机械行业制造业-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。

横刃角度——横刃是两个后刀面的交线，其长度为bψ。横刃角度包括横刃斜角ψ，横刃前角γoψ和横刃后角αoψ。横刃斜角ψ为在钻头端平面内投影的横刃与主切削刃之间的夹角，它是刃磨后刀面时形成的。

由于标准麻花钻在结构上存在着很多问题，在使用时常常进行修磨，以改变标准麻花钻切削部分的几何形状，改善其切削条件，提高钻头的切削性能。二、钻削过程特点及钻削用量1、钻削过程特点 刀具刚性差，排屑困难，切削热不易排出2、钻削用量（1）钻削深度ap它是钻头的半径

（2）进给量f和每刃进给量af钻头（或工件）每转一转，钻头在进给方向相对于工件的位移量称进给量f(mm/r)。由于麻花钻有两个刀齿（即Z=2），故每个刀齿的进给量为af=f/2(mm/z)（3）钻削速度Vc钻削速度指钻头外径处的主运动线速度（m/min）三、其他钻头1、群钻：三尖七刃锐当先，月牙弧槽分两边，一侧外刃开屑槽，横刃磨得低窄尖2、可转位浅孔钻3、错齿内排屑深孔钻4、单刃外排屑深孔钻（枪钻）5、喷吸钻四、扩孔钻

扩孔钻是用于对已钻孔进一步加工,以提高孔的加工质量的刀具,其加工精度可达IT10—IT11,表面粗糙度可达Ra6.3—3.2。

扩孔钻的刀齿比较多,一般有3—4个,故导向性好,切削平稳,由于扩孔余量较小,容屑槽较浅，刀体强度和刚性较好；

扩孔钻的主要类型有两种，即整体式扩孔钻和套式扩孔钻，其中套式扩孔钻适用于大直径孔的扩孔加工。§6-2铰刀和铰削加工铰孔之前，被加工孔一般需经过钻孔或经过钻、扩孔加工。一、铰削过程特点1、铰刀的结构

铰刀用于中、小尺寸孔的半精加工和精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。铰刀齿数多（6—12个），导向性好，芯部直径大，刚性好。铰削余量小，切削速度低，加上切削过程中的挤压作用，所以能获得较高的加工精度（IT6—IT8）和较好的表面质量（Ra1.6—Ra0.4um）。铰刀分为手用铰刀和机用铰刀两类。手用铰刀又分为整体式和可调式，机用铰刀分带柄的和套式。加工锥孔用的铰刀称为锥度铰刀。铰刀的基本结构如图所示2、铰削过程特点

铰刀的直径是指铰刀圆柱校准部分的刀齿直径，它直接影响到被加工孔的尺寸精度、铰刀的制造成本及使用寿命。 （1）铰削的加工余量一般小于0.1mm，铰刀的主偏角Kr一般小于45度，因此铰削时切削厚度ac很小，约0.01~0.03mm。 （2）铰削过程所采用的切削速度一般都较低，因而切削变形较大。 （3）在切削液润滑作用下，切削刃的钝圆部分只在加工表面上润滑，使工件表面受到熨压作用，熨压后已加工表面发生弹性恢复。

铰孔时，应根据工件材料、结构和铰削余量的大小，综合分析决定切削液的使用。二、铰刀的结构参数1、直径及公差铰刀是定尺寸刀具，直径及其公差的选取主要取决于被加工孔的直径及其精度。同时，也要考虑铰刀的使用寿命和制造成本。

铰刀的公称直径是指校准部份的圆柱部份直径，它应等于被加工孔的基本尺寸，而其公差则与被铰削孔的公差、铰刀的制造公差、铰刀磨耗量和铰削过程中孔径的变形性质有关。铰刀的齿槽形式有直线型、折线型和圆弧型三种。

