(机械制造工程学）§4.2孔加工

1、( (机械制造工程学）机械制造工程学）4.24.2孔加工孔加工 比较：比较：n在钻头旋转的钻孔方式中，由于切削刃不对称和钻在钻头旋转的钻孔方式中，由于切削刃不对称和钻头刚性不足而使钻头引偏时，被加工孔的中心线会头刚性不足而使钻头引偏时，被加工孔的中心线会发生偏斜或不直，但孔径基本不变；发生偏斜或不直，但孔径基本不变；n在工件旋转的钻孔方式中则相反，钻头引偏会引起在工件旋转的钻孔方式中则相反，钻头引偏会引起孔径变化，而孔中心线仍是直的。孔径变化，而孔中心线仍是直的。 1.1.钻床钻床a.a.立式钻床立式钻床 b.b.摇臂钻床摇臂钻床 n2.2.钻孔刀具钻孔刀具 麻花钻、中心钻、深孔钻等。其中最常

2、用的是麻花麻花钻、中心钻、深孔钻等。其中最常用的是麻花钻，其直径规格为钻，其直径规格为0.1-80mm0.1-80mm。 n其柄部是钻头的夹持部分，并用来传递扭矩；其柄部是钻头的夹持部分，并用来传递扭矩；n钻头柄部有直柄与锥柄两种，前者用于小直径钻头，后者用于钻头柄部有直柄与锥柄两种，前者用于小直径钻头，后者用于大直径钻头。大直径钻头。n颈部供制造时磨削柄部退砂轮用，也是钻头打标记的地方，为颈部供制造时磨削柄部退砂轮用，也是钻头打标记的地方，为制造方便直柄麻花钻一般不设颈部。制造方便直柄麻花钻一般不设颈部。n工作部分包括切削部分和导向部分。切削部分担负着主要切削工作部分包括切削部分和导向部分。

3、切削部分担负着主要切削工作，钻头有两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃；工作，钻头有两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃；n螺旋槽表面为钻头的前刀面，切削部分顶端的锥曲面为后刀螺旋槽表面为钻头的前刀面，切削部分顶端的锥曲面为后刀面；刃带为副后刀面；横刃是两主后刀面的交线。面；刃带为副后刀面；横刃是两主后刀面的交线。n对称的两主切削刃和两副切削刃可视为一正一反安装的两把对称的两主切削刃和两副切削刃可视为一正一反安装的两把外圆车刀。外圆车刀。n导向部分有两条对称的螺旋槽和刃带，螺旋槽用来形成切削导向部分有两条对称的螺旋槽和刃带，螺旋槽用来形成切削刃和前角，并起排屑和输送切削冷却液作用；刃带起导向和

4、刃和前角，并起排屑和输送切削冷却液作用；刃带起导向和修光孔壁的作用；修光孔壁的作用；n刃带有很小的倒锥，由切削部分向柄部每刃带有很小的倒锥，由切削部分向柄部每100mm100mm长度上直径长度上直径减小减小0.030.12mm0.030.12mm，以减小钻头与孔壁的摩擦。，以减小钻头与孔壁的摩擦。n麻花钻的主要几何角度有顶角麻花钻的主要几何角度有顶角22、前角、前角roro、后角后角f f、横刃斜角、横刃斜角和螺旋角和螺旋角 n工艺特点：工艺特点：由于构造上的限制，钻头的弯曲刚度和由于构造上的限制，钻头的弯曲刚度和扭转刚度均较低扭转刚度均较低; ;n加之定心性不好，钻孔加工的精度较低，一般只能

5、加之定心性不好，钻孔加工的精度较低，一般只能达到达到ITl3-IT11ITl3-IT11；n表面粗糙度也较差，表面粗糙度也较差，RaRa一般为一般为50-12.5um50-12.5um；n钻孔的金属切除率大、切削效率高。钻孔的金属切除率大、切削效率高。 钻孔主要用于加工质量要求不高的孔，例如螺栓钻孔主要用于加工质量要求不高的孔，例如螺栓孔、螺纹底孔、油孔等。孔、螺纹底孔、油孔等。对于加工精度和表面质量对于加工精度和表面质量要求较高的孔，则应在后续加工中通过扩孔、铰孔、要求较高的孔，则应在后续加工中通过扩孔、铰孔、镗孔或磨孔来达到。镗孔或磨孔来达到。n二二. .扩孔扩孔n 扩孔是用扩孔钻对扩孔是

