钳工电子教案 项目五 孔加工

PAGE17PAGE7第页教学目标知识目标：熟悉麻花钻的几何角度；了解常用孔加工用刀具结构与特点；了解台钻、立钻及摇臂钻的结构及性能；了解钻削加工的安全注意事项。技能目标：能正确刃磨标准麻花钻；能合理选用钻孔设备及钻孔用刀具；能合理选择切削用量及切削液；能正确分析孔加工质量问题产生的原因及防止方法。教学重点掌握正确刃磨标准麻花钻的方法，能够正确选用钻孔设备、刀具、切削用量及切削液。教学难点能够正确刃磨标准麻花钻，能正确分析孔加工质量产生的原因。教学手段实物演示；教学板书；录像插件；电子课件。教学学时14教学内容与教学过程设计注释项目五孔加工孔加工包括在实体材料上加工出孔和对工件上的已有孔进一步加工。用钻床钻孔时，工件装在钻床工作台上固定不动，钻头装在钻床主轴上，一面旋转，一面沿钻头轴线向下做直线运动。任务一刃磨麻花钻〖实训任务〗刃磨9mm及10.8mm的旧麻花钻。〖任务分析〗麻花钻的刃磨是把用钝的或者切削刃损伤的麻花钻切削部分进行磨削，使其恢复良好的切削性能，包括重磨和修磨两种。重磨是使刀刃变得锋利，而修磨针对的是标准麻花钻自身存在的缺点，如横刃过长、前角变化大等。通过修磨使标准麻花钻缺点得以改善且能提高麻花钻的切削性能。〖任务准备〗（1）材料准备：9mm及10.8mm的旧麻花钻。（2）工具准备：砂轮机等。（3）量具准备：样板。〖任务实施〗（1）选择砂轮。（2）砂轮的修整。（3）麻花钻刃磨。刃磨时，右手握住麻花钻的前端，使麻花钻的主切削刃水平，钻刃轻轻接触砂轮水平中心面的外圆，钻头中心线与砂轮端面成角(顶角的一半)。将握住钻头前端的右手放在砂轮磨刀架上作为支点。左手握钻头柄部，使钻头慢慢地绕中心转动，把钻尾下压，并作上下扇形摆动，约等于钻头后角角度，同时顺时针转动约45°，转动时逐渐加大力量将钻头压向砂轮，当动作做完时，钻头的一个后刀面就磨出来。（4）检查。①检查顶角2（118°±2°）是否正确。②两切削刃是否对称、长度一致。③检查主切削刃外缘处后角是否达到要求的数值。④检查主切削刃靠近钻心处的后角是否符合要求。以上麻花钻的几何角度及两主切削刃的对称等要求，也可利用检验样板检查刃磨好后要检查的角度。〖操作提示〗（1）在刃磨过程中，要随时检查角度的正确性和对称性。（2）刃口刃磨时磨削量要小。（3）磨削过程中要随时注意冷却，以防切削部分过热而退火。〖任务评价〗填写“麻花钻刃磨评分表”。〖知识链接〗一、麻花钻的组成麻花钻主要由柄部、颈部和工作部分组成。（1）柄部。（2）颈部。（3）工作部分。①切削部分主要由两条主切削刃、两条副切削刃、一条横刃、两个前刀面和两个后刀面组成。切削部分担负主要切削工作。②导向部分由两条螺旋槽和两条螺旋形棱边组成。导向部分起导向、排屑及对孔壁修光作用，导向部分还是切削部分的后备部分。二、麻花钻的几何角度1.麻花钻角度的辅助平面辅助平面由基面、切削平面、正交平面组成的三个相互垂直的平面以及端平面、中剖面、柱剖面等。（1）基面。（2）切削平面。（3）正交平面。（4）端平面。（5）中剖面。（6）柱剖面。2.标准麻花钻切削角度标准麻花钻切削角度如图5-8所示。标准麻花钻各切削角度的定义、作用及特点见表5-2。〖任务拓展〗修磨25mm标准麻花钻。1.拓展提示（1）修磨横刃。