铰刀的齿槽方向有直槽和螺旋槽两种。§6-3镗刀和镗削加工一、镗削加工的特点1、可以加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件上的直径较大的孔，特别是有位置精度要求的孔和孔系。2、镗削加工灵活性大，适应性强。在镗床上除加工孔和孔系外，还可以车外圆、车端面、铣平面。镗孔可以较正孔的位置。镗孔可在镗床上或车床上进行。在镗床上镗孔时，镗刀基本与车刀相同，不同之处是工件不动，镗刀在旋转。镗孔加工精度一般为IT9—IT7，表面粗糙度为Ra6.3—0.8mm。3、镗削加工操作技术要求高，生产率低。 二、镗刀的类型及应用 按切削刃数量可分为单刃镗刀、双刃镗刀和多刃镗刀。按工件的加工表面可分为通孔镗刀、盲孔镗刀、阶梯孔镗刀和端面镗刀。按刀具结构可分为整体式、装配式和可调式。

a.单刃镗刀

b.多刃镗刀:①两端都有切削刃,工作时可消除径向力对镗杆的影响,工件的孔径尺寸与精度由镗刀径向尺寸保证.②多采用浮动连接结构,可减少镗刀块安装误差及镗杆径向跳动所引起的加工误差.③孔的加工精度可达IT6-IT7,Ra达0.8μm. §6-4镗床和钻床 一、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：

a.卧式镗床

b.坐标镗床：是一种高精度的机床。主要特点：具有坐标位置的精密测量装置。

c.金刚镗床：一种高速精密镗床。主要特点：vc很高，ap和f很小，加工精度可达IT5--IT6.Ra达0.63--0.08μm二、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： a.立式钻床：适用于中小工件的单件，小批量生产 b.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） c.台式钻床：小型钻床，常安装在台桌上，用来加工直径<12mm的孔。 d.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§6-5钻削夹具和镗床夹具 一、钻削夹具 组成：钻套、钻模板、定位元件、夹紧装置、夹具体等 （1）钻模的主要类型

1）固定式钻模——加工孔精度高

2）回转式钻模——围绕某一轴线分布的轴向或径向孔系

3）移动式钻模——钻工件同一表面上的多孔，孔径≤10mm

4）翻转式钻模——加工小工件不同表面上的孔，重≤100N 5）盖板式钻模——无夹具体，结构简单，轻便，大件上孔加工，夹具重≤100N。

6）滑柱式钻模——通用可调夹具，结构简单、方便、制造周期短，应用广 （2）钻套及钻模板

1）钻套——引导刀具——保证位置精度，提高系统刚度 分为：标准钻套——固定钻套、可换钻套和快换钻套 特殊钻套——小孔距钻套、加长钻套、斜面钻套 钻套高度H——大，导向好，刀具刚度提高，精度高，但磨损加剧

H=(1～2.5)d

排屑空间h——大，排屑方便，导向性能差，精度降低 铸铁h=(0.3～0.7)d；钢件h=(0.7～1.5)d；要求高h=0 2）钻模板——安装钻套，确保钻套正确位置 ①固定式钻模板——连体式、装配式或焊接式——结构简单，精度高 ②铰链式钻模板——间隙，精度较低——工件装卸方便 ③分离式钻模板——可拆卸的，费事，精度低 （3）分度装置——按一定角度或一定距离加工一组表面 组成：固定部分、可动部分、分度对定机构、锁紧机构 分度方式：回转分度、直线移动分度

1）分度对定机构——组成：分度盘和对定销 轴向分度——结构紧凑，应用广 径向分度——转角误差小——分度精度高

2）分度盘和分度销 ①分度盘——轴向开孔，或径向开槽 圆孔——圆销；圆孔——菱销；锥孔——锥销； 圆孔——斜面圆销；钢珠——小锥穴 矩形槽盘；单斜面槽盘；双斜面槽盘；齿形槽盘 ②对定销——手动、机动、自动 常用机构：钢球对定机构、手动直拉式对定销、齿轮齿条对定销 二、镗床夹具 组成：镗模底座、镗模支架、镗套、镗杆、定位、夹紧装置等 导向形式：双支承镗模、单支承镗模、无支承镗模 （1）镗床夹具的实例 （2）镗套——固定式镗套和回转式镗套

