钳工技能实训校本教材 项目六 定距板的制作

项目六定距板的制作☆项目目标●学会钻孔、扩孔、锪孔和铰孔基本技法●学会钻头的刃磨技能☆项目内容及任务●完成钻孔、扩孔、锪孔、铰孔基本技法训练●完成钻头的刃磨●完成定距板制作工作任务☆任务给出完成如图6-1所示的定距板零件孔加工工作。通过本项目训练，掌握钻孔、扩孔、锪孔、铰孔的基本技法，并学会钻头的刃磨技术。图6—1定距板任务图形☆相关资讯1、钻孔1）钻孔设备与工具（1）台式钻床。台式钻床，简称台钻，小巧灵活，使用方便，结构简单，主要用于加工小型工件上直径d≤12mm的各种小孔。钻孔时，只要拨动进给手柄使主轴上下移动，就可实现进给和退刀。台钻的相关知识我们在本书项目一中已经进行了介绍，这里不再赘述。（2）立式钻床。简称立钻，与台钻相比刚度好、功率大，因此可钻削较大的孔，生产效率高、精度也高。一般适合在单件、小批量生产中加工中、小型的孔。其结构如图6-2所示。图6—2立式钻床（3）摇臂钻床。它适合加工一些笨重的大工件以及多孔工件的加工。摇臂钻床的相关知识我们在项目一中已经有所介绍，这里不再赘述。（4）麻花钻，如图6-3所示。麻花钻由高速钢材料制成，并经热处理淬硬。其由柄部、颈部、工作部分组成。图6—3钻头结构柄部。钻头的装夹部分，起传递动力的作用。柄部有直柄和锥柄两种，直柄传递力矩较小，一般用于d≤13mm的钻头上，锥柄可传递较大扭矩，一般用于d＞13mm的钻头上。颈部。是砂轮磨制钻头时供砂轮退刀用的，钻头的大小标记一般印制在颈部。工作部分。钻头的工作部分包括导向部分和切削部分。导向部分起引导钻削方向和修光孔壁的作用，是切削部分的备用部分。切削部分由两条主切削刃、一条横刃、两个前面和两个后面组成，主要用于钻削材料，如图6-4所示。图6-4钻头工作部分（5）钻夹头。钻夹头用于装夹直径在Ф13以内的直柄钻头。钻夹头柄部是圆锥面，可与钻床主轴内孔配合安装；它头部的三个爪可通过紧固扳手转动使其同时张开或合拢，如图6-5所示。图6-5钻夹头（6）普通钻头套。用于装夹锥柄钻头，钻头套有孔的一端安装钻头，另一端外锥面接钻床主轴内锥孔，如图6-6所示。图6—6普通钻头套（7）快换钻头套。采用快换钻头套换刀时，需要将滑套向上提起，钢珠受离心力作用而贴于滑套端部的大孔表面，从而使可换套筒不再受钢珠的卡阻，此时另一只手可把装有刀具的可换套筒取出，然后将另一个装有刀具的可换套筒装上去，放下滑套，两粒钢珠重新卡入夹头体一起转动。可换钻头套结构如图6-7所示。图6—7快换钻头套2）麻花钻的刃磨与修磨（1）钻头的刃磨钻头的刃磨直接关系到钻头切削能力的优劣、钻孔精度的高低、表面粗糙度值的大小等。因此，当钻头磨钝或在不同材料上钻孔要改变切削角度时，必须进行刃磨。一般钻头采用手工刃磨，主要刃磨两个主后刀面（两条主切削刃）。刃磨动作如图6-8所示，步骤如下：=1\*GB3①以习惯手为支点，拿稳钻头，另一只手轻握钻尾；=2\*GB3②钻头切削刃口水平贴靠砂轮水平处外缘，切削刃与砂轮外缘线的角度约为60°或略小一些（标准为58-59°）；=3\*GB3③钻头在顺时针方向旋转的同时钻尾向下压约10°角，进行刃磨；=4\*GB3④钻头一次旋转30°角或稍大一些，注意不要磨到另一切削刃，磨两三次；=5\*GB3⑤支撑点不变，将钻头旋转180°，用同样的方法刃磨另一切削刃；=6\*GB3⑥磨好后，将钻头垂直(使其自然下垂即可)，拿在手中，检查所磨的钻头是否以它的中心线对称；若不对称进行修磨；另外，横刃与切削刃的夹角应为50°－55°；=7\*GB3⑦磨好后，将钻头旋转模拟钻切时的状态进行检查，看有没有不妥处，若有再进行修磨。