模块二金属切削加工课题四钻削与镗削

1、课题四课题四 钻削与镗削加工钻削与镗削加工 尽管有多种不同的方法能够加工孔，但钻削仍是主要的尽管有多种不同的方法能够加工孔，但钻削仍是主要的孔加工方式，特别是实心零件上孔的加工和深孔加工，钻孔加工方式，特别是实心零件上孔的加工和深孔加工，钻削加工的效率较高。所以钻削加工是最常用的也是应用最削加工的效率较高。所以钻削加工是最常用的也是应用最广的切削加工方法。广的切削加工方法。 钻削的主要内容钻削的主要内容a）钻孔）钻孔 B）扩孔）扩孔 c）铰孔）铰孔 d）攻螺纹）攻螺纹 e）锪孔）锪孔 f）刮平面）刮平面 台式钻床是放置在台桌上使台式钻床是放置在台桌上使用的小型钻床，用于钻削中小型用的小型钻床，

2、用于钻削中小型工件上的小孔，按最大钻孔直径工件上的小孔，按最大钻孔直径划分有：划分有：2，6，12，16，20mm等等多种规格。台式钻床结构简单，多种规格。台式钻床结构简单，主轴通过变换主轴通过变换V带在塔形带轮上的带在塔形带轮上的位置来实现变速，钻削时具能手位置来实现变速，钻削时具能手动进给。台式钻床用于单件、小动进给。台式钻床用于单件、小批量生产。批量生产。 立式钻床有：立式钻床有：18，25，35，40，50，63，80mm等多种规格。等多种规格。 主轴由电动机通过主轴箱带动主轴由电动机通过主轴箱带动回转，同时通过进给箱获得轴向进回转，同时通过进给箱获得轴向进给运动。可实现主轴转速的变换

3、和给运动。可实现主轴转速的变换和进给量的调整，还可以实现机动进进给量的调整，还可以实现机动进给。工作台和进给箱（主轴）可沿给。工作台和进给箱（主轴）可沿立柱上的导轨上下移动，调整其位立柱上的导轨上下移动，调整其位置高低。置高低。 摇臂钻床外形如图所摇臂钻床外形如图所示，它有一个能绕立柱回示，它有一个能绕立柱回转的摇臂，摇臂带着主轴转的摇臂，摇臂带着主轴箱可沿立柱轴线上下移动。箱可沿立柱轴线上下移动。主轴箱可沿摇臂的水平导主轴箱可沿摇臂的水平导轨作手动或机动的移动。轨作手动或机动的移动。 标准麻花钻（锥柄）标准麻花钻（锥柄）1-1-前面前面2-2-后面后面 3-3-副切削刃副切削刃 4-4-横刃

4、横刃5-5-螺旋槽螺旋槽6-6-主切削刃主切削刃 7-7-第一副后面（刃带）第一副后面（刃带） 8-8-第二副后面第二副后面 （1）顶角）顶角 两主切削刃在与它们平行的轴平面上投影的夹角。顶两主切削刃在与它们平行的轴平面上投影的夹角。顶角的大小影响钻头尖端强度、前角和轴向抗力。顶角大，钻头尖端强度角的大小影响钻头尖端强度、前角和轴向抗力。顶角大，钻头尖端强度大，并可加大前角，但钻削时轴向抗力大。标准麻花钻的顶角一般大，并可加大前角，但钻削时轴向抗力大。标准麻花钻的顶角一般为为 。rK20021182rK（2）前角）前角 在正交平面在正交平面 内测量的前面与基面内测量的前面与基面 的夹角。麻花的

5、夹角。麻花钻的前面是螺旋槽面，因此，主切削刃上各点的前角大小是不同的，钻钻的前面是螺旋槽面，因此，主切削刃上各点的前角大小是不同的，钻头外缘处前角最大头外缘处前角最大 ，约为，越近中心前角越小，靠近横刃处的前角，约为，越近中心前角越小，靠近横刃处的前角约为约为 ，横刃上的前角则小至，横刃上的前角则小至 。前角的大小影响切屑的形。前角的大小影响切屑的形状和主切削刃的强度，决定切削的难易程度。前角越大，切削越省力，状和主切削刃的强度，决定切削的难易程度。前角越大，切削越省力，但刃口强度降低。但刃口强度降低。ooPrP030030006050（3）后角）后角 在正交平面在正交平面 内测量的后面与切削

