钻削和镗削工艺

关于钻削和镗削工艺第1页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三

一、钻削加工方法

1、钻削——用钻头或扩孔钻在工件上加工孔的方法。包括用钻头在实体材料上加工孔的钻孔和用扩孔钻扩大已钻出（或制出）孔孔径的扩孔。工件固定不动，刀具随主轴旋转并沿轴向运动。主运动：钻头或扩孔钻的回转运动。进给运动：钻头或扩孔钻沿自身轴线方向的移动。§3－1钻削工艺装备第2页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三2．钻床的主要工作内容钻孔扩孔铰孔攻螺纹锪孔刮平面第3页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三二、钻床

台式钻床Z4012

立式钻床Z525

摇臂钻床Z3040钻床是孔加工机床，用以加工工件上单个或多个孔。第4页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三台式钻床

机头升降手柄

V带轮头架锁紧螺母主轴进给手柄锁紧手柄底座立柱紧固螺钉电动机台式钻床

第5页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三立式钻床

底座工作台主轴进给箱主轴箱电动机立柱立式钻床

第6页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三摇臂钻床

立柱座立柱摇臂主轴工作台底座第7页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三三、钻削刀具

钻削刀具又称孔加工刀具。根据所加工孔的形状、规格、精度等要求，孔加工刀具分为许多类型。

根据加工对象不同常分为两大类：一类是在实体材料加工孔的刀具，包括中心钻、麻花钻、深孔钻和扁钻等；另一类是对已有孔进行再加工，常用的刀具有扩孔钻、铰刀、镗刀和锪钻等。主要讨论麻花钻、群钻、扩孔钻和铰刀。第8页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三1、麻花钻（1）麻花钻的结构柄部：夹持部分，切削时用来传递转矩。工作部分：主要组成部分，包括切削部分与导向部分，起切削和导向作用。颈部：刀柄与刀体间的过渡部分，在麻花钻制造的磨削过程中起退刀槽作用。1－前面2－主切削刃3－后面4－横刃5－副切削刃6－副后面麻花钻的工作部分第9页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三锥柄麻花钻直柄麻花钻第10页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三（2）麻花钻的主要角度顶角2κr

前角γo

后角αo

侧后角αf

横刃斜角ψ

第11页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三（3）麻花钻的选用

加工范围：φ0.1～φ80㎜，常用的麻花钻是φ2～φ30㎜。麻花钻的材料：一般用高速钢W18Cr4V或W9Mo6V2制成，淬火后的硬度达HRC62～68。第12页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三（4）麻花钻的刃磨要求根据加工材料的材质，刃磨出正确的顶角2κr，钻削一般中等硬度的钢和铸铁时，2κr=116°～118°两条主切削刃必须关于轴线对称，即长度应相等，它们与轴线的夹角也应相等，主切削刃应成直线后角应刃磨适当，以获得正确的横刃斜角ψ，一般ψ=50°～55°主切削刃，刀尖和横刃应锋利，不允许有钝口、崩刃麻花钻的刃磨

第13页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三用刃磨正确的麻花钻钻孔顶角不对称主切削刃长度不等顶角和刃磨长度不对称第14页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三2.群钻特点：利用标准麻花钻经过合理刃磨而成的高效率、高加工精度、强适应性、长寿命的新型钻头。在生产实践中，群钻钻型不断改进、扩展，现已形成一整套加工不同材料和适应不同工艺特性的钻型系列。第15页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三（1）标准群钻：“三尖、七刃、两种槽”三尖是由于磨出月牙槽，主切削刃形成的三个尖；七刃是两条外直刃、两条圆弧刃、两条内直刃、一条横刃；两种槽是月牙槽、单边分屑槽。第16页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三第17页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三钻铸铁的精孔群钻第18页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三钻黄铜的群钻钻薄板的群钻第19页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三3、扩孔、锪孔与铰孔（1）扩孔扩孔——用扩孔工具扩大工件孔径的加工方法。常用工具：麻花钻和扩孔钻。