6、用扩孔钻对已经钻出、铸出或锻已经钻出、铸出或锻出的孔出的孔作进一步加工，以扩大孔径并提高作进一步加工，以扩大孔径并提高孔的加工质量，孔的加工质量，扩孔加工既可以作为精加扩孔加工既可以作为精加工孔前的预加工，也可以作为要求不高的工孔前的预加工，也可以作为要求不高的孔的最终加工。孔的最终加工。 与钻孔相比，扩孔具有下列特点：与钻孔相比，扩孔具有下列特点：n(1)(1)扩孔钻齿数多扩孔钻齿数多(38(38个齿个齿) )、导向性好，、导向性好，切削比较稳定；切削比较稳定；n(2)(2)扩孔钻没有横刃、切削条件好；扩孔钻没有横刃、切削条件好；n(3)(3)加工余量较小，容屑槽可以做得浅些，加工余量较小，

7、容屑槽可以做得浅些，钻芯可以做得粗些，刀体强度和刚性较好。钻芯可以做得粗些，刀体强度和刚性较好。n扩孔加工的精度一般为扩孔加工的精度一般为IT11IT10IT11IT10级，表面粗糙度级，表面粗糙度RaRa为为12.5-6.312.5-6.3umum。n扩孔常用于直径小于扩孔常用于直径小于100100孔的加工孔的加工。在钻直径较大的孔时。在钻直径较大的孔时（大于大于3030），常允用小钻头），常允用小钻头( (直径为孔径的直径为孔径的0.50.70.50.7倍倍) )预钻预钻孔，然后再用相应尺寸的扩扎钻扩孔，这样可以提高孔的加孔，然后再用相应尺寸的扩扎钻扩孔，这样可以提高孔的加工质量和生产效率

8、。工质量和生产效率。n 扩孔除了可以加工圆柱孔之外，还可以用各种特殊形状的扩孔除了可以加工圆柱孔之外，还可以用各种特殊形状的扩孔钻扩孔钻( (亦称亦称锪钻锪钻) )来加工各种来加工各种沉头座孔和锪平端面沉头座孔和锪平端面。n三、铰孔三、铰孔n 饺孔是孔的精加工方法之一，在生产中饺孔是孔的精加工方法之一，在生产中应用很广。对于较小的孔，相对于内圆磨应用很广。对于较小的孔，相对于内圆磨削及精镗而言，铰孔是一种较为经济实用削及精镗而言，铰孔是一种较为经济实用的加工方法。的加工方法。 n l. l.饺刀饺刀n 铰刀一般分为手用饺刀及机用饺刀两种。铰刀一般分为手用饺刀及机用饺刀两种。n手用铰刀柄部为直柄

9、，工作部分较长，导向作用较好。手用手用铰刀柄部为直柄，工作部分较长，导向作用较好。手用铰刀又分为整体式和外径可调整式两种。铰刀又分为整体式和外径可调整式两种。n机用铰刀可分为带柄的和套式的。铰刀不仅可加工圆形孔，机用铰刀可分为带柄的和套式的。铰刀不仅可加工圆形孔，也可用锥度饺刀加工锥孔。也可用锥度饺刀加工锥孔。 n铰刀由工作部分、颈部及柄部组成。铰刀由工作部分、颈部及柄部组成。工作部分又分为切削部工作部分又分为切削部分与校准分与校准( (修光修光) )部分部分。 n 2.2.铰孔的工艺特点及应用铰孔的工艺特点及应用n 一般粗铰余量取为一般粗铰余量取为0.350.15mm0.350.15mm，精

10、铰取为，精铰取为0.15-O.05mm0.15-O.05mm。n 铰孔通常采用较低的切削速度铰孔通常采用较低的切削速度( (高速钢铰刀加工钢和铸铁时高速钢铰刀加工钢和铸铁时小于小于8m/min)8m/min)以避免产生积屑瘤，进给量的取值与被加工孔径有以避免产生积屑瘤，进给量的取值与被加工孔径有关，孔径越大，进给量取值越大，高速钢铰刀加工钢和铸铁时关，孔径越大，进给量取值越大，高速钢铰刀加工钢和铸铁时进给量常取为进给量常取为0.31mm/r0.31mm/r。n 饺孔时必须用适当的切削液进行冷却、润滑和清洗，以防饺孔时必须用适当的切削液进行冷却、润滑和清洗，以防止产生积屑瘤并减少切屑在铰刀和孔壁

11、上的粘附。止产生积屑瘤并减少切屑在铰刀和孔壁上的粘附。n 与磨孔和镗孔相比，铰孔生产率高，容易保证孔的精度；但与磨孔和镗孔相比，铰孔生产率高，容易保证孔的精度；但铰孔不能校正孔轴线的位置误差，孔的位置精度应由前工序保铰孔不能校正孔轴线的位置误差，孔的位置精度应由前工序保证。铰孔不宜加工阶梯孔和盲孔。证。铰孔不宜加工阶梯孔和盲孔。n 铰孔尺寸精度一般为铰孔尺寸精度一般为IT9-IT7IT9-IT7级，表面租糙度级，表面租糙度RaRa一般为一般为3.20.8um3.20.8um。对于对于中等尺寸、精度要求较高的孔中等尺寸、精度要求较高的孔( (例如例如IT7IT7级精级精度孔度孔) )，钻一扩一铰