6、平面内测量的后面与切削平面 的夹角。的夹角。0oPsP（参考图片）（参考图片）（4）侧后角）侧后角 在假定工作平面在假定工作平面 内测量的后面与切削平面内测量的后面与切削平面 的的夹角。钻削时实际起作用的是这个后角。主切削刃上各点的后角大小夹角。钻削时实际起作用的是这个后角。主切削刃上各点的后角大小也不一样，在钻头外缘处的侧后角最小，约为也不一样，在钻头外缘处的侧后角最小，约为 ，越近中心越，越近中心越大，靠近钻心处约为大，靠近钻心处约为 。后角的大小影响后面的摩擦和主切削。后角的大小影响后面的摩擦和主切削刃的强度，后角越大，麻花钻后面与工件已加工面的摩擦越小，但刃刃的强度，后角越大，麻花钻后

7、面与工件已加工面的摩擦越小，但刃口强度则降低。口强度则降低。ffPsP00148002520（5）横刃斜角）横刃斜角 横刃与主切削刃在端面上投影线之间的夹角。横横刃与主切削刃在端面上投影线之间的夹角。横刃斜角一般取刃斜角一般取 。横刃斜角的大小与后面的刃磨有关，它可用。横刃斜角的大小与后面的刃磨有关，它可用来判断钻芯处的后角是否刃磨正确。当钻心处后角较大时，横刃斜角来判断钻芯处的后角是否刃磨正确。当钻心处后角较大时，横刃斜角就较小，横刃相应增长，钻头定心作用变差，轴向抗力增大。就较小，横刃相应增长，钻头定心作用变差，轴向抗力增大。 005550（参考图片）（参考图片）图2-126 麻花钻的主要

8、角度-基面 -切削平面 -假定工作平面 -正交平面rPsPfPOP（1）根据加工材料刃磨出正确的顶角，钻削一般中等硬度的钢和铸铁）根据加工材料刃磨出正确的顶角，钻削一般中等硬度的钢和铸铁时，时， 。001181162Kr（2）两条主切削刃的长度应相等，与轴线的夹角也应相等，且成直线，）两条主切削刃的长度应相等，与轴线的夹角也应相等，且成直线，以防止钻削时产生晃动或单边切削，而造成孔径扩大、轴线不直和孔以防止钻削时产生晃动或单边切削，而造成孔径扩大、轴线不直和孔壁粗糙等缺陷。壁粗糙等缺陷。（3）磨出恰当的后角，以确定正确的横刃斜角，一般）磨出恰当的后角，以确定正确的横刃斜角，一般 。005550

9、（4）刃磨时注意冷却，尤其是刃磨小直径钻头时，应防止切削部）刃磨时注意冷却，尤其是刃磨小直径钻头时，应防止切削部分过热引起退火。分过热引起退火。 标准参数的麻花钻由于其自身结构的原因，存在以下几种缺陷：标准参数的麻花钻由于其自身结构的原因，存在以下几种缺陷：横刃太长，则引钻时不易定中心，工作时钻头旋转轴线不稳定，容易造成钻横刃太长，则引钻时不易定中心，工作时钻头旋转轴线不稳定，容易造成钻孔精度低及刃带容易磨损的结果。同时由于位于钻芯的横刃所形成的前角是较孔精度低及刃带容易磨损的结果。同时由于位于钻芯的横刃所形成的前角是较大负值，所以钻芯处切削条件很差，轴向抗力大。大负值，所以钻芯处切削条件很差

10、，轴向抗力大。 主切削刃上各点前角的数值相差很大，在钻头直径主切削刃上各点前角的数值相差很大，在钻头直径d/3范围内的前角都是小范围内的前角都是小于零度的负值，因而影响钻孔精度与钻头耐用度。于零度的负值，因而影响钻孔精度与钻头耐用度。大直径钻头主切削刃较长，主切削刃上各点切削速度不等，钻削时切屑宽，大直径钻头主切削刃较长，主切削刃上各点切削速度不等，钻削时切屑宽，卷不紧，占空间大，排屑与冷却均不顺利。卷不紧，占空间大，排屑与冷却均不顺利。4）麻花钻外刃与棱边处刀尖角）麻花钻外刃与棱边处刀尖角 较小，前角较大，刀齿薄弱。该点切削速度较小，前角较大，刀齿薄弱。该点切削速度最高，棱边后角为零度，因此

11、转角处磨损最快，是提高钻头耐用度的薄弱环最高，棱边后角为零度，因此转角处磨损最快，是提高钻头耐用度的薄弱环节。节。r5）不能适应不同的工件材料。标准麻花钻的锋角为）不能适应不同的工件材料。标准麻花钻的锋角为 ，螺旋角为，螺旋角为 ，若，若用来钻硬材料时，要使得锋角过小，而螺旋角过大；若用来钻薄板时，由于用来钻硬材料时，要使得锋角过小，而螺旋角过大；若用来钻薄板时，由于钻尖钻透后失去定心，孔的质量难以保证。钻尖钻透后失去定心，孔的质量难以保证。0118030 将钻芯部分前刀面磨出新的较大前角，同时将横刃缩短到将钻芯部分前刀面磨出新的较大前角，同时将横刃缩短到原来长度的原来长度的1/31/5，在主