（2）修磨主切削刃。（3）修磨棱边。（4）修磨前刀面。（5）修磨分屑槽。2.拓展评价填写“麻花钻修磨评分表”。任务二工件钻、扩、锪孔〖实训任务〗完成如图5-10所示工件孔加工。图5-10孔加工〖任务分析〗用钻头在实体材料上加工出孔的操作称为钻孔。用扩孔工具将工件上已加工孔径扩大的操作称扩孔。锪孔是在钻孔的基础上，利用锪钻对孔口形状的加工。〖任务准备〗（1）材料准备：70mm×15mm×30mm。（2）工具准备：划规、样冲、划针、手锤、9mm及10.8mm钻头、10mm及12mm扩孔钻、柱形锪钻及锥形锪钻等。（3）量具准备：高度游标尺、直角尺。〖任务实施〗（1）划线。（2）用钻夹头装夹麻花钻。（3）预钻孔。①起钻。②借正。③进给操作。（4）扩孔。（5）用柱形锪钻锪圆柱形沉头孔。（6）用90°锥角的锥形锪钻锪锥形沉头孔。（7）检验。。〖操作提示〗（1）用钻夹头装夹钻头时，应使用钻头钥匙，不能用扁铁和手锤敲击，以免损坏钻夹头。（2）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，使钻头与扩孔钻的中心重合，保证加工质量。（3）锪孔时（工件为钢件），应在导柱和切削表面加切削液润滑。〖任务评价〗填写“孔加工评分表”。〖知识链接〗一、常用钻床简介1.台式钻床台式钻床简称为台钻。台式钻床实质上是一种小型立式钻床，一般用来加工小型工件上直径小于13mm的孔。使用台式钻床时应注意以下事项。（1）钻孔前，要确定使主轴正转。（2）只有停机切断电源后，才可以改变三角皮带在塔轮中的位置，实现变速。（3）钻通孔时，要使钻头通过工作台上的让刀孔，或在工件下垫上木板，以免损坏工作台表面。（4）工作台要保持清洁，使用完毕后需清理、润滑。2.立式钻床立式钻床简称为立钻。立式钻床适合钻中小型工件上的孔，最大钻孔直径有25mm、35mm、40mm、50mm等几种规格，它有自动进给机构，主轴转速和进给量有较大变动范围，能进行钻孔、锪孔、铰孔及攻螺纹等。立式钻床使用注意事项如下。（1）使用前，先空转试车，检验机床各机构是否能正常运行。（2）工作中不采用机动进给时，须断开机动进给传动。（3）当变换主轴转速或调整进给量时，须先停车，而后方可进行调整。（4）应经常检查润滑系统的情况。3.摇臂钻床摇臂钻床由机座、立柱、主轴箱、摇臂、主轴和工作台组成。摇臂可沿立柱升降及绕立柱回转，主轴箱可沿摇臂移动。主轴沿轴向伸出实现进给运动。摇臂钻床可通过转动摇臂，移动主轴箱来找准钻孔位置，操作简单方便。摇臂钻床适应于加工大型工件或多孔的工件，最大钻孔直径为50mm，主轴转速和进给量变动范围大，能进行钻孔、锪孔、铰孔及攻螺纹等。二、钻头的装夹方法装夹钻头时，根据钻头柄部的形状和直径大小不同，常采用钻夹头、钻套进行装夹或直接装入钻床主轴锥孔内。1.直柄麻花钻装夹钻夹头用于装夹直径不大于13mm的直柄钻头。用钻夹头装夹钻头时，夹持长度不应小于15mm。2.锥柄麻花钻装夹当钻头锥柄的莫氏锥度与钻床主轴锥孔的尺寸及锥度一致时，可直接将钻头插入到主轴锥孔内。当锥度不一致时，应加锥套进行过渡连接。三、工件的装夹1.直接用手握持钻8mm以下的小孔，工件又可以用手握牢时，在确保安全的前提下，可用手握住工件钻孔。此方法比较方便，但工件上锋利的边、角必须倒钝。