1）固定式镗套——尺寸小，简单，精度高，易磨损——用于低速镗孔

2）回转式镗套——滑动式和滚动式—减少磨损——适合于高速镗孔

（3）镗床夹具上的其他结构

1）找正面——精度要求高——窄长找正面——百分表找正

2）镗杆的引进结构

3）镗模支架——足够的刚性稳定性，加强筋，不受力

4）镗模底座——田字格加强筋

5）浮动接头——与主轴浮动联接教師專業發展評鑑

推動策略姚素蓮一、學校擁有發展課程的決定權：我們如何決定？課程決定的信心多大？課程決定規準是主觀？客觀？專業？隨意？檢視課程理論與學校現場二、教師自主決定：１.課程設計２.教學實施３.學生輔導４.教學評量５.班級經營教師的專業知能如何？

三、教師專業表現１.建構學校課程、教材２.靈活有效啟發學生３.培養學生帶著走的能力四、教師專業自主的省思１.教師自主VS.專業提升２.自主衝突VS.專業判斷３.判斷標準VS.衝突、和諧４.職場現象VS.專業知識五、評鑑為溝通與協商的歷程推動策略宣導→溝通→實作

↑↓培訓檢討評鑑回饋←結果運用←人員

實用正當可行具體壹、宣導一、對象：行政人員、教師、家長二、教師專業發展需求日殷三、評鑑的本質與目的是為教師專業發展四、試辦是找可行性和發現執行問題五、學校對教師專業發展評鑑提供支持六、試辦的選擇權在學校和教師七、並非為解決不適任教師八、試辦期程自９５年～９８年有補助經費，加速學校本位發展貳、溝通一、澄清疑慮１.與不適任教師、考績..等脫鉤２.是教師專業形象的重塑二、透過對話建立互信三、評鑑計劃回歸學校本位四、實施計畫、配套措施、支持系統同步規劃實施計畫含：（一）評鑑內容：１.課程設計與教學２.班級經營與輔導３.研究發展與進修４.敬業精神與態度（二）評鑑人員（三）評鑑方式（四）評鑑時程（五）評鑑結果的運用五、引領教師了解評鑑指標意涵＊評鑑指標可自訂，亦可參考已研發之規準評鑑人員在評鑑時，以所列規準和項目為依據。工具若有錯誤，結果必打折。好的工具應符合：1.教育現場需求2.有效評量出所要達到的目標。參、實作一、掌握回歸教學現場，化評鑑於無形的原則二、輔導建置教學檔案三、擬訂實用可行的評鑑方式四、開發簡易具體的評鑑工具一、掌握回歸教學現場，化評鑑於無形的原則1.全面宣導。自願參與鼓勵參與全面參與。2.成立評鑑推動委員會，討論評鑑計劃。3.透過工作坊(讀書會)方式詮釋評鑑規準、內涵、示例..等。4.經由討論決定評鑑模式、工具..等二、輔導建置教學檔案教育專業被挑戰！專業的尊嚴－是贏來的，而非爭來的.

專業的權威－是來自別人的肯定，而非自我的認定.建置教學檔案是展現教師專業能力簡易、具體的措施教學檔案的定義一、教師是教學檔案的主體二、教學檔案的要項是有系統的、有結構的三、教學檔案的內容是反省與對話的歷程四、教學檔案的目的是促進教學專業發展教學檔案含一、教學目標與教學理念之陳述二、檔案計畫與組織三、課程的計畫四、作業的樣本（含對作業的解說與標題）五、師生的互動情形六、學習成就記錄七、個人的成長及反省八、他人的回饋及建議九、自我專業成長的記錄十、對檔案的評述三、實用可行的評鑑方式:(一).對話(二).審閱教學檔案(三).教室觀察(四).教學計畫(五).作業調閱對話訪談模式有:1.非正式訪談2.導引式訪談3.標準化開放式訪談4.封閉式訪談(一).對話說明目的→使參與者感到輕鬆→促使人際互動1.要有議題.2.對話內容要有準備.3.論述要有辯証,勿淪於各抒己見.訪談要領1.確認錄音(錄影)正常運作2.一次只問一個問題3.過程保持中立4.鼓勵多發表意見5.紀錄時不忘注意受訪者表情6.順利移轉主題訪談方法與發問技巧