图6—8钻头刃磨动作在刃磨过程中，要随时检查角度的正确性和对称性。刃磨刃口时磨削量要小，随时将钻头浸入水中冷却，以防切削部分过热而退火。主切削刃刃磨后，一般采用目测的方法进行检验，主要作以下几方面的检查。=1\*GB3①检查顶角2φ的大小是否正确(1180±20)，两主切削刃是否对称、长度一致。检查时，将钻头竖直向上，两眼平视主切削刃。为避免视差，应将钻头旋转1800后反复观察几次，若结果一样，说明对称了。=2\*GB3②检查主切削刃外缘处的后角α0(80～140)是否达到要求的数值。=3\*GB3③检查主切削刃近钻心处的后角是否达到要求的数值。可以通过检查横刃斜角ψ(500～550)是否正确来确定。（2）钻头的修磨针对标准麻花钻存在的一些缺点，以适应钻削不同的材料、满足不同的钻削要求。通常对钻头的切削部分进行修磨，改善切削性能。=1\*GB3①修磨横刃，如图6-9(a)所示。修磨横刃主要是把横刃磨短，增大横刃处的前角。修磨后的横刃长度为原来长度的1/3～1/5，以减少轴向阻力和挤刮现象，提高钻头的定心作用和切削稳定性，一般5mm以上的钻头都要修磨横刃。钻头修磨后形成内刃，内刃斜角τ=200～300，内刃处前角γoτ=00～－150。=2\*GB3②修磨主切削刃，如图6-9（b）所示。修磨主切削刃主要是磨出第二顶角2φ0，即在外缘处磨出过渡刃，以增加主削刃的总长度，增大刀尖角εr，从而增加刀齿强度，改善散热条件，提高切削刃与棱边交角处的抗磨性，延长钻头使用寿命，减少孔壁表面粗糙度。一般2φ0=700～750，f0=0.2D。=3\*GB3③修磨棱边，如图6-9（c）所示。在靠近主切削刃的一段棱边上，磨出副后角α0’=60～80，棱边宽度为原来的1/3～1/2，以减少棱边对孔壁的摩擦，提高钻头的使用寿命。=4\*GB3④修磨前刀面，如图6-9（d）所示。将主切削刃和副切削刃的交角处的前刀面磨去一块，以减少此处的前角。在钻削硬材料时可提高刀齿强度，钻削黄铜时还可避免切削刃过分锋利而引起扎刀现象。=5\*GB3⑤磨出分屑槽，如图6-9（e）所示。在直径大于15mm的钻头都可磨出分屑槽。在两个后刀面上磨出几条相互错开的分屑槽，使原来的宽切屑变窄，有利于排屑，尤其适合钻削钢料。（a）（b）（c）（d）（e）图6—9钻头的修磨3）钻孔前的准备工作（1）钻孔前的工件划线按钻孔位置尺寸要求，划出孔的中心线，并打上中心样冲眼，再按孔的大小划出孔的圆周线。对钻削直径比较大的孔时，应划出几个大小不等的检查圆，如图6-10(a)所示，以便钻孔时检查并校正钻孔位置；当钻孔的位置精度要求比较高时，可直接划出以孔中心线为对称中心的几个大小不等方格，如图6-10（b）所示，作为钻孔的检查线。然后将中心样冲眼敲大，方便准确落钻定心。（a）检查圆（b）检查方格图6-10孔位置检查方法（2）工件的装夹=1\*GB3①平口钳装夹对于平整的工件采用平口钳装夹，钻孔直径大于8mm时，平口钳须用螺栓、压板固定。钻通孔时，工件下方应垫上垫铁，空出落钻部位，如图6-11所示。