有些长工件虽可用手握住，但还应在钻床台面上用螺钉靠住。当孔将钻穿时减慢进给速度,以防发生事故。2.用手虎钳夹紧在小型工件或板上钻小孔时，若不能或不便用手直接握住工件钻孔，可用手虎钳夹紧工件，然后将工件钻孔部位放置在垫铁上，手持手虎钳柄部钻孔。3.用平口钳夹紧当钻孔直径大于8mm时，如果工件表面平整，可用平口钳装夹工件。装夹时，应在工件下面放置木块或垫铁，以免钻坏平口钳；应使工件表面与钻头轴线垂直。当钻孔直径小于12mm时，平口钳可以不固定，钻孔直径大于12mm时，必须用螺栓将平口钳固定在工作台上。4.用螺栓压板夹紧钻直径大于10mm的孔或不适合用平口钳夹持的工件，可直接用压板、螺栓把工件固定在钻床工作台上。使用压板时要注意以下几点。（1）压板厚度与螺栓直径要相适应，不能造成压板弯曲变形而影响夹紧力。（2）为保证夹紧可靠，应使螺栓尽量靠近工件，这样压紧力较大。（3）垫铁高度应略高于工件的压紧表面，这样即使压板略有变形，着力点也不会偏在工件边缘处，避免工件在夹紧过程中产生位移。（4）对于已经精加工过的压紧表面，在与压板接触的位置上应垫以软铁、铜皮等物，以免压出印痕。5.用V形铁夹紧在圆轴或套筒上钻孔时，需用V形铁夹紧工件。四、扩孔钻扩孔钻按刀体结构可分为整体式和镶片式两种，按装夹方式可分为直柄、锥柄和套式三种。五、标准锪钻1.柱形锪钻柱形锪钻主要用于锪圆柱形沉头孔。柱形锪钻的主切削刃是端面切削刃，螺旋槽的螺旋角就是它的前角γo=15°，后角αo=8°。锪钻前端有导柱，导柱与工件上的孔为间隙配合，保证有良好的定心和导向作用。一般导柱是可拆卸的，也有导柱和锪钻是整体的。2.锥形锪钻锥形锪钻主要用于锪锥形沉头孔。锥形锪钻的锥角按工件上的沉头孔锥角不同，有60°、75°、90°和120°四种。其中，90°锪钻最常应用，直径为12~60mm，刀齿数为4~12个，前角γo=0°，后角αo=4°~6°，为改善钻尖处的容屑条件，每隔一齿将切削刃切去。3.端面锪钻端面锪钻主要用于锪孔口端面或凸台。端面锪钻前端有导柱，用来定心，保证孔口端面与孔中心线的垂直度。六、切削用量选择1.钻孔时切削用量的选择钻孔时，背吃刀量由钻头直径确定（ap=d/2），只需选择切削速度和进给量。高速钢标准麻花钻的进给量选择参照表5-3。高速钢标准麻花钻的切削速度选择参照表5-4。2.扩孔时的切削用量用扩孔钻扩孔时，必须选择合适的预钻孔直径和切削用量。一般预钻孔直径为扩孔直径的0.9倍，进给量为钻孔的1.5~2倍，切削速度为钻孔的0.5倍。对孔的质量要求不高时，可用麻花钻扩孔。用麻花钻扩孔时切削用量的选择可参考用扩孔钻扩孔时的切削用量。由于麻花钻螺旋槽较大，扩孔余量可相对较大，扩孔前的钻孔直径为孔径的0.5~0.7倍。七、钻削时切削液的选择为保证钻孔质量，提高钻孔效率，延长钻头的寿命，应合理使用切削液。使用切削液的目的是冷却和润滑，由于钻孔一般属于粗加工，应选用以冷却作用为主的切削液，以提高钻头的使用寿命和切削性能。钻削时切削液选择可参考表5-5。八、钻削时可能产生的问题、原因及解决方法(1)钻孔时可能产生的问题、原因及解决方法见表5-6。(2)扩孔钻扩孔时常见问题产生的原因和解决方法见表5-7。（3锪孔钻锪孔时常见问题产生的原因和解决方法见表5-8。