按切削部分材料：高速钢扩孔钻和硬质合金扩孔钻。按柄部结构：直柄和锥柄之分。第20页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三高速钢扩孔钻硬质合金扩孔钻套装式扩孔钻第21页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三扩孔钻的特点：1）扩孔钻的加工余量小，主刀刃短，容屑槽浅，齿数比麻花钻多。所以扩孔钻的导向性好，刚性好，切削平稳。2）扩孔钻加工后，孔的精度可达IT10～IT11级，表面粗糙度为Ra3.2～6.3μm。3）直径10～32㎜的扩孔钻常做成整体式；直径23～80㎜的扩孔钻常做成套装式的。第22页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三（2）锪孔

锪削——用锪钻或锪刀刮平孔的端面或切出沉孔的方法。

锪孔——用锪削方法加工平底或锥形沉孔。常见锪钻

锪孔

第23页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三（3）铰孔

铰孔——用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和减小其表面粗糙度值的方法。

铰孔一般在孔径半精加工（扩孔或半精镗）后，用铰刀进行。按孔的精度要求不同，铰孔可由一次铰削完成，或分粗铰、精铰两次完成。

铰孔的尺寸精度可达IT9～IT6，表面粗糙度Ra值为1.6～0.4μm。铰孔

第24页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三铰刀工作部分：由引导锥、切削部分和校准部分组成。引导锥便于铰削开始时将铰刀引导入孔中，并起保护切削刃的作用。切削部分是承担主要切削工作的一段锥体。校准部分分圆柱和倒锥两部分，圆柱部分起导向、校准和修光作用，也是铰刀的备磨部分；倒锥部分起减少摩擦和防止铰刀将孔径扩大的作用颈部：在铰刀制造和刃磨时起空刀作用柄部：铰刀的夹持部分，铰削时用来传递转矩，有直柄和锥柄（莫氏标准锥度）两种铰刀

第25页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三手用铰刀第26页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三机用铰刀第27页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三铰刀的种类分类结构特点与分类按使用方法手用铰刀柄部为方榫形，以便铰杠套入。其工作部分较长，切削锥角较小机用铰刀工作部分较短，切削锥角较大按结构整体式圆柱铰刀用于铰削标准直径系列的孔可调式手用铰刀用于单件生产和修配工作中需要铰削的非标准孔按外部形状直槽铰刀用于铰削普通孔

锥铰刀1:10用于铰削联轴器上与锥销配合的锥孔莫氏锥度用于铰削0～6号莫氏锥孔1:30用于铰削套式刀具上的锥孔1:50用于铰削圆锥定位销孔螺旋槽铰刀用于铰削有键槽的内孔按切削部分材料高速钢铰刀用于铰削各种碳素钢或合金钢硬质合金铰刀用于高速或硬材料的铰削第28页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三铰刀的特点：1）铰刀齿数多，导向性好，容屑槽浅，刚性好，切削平稳。2）铰刀有较宽的刃带（对孔壁的挤压作用大），所以孔的精度可达IT6～IT8级，表面粗糙度为Ra0.4～1.6μm。3）A型铰刀用于在机床上铰削普通材料及难加工材料的孔。B型铰刀可以改善排屑情况，使切削平稳。第29页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三四、典型钻床夹具分析第30页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三第31页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三分析：该夹具采用了快换垫圈和螺母夹紧工件，夹紧机构简单且夹紧可靠。钻完一个孔后，翻转90°再钻另一个孔。此夹具适合于中、小批量生产。第32页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三钻孔——用钻头在实体材料上加工孔的方法。单件、小批量生产，常采用划线钻孔的方法批量较大或孔的位置精度要求较高时，需用夹具（钻模）保证孔的位置和提高生产效率钻削较深的孔，要经常退出钻头，排除切屑，并进行充分冷却与润滑，为防止因切屑阻塞而扭断钻头，还应采用较小的进给量钻孔

一、钻孔§3-2钻削加工第33页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三1．钻削用量的选择

切削速度vc

进给量f

背吃刀量αp

第34页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三

切削速度vc

d——麻花钻直径，mmn——麻花钻转速，r/minm/min第35页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三