12、钻一扩一铰工艺是生产中常用的典型加工方案。工艺是生产中常用的典型加工方案。 n三、镗孔三、镗孔n 镗孔是在预制孔上用切削刀具使之扩大的一种加工方法。镗孔是在预制孔上用切削刀具使之扩大的一种加工方法。n 镗孔工作既可以在镗孔工作既可以在镗床镗床上进行，也可以在上进行，也可以在车床车床上、上、数控数控铣床铣床及及镗铣类加工中心镗铣类加工中心上进行。上进行。n 1 1镗孔方式镗孔方式n (1)(1)工件旋转，刀具作进给运动工件旋转，刀具作进给运动 在车床上镗孔大部属在车床上镗孔大部属于这类镗孔方式。于这类镗孔方式。n工艺特点：工艺特点：加工后孔的轴心线与工件的回转轴线一致，孔加工后孔的轴心线与工件的

13、回转轴线一致，孔的圆度主要取决于机床主轴的回转精度，孔的轴向几何形的圆度主要取决于机床主轴的回转精度，孔的轴向几何形状误差主要取决于刀具进给方向相对于工件回转轴线的位状误差主要取决于刀具进给方向相对于工件回转轴线的位置精度。置精度。n这种镗孔方式适于加工这种镗孔方式适于加工与外圆表面有同轴度要求的孔。与外圆表面有同轴度要求的孔。n (2)(2)刀具旋转，工件作进给运动刀具旋转，工件作进给运动n(3)(3)刀具旋转并作进给运动刀具旋转并作进给运动n 2 2高速细镗高速细镗( (金刚镗金刚镗) )n 与一般镗孔相比，高速细镗的特点是背吃刀量小、进给量与一般镗孔相比，高速细镗的特点是背吃刀量小、进给

14、量小、切削速度高，它可以获得很高的加工精度小、切削速度高，它可以获得很高的加工精度( (IT7IT6IT7IT6) )和和很光洁的表面很光洁的表面( (0.40.05um)0.40.05um)。n高速细镗最初用于加工有色金属工件，现在也广泛用于加工高速细镗最初用于加工有色金属工件，现在也广泛用于加工铸铁件和钢件。铸铁件和钢件。n为了保证高速细镗能达到较高的加工精度和表面质量，所用为了保证高速细镗能达到较高的加工精度和表面质量，所用机床机床( (金刚镗床金刚镗床) )须具有较高的几何精度和刚度，机床主轴支须具有较高的几何精度和刚度，机床主轴支承常用精密的角接触球轴承或静压滑动轴承高速旋转零件承常

15、用精密的角接触球轴承或静压滑动轴承高速旋转零件须经精确平衡。此外进给机构的运动必须十分平稳，保证须经精确平衡。此外进给机构的运动必须十分平稳，保证工作台能作平稳低速进给运动。工作台能作平稳低速进给运动。n 高速细镗的加工质量好，生产效率高，高速细镗的加工质量好，生产效率高，在大批大量生产中在大批大量生产中它被广泛用于精密孔的最终加它被广泛用于精密孔的最终加n 3 3镗刀镗刀n 按不同结构，镗刀可分为按不同结构，镗刀可分为单刃镗刀和双刃镗刀单刃镗刀和双刃镗刀。n单刃镗刀的结构与车刀类似只有一个主切削刃。用单刃镗单刃镗刀的结构与车刀类似只有一个主切削刃。用单刃镗刀镗孔时，孔的尺寸是由操作者调整镗刀

16、头位置保证的。刀镗孔时，孔的尺寸是由操作者调整镗刀头位置保证的。n双刃镗刀有两个对称的切削刃，相当于两把对称安装的车刀双刃镗刀有两个对称的切削刃，相当于两把对称安装的车刀同时参加切削，孔的尺寸精度靠镗刀本身的尺寸保证。同时参加切削，孔的尺寸精度靠镗刀本身的尺寸保证。n 4 4镗孔的工艺特点及应用范围镗孔的工艺特点及应用范围n 镗孔和钻一扩一铰工艺相比，孔径尺寸不受刀具尺寸的镗孔和钻一扩一铰工艺相比，孔径尺寸不受刀具尺寸的限制，限制，且镗孔具有较强的误差修正能力，可通过多次走刀来且镗孔具有较强的误差修正能力，可通过多次走刀来修正原孔轴线偏斜误差，而且能使所镗孔与定位表面保持较修正原孔轴线偏斜误差