（a）平面钻孔（b）圆柱面钻孔图6—11平口钳装夹工件=2\*GB3②V形铁装夹对于圆柱形的工件或轴类零件采用V形铁装夹。钻孔时应使钻头轴心线位于V形铁的对称中心，如图6-12所示。（a）端面钻孔（b）圆柱面钻孔图6—12V型铁装夹=3\*GB3③压板装夹对钻孔直径比较大或不便用平口钳装夹的工件，可用压板夹持，如图6-13所示。图6—13压板装夹=4\*GB3④卡盘装夹方形工件钻孔，可采用四爪单动卡盘装夹，如图6-14所示；圆形工件端面钻孔用三爪自定心卡盘装夹，如图6-15所示。图6—14四爪单动卡盘图6—15三爪自定心卡盘=5\*GB3⑤角铁装夹对于底面不平或加工基准在侧面的工件，采用角铁装夹，如图6-16所示。图6—16角铁装夹=6\*GB3⑥手虎钳装夹在小型工件或薄板件上钻小孔时，用手虎钳装夹，如图6-17所示。图6—17手虎钳装夹（3）钻头的装拆=1\*GB3①直柄钻头装拆，见图6-18所示。图6-18直柄钻头装拆=2\*GB3②锥柄钻头的装拆，如图6-19所示。（a）钻头套（b）用钻头套装夹（c）用斜铁拆下钻头图6—19锥柄钻头装拆4）钻孔过程（1）试钻钻孔时先对准划线中心钻出浅坑，观察是否与划线圆周周线同心，准确无误后继续完成后续钻削工作。若钻出浅坑与划线圆周线不同心，对于偏移量较小的，可在试钻同时用力将工件向偏位的反方向推移，逐步借正；若偏移量较大，可在正方向上打上几个样冲眼，如图6-20（a）所示，或用錾子錾出几条小槽，如图6-20（b）所示，以减小此处的钻削阻力，达到借正目的；若钻削孔距要求比较高的孔时，两孔要边试钻边测量边借正，不可先钻好一个孔再来借正第二个孔的位置。（a）打样冲眼（b）錾削细槽图6—20起钻偏位校正（2）钻孔操作=1\*GB3①钻削通孔时，当孔快要钻穿时，应减小进给力，以免发生“啃刀”，影响加工质量和折断钻头。=2\*GB3②钻不通孔时，应按钻孔深度调整好钻床上的挡块、深度标尺或采用其他控制措施，以免钻的过深或深度不够，并注意退削。=3\*GB3③钻削深孔时，钻削深度达到钻头直径的3倍时，就应当将钻头退出排屑，并注意冷却润滑。=4\*GB3④钻削d≥Φ30mm的孔时，一般分两次进行：第一次用0.6~0.8倍孔径钻头钻底孔，第二次用所需直径的钻头钻削。=5\*GB3⑤钻削小于Φ1mm的小孔时，切削速度可选在2000~3000r/min以上，进给力小且平稳，不宜过大过快，防止钻头弯曲和滑移，应常退出钻头排屑，并加注切削液。=6\*GB3⑥在斜面上钻孔时，可采用中心钻先钻底孔，或用铣刀在钻孔处铣削出小平面，或用钻套导向等方法进行。5）钻孔安全生产要求（1）钻孔操作时不能戴手套，袖口要扎紧，女生戴帽子，头发装入帽内。（2）工件装夹要紧固，防止脱落飞出伤人。（3）开动钻床前，检查钻夹头钥匙是否已去除。（4）钻削产生的铁屑不能直接用手拿，长铁屑用铁丝钩子勾出，细小铁屑用刷子清理。（5）钻头没有停止转动，手不能靠近工件，应在钻床停车状态下，取出或检测工件；停止钻床时应让钻床自行停转，不能用手反向阻止，以防意外。2、扩孔扩孔是用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工，如图6-21所示。扩孔后尺寸精度可达到IT9~IT10级，表面粗糙度达到Ra6.3~3.2μm。