进给量f

进给量——钻削时麻花钻每回转一转钻头与工件在进给运动方向（麻花钻轴向）上的相对位移，单位为mm/r。麻花钻有两条切削刃（两个刀齿），其每齿进给量fz（单位为mm/z）为进给量f的一半：第36页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三

背吃刀量αp

一般指工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离。钻孔时的切削深度为麻花钻直径的一半，即：第37页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三钻削用量选择的基本原则是：在允许范围内，尽量选择较大的进给量f，当f受到表面粗糙度和钻头刚度的限制时，再考虑较大的切削速度Vc。第38页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三2．钻头的装夹钻头（麻花钻）刀柄部分的结构分有直柄和锥柄。直柄钻头需用带锥柄的钻夹头夹紧，再将钻夹头的锥柄插入钻床主轴的锥孔中。如果钻夹头的锥柄不够大，可套上过渡用钻套后再插入主轴锥孔中锥柄钻头若其锥柄规格与钻床主轴锥孔规格相符，可将钻头锥柄直接插入主轴锥孔中，如不相符时也可加用钻套钻头的装夹

第39页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三钻夹头钻套第40页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三（1）钻削为粗加工，其加工经济精度等级为IT13～IT11，表面粗糙度Ra值为50～12.5μm。一般用作要求不高的孔的加工或高精度孔的预加工。（2）钻头不像单刃刀具那样很容易弯曲。会出现孔线偏斜、孔径扩大、不圆等问题。（3）金属切除率较高。（4）钻孔的表面粗糙度Ra值较大（5）冷却条件差，切削温度高，影响加工速度，生产率低。3．钻削的工艺特点第41页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三4、钻孔的方法1）钻孔前：检查工件加工孔的位置和钻头刃磨是否正确；钻床转速是否合理；2）起钻时：先打样冲眼，再钻出一个浅坑，观察钻孔的位置是否正确，达到要求即可压紧工件继续钻孔；3）选择合适的进给量，以免造成钻头折断或发生事故；4）选择合适的切削液，以延长钻头寿命和改善加工孔的表面质量。第42页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三（1）钻通孔在孔将要被钻透时，进给量要减小，可将自动进给变为手动进给，以避免钻头在钻穿的瞬间抖动，出现了“啃刀”现象，影响加工质量，损坏钻头，甚至发生事故。（2）钻盲孔（不通孔）钻盲孔要注意掌握钻孔深度，以免将孔钻深出现质量问题。控制钻孔深度的方法有：调整好钻床上深度标尺挡块，安置控制长度量具或用划痕作标记。（3）钻深孔当钻孔深度超过孔径的3倍时，即为深孔。钻深孔时要经常退出钻头及时排屑和冷却，否则容易造成切屑堵塞或使钻头切削部分过热，导致钻头加快磨损甚至折断，影响孔的加工质量。第43页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三

（4）钻大孔直径超过30㎜的孔应分成两次钻削，即第一次用（0.50～0.77）D的钻头先钻，然后再用所需直径的钻头将孔扩大到所要求的直径。分两次钻削，既有利于钻头的使用（负荷分担），也有利于提高钻孔的质量。（5）在圆柱形工件上钻孔可用定心工具或90°角尺找正后钻孔。（6）在斜面上钻孔可先在斜面上钻孔处铣一小平面或用錾子錾一小平面，然后钻孔，也可用圆弧刃多能钻钻出。（7）在薄板上钻孔钻头必须按薄板群钻几何角度和形状进行刃磨。当孔快钻穿时，要及时停止进给，用锤子将未切掉部分敲打下来。

