大大。（3））在切切削液液润滑滑作用用下，，切削削刃的的钝圆圆部分分只在在加工工表面面上润润滑，，使工工件表表面受受到熨熨压作作用，，熨压压后已已加工工表面面发生生弹性性恢复复。铰孔时时，应应根据据工件件材料料、结结构和和铰削削余量量的大大小，，综合合分析析决定定切削削液的的使用用。二、铰铰刀的的结构构参数数1、直直径及及公差差铰刀是是定尺尺寸刀刀具，，直径径及其其公差差的选选取主主要取取决于于被加加工孔孔的直直径及及其精精度。。同时时，也也要考考虑铰铰刀的的使用用寿命命和制制造成成本。。铰刀的的公称称直径径是指指校准准部份份的圆圆柱部部份直直径，，它应应等于于被加加工孔孔的基基本尺尺寸，，而其其公差差则与与被铰铰削孔孔的公公差、、铰刀刀的制制造公公差、、铰刀刀磨耗耗量和和铰削削过程程中孔孔径的的变形形性质质有关关。铰刀的的齿槽槽形式式有直直线型型、折折线型型和圆圆弧型型三种种。铰刀的的齿槽槽方向向有直直槽和和螺旋旋槽两两种。。§6-3镗镗刀和和镗削削加工工一、镗削加加工的的特点点1、可可以加加工机机座、、箱体体、支支架等等外形形复杂杂的大大型零零件上上的直直径较较大的的孔，，特别别是有有位置置精度度要求求的孔孔和孔孔系。。2、镗镗削加加工灵灵活性性大，，适应应性强强。在在镗床床上除除加工工孔和和孔系系外，，还可可以车车外圆圆、车车端面面、铣铣平面面。镗镗孔可可以较较正孔孔的位位置。。镗孔孔可在在镗床床上或或车床床上进进行。。在镗镗床上上镗孔孔时，，镗刀刀基本本与车车刀相相同，，不同同之处处是工工件不不动，，镗刀刀在旋旋转。。镗孔孔加工工精度度一般般为IT9—IT7，表表面粗粗糙度度为Ra6.3—0.8mm。3、镗削削加工操操作技术术要求高高，生产产率低。。二、镗刀刀的类型型及应用用按切削刃刃数量可可分为单单刃镗刀刀、双刃刃镗刀和和多刃镗镗刀。按按工件的的加工表表面可分分为通孔孔镗刀、、盲孔镗镗刀、阶阶梯孔镗镗刀和端端面镗刀刀。按刀刀具结构构可分为为整体式式、装配配式和可可调式。。a.单刃刃镗刀b.多刃刃镗刀:①两端端都有切切削刃,工作时时可消除除径向力力对镗杆杆的影响响,工件件的孔径径尺寸与与精度由由镗刀径径向尺寸寸保证.②多采采用浮动动连接结结构,可可减少镗镗刀块安安装误差差及镗杆杆径向跳跳动所引引起的加加工误差差.③孔孔的加工工精度可可达IT6-IT7,Ra达达0.8μm.§6-4镗镗床和钻钻床一、镗床床1、应用：：镗床是是一种主主要用镗镗刀在工工件上加加工孔的的机床。。通常用用于加工工尺寸较较大，精精度要求求较高的的孔，特特别是分分布在不不同表面面上，孔孔距和位位置精度度要求较较高的孔孔。如箱箱体上的的孔，还还可以进进行铣削削，钻孔孔，扩孔孔，铰孔孔等工作作。2、镗削特特点:刀具结构构简单,通用性达达,可粗加工工也可半半精加工工和精加加工,适用批量量较小的的加工，，镗孔质质量取决决于机床床精度.3.运动分析析：主运运动为镗镗刀的旋旋转运动动，进给给运动为为镗刀或或工件的的移动。。4.分类：a.卧式镗床床b.坐标镗床床：是一一种高精精度的机机床。主主要特点点：具有有坐标位位置的精精密测量量装置。。c.金刚镗床床：一种种高速精精密镗床床。主要要特点：：vc很高，ap和f很小，加加工精度度可达IT5--IT6.Ra达0.63--0.08μm二、钻床床1、应用：：钻床是是用钻头头在工件件上加工工孔的机机床。通通常用于于加工尺尺寸较小小，精度度要求不不太高的的孔。可可完成钻钻孔，扩扩孔，铰铰孔及攻攻螺纹等等工作。。2、运动分分析：工工件固定定，刀具具作旋转转主运动动，同时时沿轴向向作进给给运动。。3、钻床的的主参数数：最大大钻孔直直径4、分类类：a.立式式钻床：：适用于于中小工工件的单单件，小小批量生生产b.摇臂臂钻床：：适用于于加工一一些大而而重的工工件上的的孔（工工件不动动，移动动主轴））c.台式式钻床：：小型钻钻床，常常安装在在台桌上上，用来来加工直直径<12mm的孔。。d.深孔孔钻床及及其他钻钻床5、钻削削特点：：刀具刚刚性差，，排屑困困难，切切削热不不易排出出§6-5钻钻削夹具具和镗床床夹具一、钻削削夹具组成：钻钻套、钻钻模板、、定位元元件、夹夹紧装置置、夹具具体等（1）钻模的的主要类类型1）固定式式钻模——加工孔精精度高2）回转式式钻模——围绕某一一轴线分分布的轴轴向或径径向孔系系3）移动式式钻模——钻工件同同一表面面上的多多孔，孔孔径≤10mm4）翻转式式钻模——加工小工工件不同同表面上上的孔，，重≤100N5）盖板式式钻模——无夹具体体，结构构简单，，轻便，，大件上上孔加工工，夹具具重≤100N。6）滑柱式式钻模——通用可调调夹具，，结构简简单、方方便、制制造周期期短，应应用广（2）钻套及及钻模板板1）钻套——引导刀具具——保证位置置精度，，提高系系统刚度度分为：标标准钻套套——固定钻套套、可换换钻套和和快换钻钻套特殊钻套套——小孔距钻钻套、加加长钻套套、斜面面钻套钻套高度度H——大，导向向好，刀刀具刚度度提高，，精度高高，但磨磨损加剧剧H=(1～2.5)d排屑空间间h———大，排排屑方便便，导向向性能差差，精度度降低铸铁h=(0.3～～0.7)d；；钢件件h=(0.7～1.5)d；要要求高高h=02）钻模模板———安装钻钻套，确确保钻套套正确位位置①固定式式钻模板板——连连体式、、装配式式或焊接接式———结构简简单，精精度高②铰链式式钻模板板——间间隙，精精度较低低——工工件装卸卸方便③分离式式钻模板板——可可拆卸的的，费事事，精度度低（3）分度装装置——按一定角角度或一一定距离离加工一一组表面面组成：固固定部分分、可动动部分、、分度对对定机构构、锁紧紧机构分度方式式：回转转分度、、直线移移动分度度1）分度对对定机构构——组成：分分度盘和和对定销销轴向分度度——结构紧凑凑，应用用广径向分