1.選取符合主題需要人員.2.先談事實的問題,再談爭論性問題.3.先討論現況,再討論過去或未來的事4.讓受訪者自由發揮感覺.對話(訪談)1.以開放性問題引起討論問題.如:您以為目前的教學環境如何?2.激發與會者提出不同想法.如:我不認為有那麼糟,您以為呢?3.達到初步共識後:引入更深入討論.如:我們可以怎麼做?4.討論離題時,需回到主題.5.盡量不要過度贊同與會者意見.6.盡量不發表個人意見.7.錄音或即時紀錄要點.(二).審閱教學檔案評量要項一.檔案目錄二.個人專業背景三.課程教學設計與省思四.學習成果評量五.班級經營與輔導六.個人專業成長*注意事項1.不論是教師成長或學生作品樣本均須同一教學單元,其因為:a.能真正深入教學整體的各細部,有效協助教師反思與專業成長.b.一次一個單元不會造成過度負擔較易引導教師分析反省自己.2.簡要解釋每一個作品內容的標題和註解3.對教學及作品反省思考.4.檔案內容要逐年更改.屬直接觀察教學行為、察看環境與設備,以了解實際行為、環境現況的方法.含:1.教學環境佈置.2.學習形式組織.3.師生互動.4.靜態文件資料.如:教師檔案、學習檔案、作業、會議記錄.(三).教室觀察:教室觀察方法:1.準備紀錄單／檢核表.2.觀察並紀錄每一項的行為或存在事實.3.可同時紀錄次數、人數,以符合程度、量化依據.4.留意紀錄單未載之行為或情形.5.簡單紀錄行為發生或事物存在之現場環境.6.觀察次數要足夠,避免斷章取義.教室觀察注意事項:一.要蒐集具有代表性的事實資料,不必蒐集全部資料二.掌握新發現問題,並進一步蒐集相關資料以為驗證三.有效運用時間:1.觀察教師教學與學生學習2.與學生晤談

3.觀察對象要廣泛,觀察要完整a.觀察課外活動情形b.查閱評鑑與績效管理情形c.分析學生近期表現資料d.分析特殊學生學習紀錄4.把重點擺在影響學生表現的原因(四).教學計畫一.教學目標1.掌握教材內容~能連結舊經驗與新概念.2.設計教學方案~依據教學目標設計教學活動並提供切合教學目標的補充教材.3.系統呈現教材二.活用教學策略~善用不同教學方法；善於發問.三.善用評量回饋~評估學習表現提供回饋與指導.

(五).作業調閱1.作業內容要項分布是否平均?2.學生作業品質.3.教師批閱是否適切~批閱的時間、方式進度、評語..等等作業訂正是否追蹤?四、開發簡易具體的評鑑工具1.課程計畫編寫自我檢核表2.課程計畫編寫課發會檢核表3.教學檔案建置指標檢核表4.教學環境佈置檢核表5.教室觀察表6.班級經營表現(檢核表)教室觀察量表1.教室管理技巧2.維持適當的教室行為3.集中並維持學生的注意力4.提供學生複習與練習的機會5.展現發問技巧6.呈現多種教學方式7.營造一個積極的教室氣氛8.促進正向的自我概念9.佈置積極教室環境教學效能教室觀察表一.學科教學能力1.導引學習方向2.清楚呈現教材3.運用多種教學技巧4.提供練習與回饋5.有效利用時間二.班級經營能力1.維持班級秩序2.鼓勵正向行為表現3.實施生活教育4.表達清晰5.板書適當6.正向的師生互動教學效能教室觀察表臺北縣○○國小教師教學評鑑—「教室觀察」檢視表