任务三铰孔〖实训任务〗铰如图5-29所示的工件特殊孔。图5-29铰孔加工工件图〖任务分析〗用铰刀从工件孔壁上切除微量的金属层，以提高孔的尺寸精度和降低表面粗糙度的加工方法称为铰孔。铰孔可提高孔的尺寸精度和降低表面粗糙度数值,铰孔方法的正确与否直接影响铰孔质量。一般铰孔的尺寸公差可达到IT9～IT7级，表面粗糙度Ra可达3.2～0.8μm，甚至更小。〖任务准备〗（1）材料准备：钢板（100mm×80mm×20mm）。（2）工具准备：划针，6mm、8mm、10mm手用铰刀，砂轮机等。（3）量具准备：高度游标尺。〖任务实施〗（1）检查坯料、工具、量具及辅具是否符合要求。（2）按图5-29要求划线。（3）按钻孔、扩孔要求修磨、刃磨麻花钻。（4）研磨、修磨铰刀。（5）钻孔、扩孔，达到相应的尺寸及要求。（6）使用手铰的方式铰孔达到要求。〖操作提示〗（1）铰削过程及退刀时，铰刀禁止反转。（2）铰削时用力要平稳、均匀。（3）工件的夹紧力大小适当，在确保装夹稳定的同时要避免装夹变形。（4）铰削用量应选择合理。〖任务评价〗填写“铰孔加工评分表”。〖知识链接〗一、铰刀铰刀的使用范围较广，种类也很多，铰刀种类见表5-9。铰刀直径是铰刀最基本的结构参数,其制造精度直接影响铰孔精度。标准铰刀按直径公差分一、二、三号,直径一般留有0.005～0.02mm的研磨量,以便使用者按需要的尺寸进行研磨。标准铰刀的适用范围见表5-10。一般手用铰刀用高速钢或高碳钢制造，机用铰刀用高速钢制造。二、铰削用量1.铰削余量铰削余量不宜过小或过大。使用标准高速钢铰刀铰孔时，铰削余量可参考表5-11选取。在一般情况下，对于IT9、IT8级孔可一次铰出；对于IT8级以上精度的孔，应分粗铰和精铰。对于孔径大于20mm的孔，可先钻孔，再扩孔，然后铰孔。2.机铰的切削速度为了得到较好的加工质量，必须避免在铰削时产生积屑瘤，同时要减少切削热及变形，减少铰刀磨损，因此选用较低的切削速度。3.机铰的进给量进给量大小要适当。使用普通高速钢铰刀铰孔，工件材料为铸铁时，进给量在0.8mm/r左右；当工件材料为钢时，进给量在0.4mm/r左右。三、铰削时的冷却润滑铰削时必须加入适当的切削液，以减少摩擦，降低切削温度，同时将切屑及时冲掉。铰削切削液的选择参照表5-12。四、铰孔方法1.手铰的方法（1）工件要夹正，尽可能使被铰孔的轴线处于水平或垂直位置。（2）手铰起铰时，应用右手沿铰孔轴线方向上施加压力，左手转动铰刀。（3）手铰时，两手用力要均衡，保持铰削的稳定性。（4）随着铰刀旋转，两手轻轻加压使铰刀均匀进给，同时不断变换铰刀每次停歇位置。（5）铰削过程中或退出铰刀时，要始终保持铰刀正转，不允许反转。（6）铰削盲孔时，应经常退出铰刀，清除切屑；铰通孔时，铰刀校准部分不能全部出头，以免将孔口处刮坏，造成退刀困难。（7）铰削钢料时，切屑容易黏附在刀齿上，应注意经常退刀清除切屑，并添加切削液。（8）铰削过程中，发现铰刀被卡住，不能猛力扳转铰杠，以免铰刀崩刃或折断。继续铰削时要缓慢进给，防止在原处再次被卡住。（9）铰定位锥销孔时，两结合零件应位置正确，铰削过程中要经常用相配的锥销来检查铰孔尺寸，以防将孔铰深。（10）铰孔过程中，按工件材料和铰孔精度要求合理选用切削液。2.机铰的方法使用机铰的方式铰孔时，除注意手铰的各项要求外，