扩孔的加工余量一般为0.2~4mm。扩孔的切削深度ap按下式计算：式中的D——扩孔后直径，mm；d——预加工直径，mm。实际生产中，一般用麻花钻代替扩孔钻使用，扩孔钻多用于成批大量生产，扩孔时的进给量为钻孔的1.5~2倍，切削速度为钻孔时的1/2。扩孔主要有以下注意事项：（1）扩孔多用于成批大量生产。小批量生产常用麻花钻代替扩孔钻使用，此时应适当减小钻头前角，以免扩孔时扎刀。（2）用麻花钻扩孔，扩孔前钻孔直径为0.5~0.7倍的需求孔径；用扩孔钻扩孔，扩孔前钻头直径为0.9倍需求孔径。（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，使钻头和扩孔钻的中心重合，保证加工质量。图6—21扩孔3、锪孔用锪孔刀具在孔口表面加工出一定形状的孔或表面的加工方法，称之为锪孔。常见的锪孔形式有：锪圆柱沉头孔、锪锥形沉孔、锪凸平台面，如图6-22所示。（a）锪圆柱沉孔（b）锪锥沉孔（c）锪凸平台面图6—22锪孔形式1）锪柱形沉头孔锪柱形沉头孔时，底面要平整并与底孔轴线垂直，加工表面无振痕。如果用麻花钻改制的不带导柱的锪钻锪柱形沉头孔时，必须用标准麻花钻钻出一个台阶孔作导向，然后用平底钻锪至深度尺寸，如图6-23所示。图6—23先扩孔后锪平2）锪锥形沉头孔锪锥形沉头孔时，按图样锥角要求选择锥形锪孔钻，锪深一般控制在沉头螺钉装入后低于工件表面0.5mm，加工表面无振痕。3）锪孔参数锪孔时的切削速度一般是钻孔速度的1/3～1/2。精锪时甚至可以利用钻床停止时主轴的运动惯性来锪孔。４）锪孔注意事项（1）锪孔时的进给量是钻孔的2~3倍，切削速度是钻孔的1/3～1/2。（2）使用麻花钻改制锪钻时，尽量选用较短的钻头，并适当减小后角和外缘前角，防止扎刀和减小振动。（3）锪钢件时，应在导柱和切削表面之间加切削液润滑。4、铰孔1）铰孔概述铰孔是对未经淬硬的工件的中、小尺寸的孔进行精加工的一种方法。是在扩孔或半精镗孔的基础上的精加工，也可作为磨孔和研孔前的预加工。铰孔的尺寸精度等级为IT9—IT7，表面粗糙度值达到Ra为3.2-1.6μm，精细铰可以达到IT6，表面粗糙度值达到Ra为1.6-0.4μm。铰孔的精度和表面粗糙度值主要不取决于机床精度，而取决于铰刀精度。铰刀为定性的精加工刀具，铰孔比精镗更容易保证孔的尺寸精度和形状精度，生产率也更高。但铰孔几乎不能纠正原有孔的轴线偏差，孔的位置精度应在前一道工序中予以保证。铰孔的适应性较差，一定直径的铰刀只能加工一种直径和尺寸公差等级的孔，且铰孔不适于铰削阶梯孔和盲孔。2）铰刀类型及结构（1）铰刀的组成铰刀由工作部分，颈部和柄部组成，如图6-24所示。工作部分包括切削部分和校准部分。前导锥和切削锥构成切削部分，导锥便于铰刀工作时的引入，切削锥起切削作用；校准部分的圆柱部分可起导向、校准和修光作用，倒锥则可减少铰刀与孔壁的摩檫和防止孔径扩大。图6-24铰刀的组成（2）常用铰刀类型图6-25为常用铰刀类型。铰刀一般有手铰刀与机铰刀之分，它们切削部分、校准部、柄部均有不同。手用铰刀柄尾为方头，便于与套筒扳手的配合；机铰刀则为扁尾。手铰刀切削锥锥角小，锥长；机铰刀切削锥较短。手铰刀校准圆柱较长，机铰刀较短。手铰刀又有整体式和可调式之分，可调式铰刀能在一定范围内调节径向尺寸，适应不同直径的孔加工要求。