基本資料授課教師（）老師學習領域（）學習領域授課班級（）年（）班教材來源□教科書（）版本□其他

教學日期

年月日時分觀察者指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議1瞭解學校課程計畫的內涵□持續參與領域課程計畫□徹底執行彈性學習課程□設計校本課程相關主題與活動設計□規劃補救或銜接教學□自編教材或學習單□教學札記□□2瞭解學校課程的架構□了解學校願景□了解校本課程主題□參與教科書評選□了解重大大議題融入領域教學□□□□□□

指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議3參與學校課程的發展□參與課程發展小組的座談、研討□與行政人員、教師意見交流、對話□學校課程地圖充分運用□積極參與學年（班群）、班親會會議□學生課程活動紀錄□教學札記□

4分析可運用的教學資源□思賢公園□文化藝術中心□新莊運動公園□署立台北醫院□大眾廟□慈祐宮□廣福宮□文昌祠□新莊老街□傳統行業□導護商店□自然公園

5研擬適切的教學計畫□教學計畫設計週延□活動安排與學校行事曆相結合□運用家庭聯絡簿進行個別輔導□注意學生學習經驗□流暢的教學歷程

6編選適切的教學材料□教材與學生身心發展相合□採用教科書版本經過分析、整理□社區資源融入教材□教學材料與學生生活經驗相融合□

指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議7規劃適切的學習評量□筆試□口試□表演□實作□自我評量□小組討論□實踐□同儕互評□

8編選適當的評量工具□文字描述的□圖畫的□量化的測驗□檔案記錄的評量□口語的評量□□□□□

指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議9.營造有利於學習的情境□配合教學單元佈置教室□佈置欄分類呈現□佈置欄內物品沒有掉落□掃除用具排列整齊□粉筆槽整理乾淨□黑板只呈現該單元內容□學生桌面整潔□學生抽屜不雜亂□教師桌面整齊□桌椅排放整齊□公物維修良好□打開窗戶讓教室光線充足、通風□美化、綠化教室□教室內外保持整潔□維護教室內設備如CD收錄音機、電視、錄放影機等清潔。□上課秩序良好□□

指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議10.建立有助於學習的常規□準時上、下課□學生秩序井然有序□學生學習氣氛熱絡□師生互動頻繁□學生對教師問題樂意回答□學生學習態度認真□學生對課程有興趣□學生穿著整齊□教師說話語調自然□教師說話語詞合適、比喻恰當□教師教學態度自然、舉止適合□教師穿著得體□眼神關愛全班□表情□以手勢動作輔助表達□身體動作□儀態大方□模仿動作□幽默、滑稽動作□指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議11.積極落實班級學生輔導.□快樂的學習氣氛□良好的教室常規□傾聽□讚美□口頭鼓勵□良性的師生互動□活絡的親師互動□和諧的同儕互動□適才適性的原則□鼓舞團隊士氣□公開獎勵□私下規勸□妥適規劃合作學習小組□肢體語言溫婉□晤談12.建立人力資源網絡與管理□班親會□親師懇談□家庭訪問□電話聯絡□聯絡簿聯絡□約談□通知書聯絡□E-Mail聯絡□由學生轉達□親職講座□□指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議13.善用教學媒體進行教學□自製教具□合製教具□多媒體使用：電腦結合電視、等□投影機使用□實物使用□網路資源□學術專書□雜誌資源□刊物資源□圖書館資源14.靈活運用多元的教學方法□講授法□問答法□討論法□比較法□練習教學法□欣賞教學法□角色扮演□價值澄清□問題解決□小組討論□合作學習□發現教學法□建構式教學法□創意思考教學法□編序教學法□精熟學習法□發現教學法□協同教學法指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議15.系統呈現學習單元的教材內容□簡介單元之重要性□資料蒐集整理□教學活動設計周延□□□□□□□16.熟練有效的教學技巧□講解□問答□討論□示範□參觀□訪問□表演□觀察□測量□紀錄□實驗□操作□角色扮演□分組報告□閱讀□資料蒐集□創作指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議17.實施多元化的學習評量□筆試□口試□表演□實作□作業□報告□資料蒐集整理□鑑賞□晤談□實踐□檔案評量□遊戲化評量□檢核表□軼事記錄法18.善用評量結果□進行語文補救教學□進行數學補