第44页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三

钻孔时应加切削液，以降低切削温度，提高切削精度。钻削钢件时一般使用机油作切削液，但为提高生产效率则更多地使用乳化液；钻削铝件时，多用乳化液、煤油；钻削铸件时则用煤油。第45页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三二、扩孔定义：用扩孔钻对工件上原有的孔进行扩大的加工方法。背吃刀量：аP=(D—d)/21、扩孔的特点：（1）扩孔钻无横刃，避免了横刃切削所引起的不良影响；（2）背吃刀量较小，切屑易排出，不易擦伤工件表面；（3）扩孔钻强度高，齿数多，导向性好，切削稳定，可使用较大的切削用量，一般为钻孔的1.5～2倍，切削速度约为钻孔的1/2倍，提高了生产效率。（4）加工质量高，公差精度可达到IT9～IT10；常作为孔的半精加工及铰孔前的预加工。第46页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三2.扩孔的注意事项：（1）多用于成批大量生产；（2）用麻花钻扩孔，扩孔前钻孔直径为0.5～0.7倍的要求扩孔；用扩孔钻，扩孔前钻孔直径为0.9倍的要求扩孔；（3）钻孔后，在不改变钻头与机床主轴相互位置的情况下，应立即换上扩孔钻进行扩孔，使钻头预扩孔钻的中心重合，保证加工质量。第47页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三三、铰孔1.定义：用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以获得较高尺寸精度和较小表面粗糙度值的方法。精度：可达到的公差等级为IT9~IT6。第48页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三铰削用量（1）进给量f

铰削钢件时，取f=0.13～0.33㎜/r；铰削铸铁时，取取f=0.4～1.6㎜/r。（2）铰削速度v

一般用高速钢刀具铰削钢件，切削速度可取1～6m/min，铰削铸铁工件时，切削速度取4～6m/min；用硬质合金铰刀铰削铸铁件时，切削速度一般为3～10m/min；铰削钢件时速度比铸铁件要高些。（3）铰削余量αP—应考虑考孔径大小、材料软硬、尺寸精度、表面粗糙度要求、铰刀类型及加工工艺等多种因素合理选用。一般粗铰余量为0.13~0.33㎜，精铰余量为0.03~0.13㎜。第49页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三2.铰孔时注意事项铰孔主要出现的问题是铰削后被加工孔径扩大和表面质量到不到要求。为此在铰孔时要注意以下事项：（1）合理选择铰削用量。（2）要控制铰削后孔径的扩大量和收缩量。（3）要保证铰刀轴线与所加工孔轴线重合。（4）要防止铰刀主刀刃和圆柱刃带的径向振摆过大或其他原因产生的振动。（5）精铰前要通过扩孔保证底孔精度，从而保证精铰质量。第50页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三3．工件的装夹孔径较小的小型工件一般采用平口钳装夹、钻孔孔径较大，工件应使用压板、V形块、螺栓等装夹专用夹具（钻模）装夹工件的装夹

第51页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三用压板夹紧第52页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三用V形块定位、压板夹紧第53页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三专用夹具装夹第54页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三1－钻套2、5－钻模板3、7－工件4－挡块

6－弓形架8－夹具体第55页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三§3－3镗削工艺装备

一、镗削加工

1.概述镗削加工主要是用镗刀镗削工件上铸出或已粗钻出的孔。机床加工时的运动与钻床类似，但进给运动则根据机床类型和加工条件不同，由刀具或者工件完成。除镗孔外，大部分镗床还可以进行铣削、钻孔、扩孔、铰孔等工作。镗削是镗刀旋转作主运动，工件或镗刀作进给运动的切削加工方法。镗削时，工件被装夹在工作台上，并由工作台带动作进给运动，镗刀用镗刀杆或镗刀盘装夹，由主轴带动回转作主运动。第56页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三2．镗床的主要工作内容用主轴安装镗刀杆镗不大的孔用平旋盘上镗刀镗大直径孔用平旋盘上径向刀架镗平面第57页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三钻孔用工作台进给镗螺纹用主轴进给镗螺纹第58页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三二、镗床的分类和用途1－主轴箱2－主立柱3－主轴4－平旋盘5－工作台6－上滑座7－下滑座8－床身9－镗刀杆支承座10－尾立柱卧式镗床第59页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三立式镗床第60页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三

坐标镗床1—工作台2—横梁3，6—立柱4—顶梁5—主轴箱7—主轴8—床身第61页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三