机用铰刀可分为带柄式和套式。带柄式铰刀又有直柄和锥柄两种，小直径的铰刀用直柄，较大直径铰刀用锥柄。大直径铰刀则可采用可套式结构。按刀具材料的不同，有高速钢铰刀和硬质合金铰刀。高速钢铰刀一般采用作刀具材料。硬质合金铰刀按刀片与刀体的结合形式有焊接式、镶齿式和机夹可转位式。（a）直柄机用铰刀（b）锥柄机用铰刀（c）硬质合金锥柄机用铰刀（d）手用铰刀（e）可调节手用铰刀（f）套式机用铰刀（g）直柄莫氏锥度铰刀（h）手用1:50锥度销子铰刀图6—25铰刀的基本类型（3）铰刀的结构要素=1\*GB3①直径与公差铰刀是用于精加工孔的定尺寸刀具，其直径与公差取值主要决定于被加工孔的直径及精度要求。同时，也要考虑铰刀的使用寿命及制造成本。因此，铰刀直径一般相同于被加工孔的基本尺寸，而公差则根据被加工孔的公差，留下一定备磨量并按铰孔中出现的扩孔或缩孔量确定。铰刀按精度分为三级，分别用于铰削H7、H8、H9级的孔。高速钢铰刀的直径公差确定：把工件上被铰孔的直径公差分为三等分，将工件被铰孔公差的1/3—2/3作为铰刀的制造公差。如需铰削孔的尺寸为Ф20H8()，则铰刀的直径尺寸应为Ф20。硬质合金铰刀的直径公差确定：把工件上被铰孔的直径公差分为四等分，将工件被铰孔公差的1/4—1/2作为铰刀的制造公差。如需铰削孔的尺寸为Ф20H8()，则铰刀的直径尺寸应为Ф20。=2\*GB3②齿数及槽形铰刀的齿数多，则铰刀工作中导向性好，刀齿负荷轻，铰孔质量高。但齿数过多，会使容屑空间减少，刀齿强度降低。通常根据直径和工件材料确定齿数。材料韧性好取少齿数，脆性大取多齿数。为便于直径测量，铰刀一般取偶数齿，且多为等距均布，在某些情况下，为避免周期性切削负荷对孔表面的影响，也可取用不等齿距结构。表6-1是铰刀直径与齿数的关系。表6-1铰刀直径与齿数高速钢机用铰刀直径/mm1—3.54—1314—2830—4850—55齿数4681012硬质合金机用铰刀直径/mm＜66—1819—3435—40＞40齿数≤3468≥10铰刀的齿槽形式亦有直线型、折线型、圆弧型三种。齿槽方向有直槽和螺旋槽两种。直槽铰刀因刃磨、检验方便，故在生产中常用；螺旋槽铰刀切削平稳，刀具耐用度高，铰削质量高，特别适用于铰削表面不连续的孔（如带键槽的孔）。螺旋槽又有左旋、右旋之分，左旋铰刀因其向前排屑，故不能铰削盲孔；而右旋铰刀的夹持不如左旋牢固，因而切削用量应适当减小。=3\*GB3③几何角度铰刀的几何角度主要有主偏角（切削锥角），前、后角，刃倾角及刃带宽度等。切削锥度影响切削时的进给力，手铰刀为使工作者省力，取主偏角为1°左右，机铰刀则根据加工条件，如通孔时取12°-15°，盲孔时，为铰出孔的全长可取到45°。前、后角，刃倾角的作用与其它刀具的类似。为保证铰孔中有较好的导向、修光及校准孔径等作用，铰刀校准部分的刃口上制有的刃带，刃带与孔壁间将产生一定的摩擦，故刃带亦不宜太大，一般按铰刀直径来合理确定刃带宽度。（4）铰刀的研磨新铰刀上留有研磨余量，且棱边的表面粗糙度也较粗，所以公差等级为IT8级以上的铰孔，使用前根据工件的扩张量或收缩量对铰刀进行研磨。研磨时铰刀由机床带动旋转，旋转方向要与铰削方向相反，机床转速一般以40~60r/min为宜。研具套在铰刀的工作部分上，研套的尺寸调整到能在铰刀上自由滑动为宜。