17、，而且能使所镗孔与定位表面保持较高的位置精度。高的位置精度。n镗孔的加工质量和生产效率都不如车外圆高。镗孔的加工质量和生产效率都不如车外圆高。 原因：原因：刀杆系统的刚性差、变形大，散热排屑条件不好，刀杆系统的刚性差、变形大，散热排屑条件不好，工件和刀具的热变形比较大；工件和刀具的热变形比较大； 镗孔工艺范围广，可加工各种不同尺寸和不同精度等级镗孔工艺范围广，可加工各种不同尺寸和不同精度等级的孔，对于孔径较大、尺寸和位置精度要求较高的孔和孔系，的孔，对于孔径较大、尺寸和位置精度要求较高的孔和孔系，镗孔几乎是唯一的加工方法。镗孔几乎是唯一的加工方法。n镗孔的加工精度为镗孔的加工精度为IT9IT7

18、IT9IT7级，表面粗糙度凡为级，表面粗糙度凡为3.20.8um3.20.8um。n四、珩磨孔四、珩磨孔n1 1珩磨原理及珩磨头珩磨原理及珩磨头n珩磨是利用带有磨条珩磨是利用带有磨条( (油石油石) )的珩磨头对孔进行精整、光整的珩磨头对孔进行精整、光整加工的方法。加工的方法。n2 2珩磨的工艺特点及应用范围珩磨的工艺特点及应用范围n1)1)珩磨能获得较高的尺寸精度和形状精度珩磨能获得较高的尺寸精度和形状精度，加工精度为，加工精度为IT7IT6IT7IT6级，孔的圆度和圆柱度误差可控制在级，孔的圆度和圆柱度误差可控制在35um35um的范围之内，但所磨的范围之内，但所磨不能提高被加工孔的位置精

19、度。不能提高被加工孔的位置精度。n2)2)珩磨能获得较高的表面质量珩磨能获得较高的表面质量，表而粗糙度他为，表而粗糙度他为0.20.0250.20.025umum，表层金属的变质缺陷层深度极微表层金属的变质缺陷层深度极微( (2.5252.525um)um)。n 3)3)与磨削速度相比，珩磨头的圆周速度虽不高与磨削速度相比，珩磨头的圆周速度虽不高(Vc(Vc161660m/min)60m/min)，但由于砂条与工件的接触面积大，往复速度相对较高，但由于砂条与工件的接触面积大，往复速度相对较高(820m/min)(820m/min)所以所以珩磨仍有较高的生产率。珩磨仍有较高的生产率。n珩磨在大批

20、大量生产中广泛用于发动机缸孔及各种液压装置中精珩磨在大批大量生产中广泛用于发动机缸孔及各种液压装置中精密孔的加工，密孔的加工，孔径范围一般为孔径范围一般为15500mm15500mm或更大，并可加工长径或更大，并可加工长径比大于比大于1010的深孔。但所磨的深孔。但所磨不适用于加工塑性较大的有色金屑工件不适用于加工塑性较大的有色金屑工件上的孔，也不能加工带键槽的孔、花键孔等断续表面。上的孔，也不能加工带键槽的孔、花键孔等断续表面。中国旧标准 ( 光洁度 ) 中国新标准 (粗糙度)Ra 粗糙度：0.012、0.025、0.050、0.100、0.20、0.40、0.80、1.6、3.2、6.3、

21、12.5、25、50、100 4 6.3 5 3.2 6 1.6 7 0.8 8 0.4 n五、拉孔五、拉孔n1 1拉削与拉刀拉削与拉刀n 拉孔是一种高生产率的精加工方法，它是用特拉孔是一种高生产率的精加工方法，它是用特制的拉刀在拉床上进行的。制的拉刀在拉床上进行的。拉床分卧式拉床和立拉床分卧式拉床和立式拉床两种，以卧式拉床最为常见式拉床两种，以卧式拉床最为常见。n 图表示拉刀刀齿尺寸逐齿增大切下金属的图表示拉刀刀齿尺寸逐齿增大切下金属的过程。过程。n拉孔有拉孔有3 3种不同的拉削方式：种不同的拉削方式：n(1)(1)分层式拉削分层式拉削 这种方式的特点是拉刀将工件加工余量一层这种方式的特点是拉刀将工件加工余量一层一层顺序地切除。一层顺序地切除。n (2)(2)分块式拉削分块式拉削 这种方式的特点是加工表面的每一层金属是这种方式的特点是加工表面的每一层金属是由一组尺寸基本相同但刀齿切削位置相互交错的刀齿切除的。由一组尺寸基本相同但刀齿切削位置相互交错的刀齿切除的。每个刀齿仅切去一层金属的一部分。每个刀齿仅切去一层金属的一部分。n (3)(3)综合式拉削综合式拉削 这种方式集中了分层及分块式拉削的优点，这种方式集