精镗床1—左主轴头2—工作台3—右主轴头第62页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三1.金刚镗床金刚镗床是一种高速精密镗床。因初期采用金刚石镗刀而得名，后已广泛使用硬质合金刀具。这种镗床的工作特点是主轴短粗、刚度好，切削速度很高（600～800米/分），而吃刀量和进给量很小，所以可加工出很高精度的表面质量（Ra=0.08～1.23μm）和加工精度（孔径精度一般为IT6～IT7级，圆度公差大约为0.3～3μm）的工件，在孔的精密加工中得到广泛应用。第63页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三

金刚镗床的种类很多,按布局形式可分为单面、双面和多面的;按主轴的配置可分为卧式、立式和倾斜式;按主轴数量可分为单轴、双轴和多轴的。这种镗床常配以专用夹具和刀具,组成专用机床,进行镗孔、钻孔、扩孔、倒角、镗台阶孔、镗卡圈槽和铣端面等工作，所以常用于批量或大批量生产。第64页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三2.坐标镗床坐标镗床，具有精密坐标定位装置，用于加工高精度孔或孔系的一种镗床。在坐标镗床上还可进行钻孔、扩孔、铰孔、铣削、精密刻线和精密划线等工作，也可作孔距和轮廓尺寸的精密测量。

按其布局分类：单柱、双柱和卧式三类第65页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三3.卧式镗床卧式镗床是主轴水平布置、主轴箱能沿前立柱导轨垂直移动的镗床。除扩大工件上已铸出或已加工的孔外，卧式镗床还能铣削平面、钻削、加工端面和凸缘的外圆，以及镗螺纹等，是应用最广的一种镗床，主要用在单件小批生产和修理车间，加工孔的圆度误差不超过5微米，表面粗糙度为Ra0.63～1.25微米。卧式镗床的主参数是主轴直径。卧式镗床特别适合用于大型、复杂、精度要求较高箱体类零件孔系的加工。第66页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三三、镗削刀具

镗削的刀具应用范围非常广，可在镗床上镗孔、也可用于车、铣、钻等。镗孔的精度可达IT6～IT11,表面粗糙度可达Ra0.8～6.3μm。镗刀的种类很多，按切削刃数量分为单刃镗刀和多刃镗刀。第67页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三1.单刃镗刀普通单刃镗刀微调式镗刀第68页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三单刃镗刀的外形和结构第69页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三

特点：（1）适应性广，灵活性大，可用于粗加工、半精加工或精加工。（2）预加工孔有轴线歪斜或有不大的位置偏差时，用单刃镗刀镗孔可以进行找正。（3）单刃镗刀刚度差，只有一个切削刃参与工作，生产率较低。（4）刀具的主偏角Kr=60°～90°，粗镗取60°～73°精镗取90°。第70页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三2.双刃镗刀双刃固定镗刀双刃浮动镗刀第71页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三尺寸固定双刃镗刀第72页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三尺寸可调节浮动双刃镗刀1－螺钉2－偏心销3－镗刀杆4－内六角螺钉5－镗刀片6－端盖第73页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三

特点：（1）消除了径向力对镗杆的作用而造成加工孔的误差。（2）所镗孔的孔径尺寸及形状精度由镗刀保证。（3）两面刀刃上都具有修光刃，能增大进给量，减小孔的表面粗糙度值。（4）刀片及镗杆制造困难，成本较高。第74页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三四、典型镗床夹具分析第75页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三一、在镗床上常用的装夹方法（1）工件在镗床工作台上装夹

当被加工孔的中心线与基准平面平行时，可将工件用压板、螺栓固定在镗床工作台上。

当被加工孔的中心线与基准平面平行时，可将工件用压板、螺栓固定在镗床工作台上。§3-4镗削加工第76页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三（2）工件在角铁上装夹

当被加工孔的中心线与基准平面垂直时，则可在工作台上用角铁（弯板）装夹工件。1-压板2-工件3-被加工孔4-工作台5-角铁第77页，讲稿共87页，2023年5月2日，星期三（3）工件用镗模装夹

在成批生产中，对孔系的镗削常将工件装夹于镗床夹具（镗模）内，以保证孔系的位置和跳动公差，提高生产率。工件用镗模装夹1-主轴2-万向接头3-镗杆4-工件5-镗模万向接头放大示意图第78页，讲稿共8