研磨时，用手握住研具作轴向均匀的往复移动，研磨剂要放置均匀，及时清除铰刀沟槽中的研垢，随时检查铰刀的研磨质量。3）铰削切削用量的选择铰孔时在直径方向的余量：粗铰0.15—0.5mm；精铰0.05—0.2mm。余量太大，则孔的精度不高，表面粗糙，铰刀寿命降低；余量太小，则切削不掉上道工序的痕迹。铰孔时的进给量应根据孔径、精度及表面粗糙度要求选择，一般粗铰时取进给量0.8—1.2mm/r；精铰时取0.7—1.0mm/r；铰制铸铁时取0.8—1.6mm/r。小直径铰刀应适当减小进给量。粗铰钢件时，切削速度取6—14m/min；精铰时取2—4m/min；硬质合金铰刀铰削铸铁时取12—20m/min。用单刃硬质合金铰刀铰削铸铁孔时，可适当提高切削速度并相应减小进给量，如取切削速度为60m/min，进给量0.05mm/r。4）切削液选用铰削时的切屑一般很小，容易粘附在刀刃上，将已加工的表面拉伤、刮毛，使孔径扩大。另外，铰削时产生热量较大，散热困难，会引起工件和铰刀变形、磨损，影响铰削质量，降低铰刀寿命。为了及时清除切屑和降低切削温度，必须合理使用切削液。切削液选择见表6-2所示。表6-2铰孔时切削液选择工件材料切削液铸铁（1）煤油，但会引起孔径缩小，最大缩小量达0.02-0.04mm；（2）3%~5%低浓度乳化液；（3）经常可不用切削液。钢（1）10%~20%乳化液；（2）要求较高时，采用30%菜油加70%的肥皂水；（3）要求更高时，可用菜油、柴油、猪油等铝煤油、松节油铜5%~8%低浓度的乳化液5）铰削工作过程（1）起铰手工起铰时，可用右手沿铰刀轴线方向加压，左手转动2~3圈，如图6-26所示。图6—26起铰动作（2）正常铰削起铰后，开始正常铰削，两手用力要均匀，铰杠要放平，旋转速度要均匀、平稳，不得猛使劲驱动铰刀旋转，也不得摇晃铰刀。退刀时，不能反转铰刀，应按切削旋转方向旋转并向上提刀，以免切屑嵌入刀具后面与孔壁之间，从而将已加工好的孔壁划伤，如图6-27所示。 图6—27退刀动作（3）排屑铰孔时必须取出铰刀，用毛刷清除切屑，以防划伤孔壁，如图6-28所示。图6—28排屑动作6）铰孔注意事项（1）手铰注意事项=1\*GB3①工件要夹正、夹紧，尽可能使被铰孔的轴线处于水平或垂直位置，对于薄壁零件夹紧力不能过大，防止孔夹扁，导致铰孔后变形。=2\*GB3②手铰过程中，两手用力要平衡、均匀，防止铰刀偏摆，避免孔口出现喇叭口或孔径扩大。=3\*GB3③铰削过程中不能猛力压铰杠，而应当边旋转边轻轻加压，使铰刀缓慢进给，保障孔壁的表面粗糙度。=4\*GB3④铰刀不能反转，退出时也是顺转，防止孔壁拉毛和铰刀磨损、崩刃。=5\*GB3⑤铰削过程中，发现铰刀被卡住，不能猛力扳转铰杠，防止铰刀崩刃或折断，而应及时取出铰刀，清理切屑和检查铰刀。（2）机铰注意事项=1\*GB3①当被加工材料为铸铁时，切削速度小于10mm/min，进给量在0.8mm/r左右；当被加工材料为钢时，切削速度不大于8mm/min，进给量在0.4mm/r左右。=2\*GB3②必须保证钻床主轴、铰刀、工件孔三者之间的同轴度要求，对于高精度孔，必要时要采用浮动铰刀夹头来装夹铰刀。=3\*GB3③开始铰削时，先采用手动进给，正常铰削后改用自动进给。=4\*GB3④铰不通孔时，要注意清理切屑，保护孔壁；在铰削通孔时，铰刀校准部