12、切削刃上形成转折点。修磨后的横刃前角，在主切削刃上形成转折点。修磨后的横刃前角为为 ，横刃斜角为，横刃斜角为 。这种修磨能显著减小轴向力，有利。这种修磨能显著减小轴向力，有利于分屑与断屑，并能保持一定的钻尖强度。于分屑与断屑，并能保持一定的钻尖强度。00015020030 图2-128 修磨横刃 将螺旋槽前刀面外缘处刃磨出倒棱前刀面。将螺旋槽前刀面外缘处刃磨出倒棱前刀面。这种修磨目的是改变前角的不合理分布，以满足不同的加工要求，这种修磨目的是改变前角的不合理分布，以满足不同的加工要求，一般有特殊要求时才进行这项修磨。如钻黄铜和塑料时，为避免产一般有特殊要求时才进行这项修磨。如钻黄铜和塑料时，为

13、避免产生生“扎刀扎刀”现象，应使外缘处前角减小到现象，应使外缘处前角减小到 ；钻胶木时；钻胶木时为为 。0501005010 在靠近主切削刃的一段棱边上，磨出副后角在靠近主切削刃的一段棱边上，磨出副后角主主 ，并缩短棱边的宽度，使棱边的宽度为原来的，并缩短棱边的宽度，使棱边的宽度为原来的1/31/2。其目的是减少棱边与孔壁的摩擦，适合加工韧性材料或软金属，以其目的是减少棱边与孔壁的摩擦，适合加工韧性材料或软金属，以提高加工表面质量。提高加工表面质量。00608图图2-1292-129修磨前刀面修磨前刀面 图图2-130 2-130 修磨棱边修磨棱边 由于麻花钻外刃与棱边处刀尖角由于麻花钻外刃与

14、棱边处刀尖角 较小，该点切较小，该点切削速度最高，转角处磨损最快。采用双重刃磨，即磨出第二锋角削速度最高，转角处磨损最快。采用双重刃磨，即磨出第二锋角( )，增大了转角处的刀尖角，可有效地增加这部分的强度，增大了转角处的刀尖角，可有效地增加这部分的强度，减少钻头的磨损，并可减小孔的表面粗糙度值。这种方法适用于加工减少钻头的磨损，并可减小孔的表面粗糙度值。这种方法适用于加工铸铁。铸铁。r070075 当在钢材上钻削直径较大的孔时，可在钻头的前刀面或后当在钢材上钻削直径较大的孔时，可在钻头的前刀面或后刀面上交错磨出小狭槽，使切屑变窄，有利于排出。分屑槽必须交错开，刀面上交错磨出小狭槽，使切屑变窄，

15、有利于排出。分屑槽必须交错开，单边或磨出阶梯刃等。单边或磨出阶梯刃等。 图2-132 开分屑槽 图2-131 双重锋角 将麻花钻的两主切削刃磨出内凹圆弧刃，将麻花钻的两主切削刃磨出内凹圆弧刃，可加强钻头稳定性，有助于分屑、断屑。在钻薄板时，应使内凹可加强钻头稳定性，有助于分屑、断屑。在钻薄板时，应使内凹深度大于薄板厚度，以形成外刃套料钻孔。这种方法也可用于不深度大于薄板厚度，以形成外刃套料钻孔。这种方法也可用于不规则毛坯孔的扩孔。规则毛坯孔的扩孔。 图2-133磨出内凹圆弧刃 2、群钻 用扩孔钻扩孔，可以是为铰孔作准备，也可以是精度要求不高孔用扩孔钻扩孔，可以是为铰孔作准备，也可以是精度要求不

16、高孔加工的最终工序。钻孔后进行扩孔，可以校正孔的轴线偏差，使其获加工的最终工序。钻孔后进行扩孔，可以校正孔的轴线偏差，使其获得较正确的几何形状与较小的表面粗糙度值。得较正确的几何形状与较小的表面粗糙度值。 扩孔的加工经济精度等级为扩孔的加工经济精度等级为IT11IT10，表面粗糙度，表面粗糙度Ra值为值为6.33.2 m。扩孔钻扩孔钻 铰孔是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铰孔是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祖糙度值的方法。铰孔一般在孔半精加工（扩孔或半精镗）后减小其表面祖糙度值的方法。铰孔一般在孔半精加工（扩孔或半精镗）后用铰刀进行。用铰刀

17、进行。 铰刀结构图铰刀结构图 铰刀的主要结构参数有：直径铰刀的主要结构参数有：直径 、齿数、齿数z、主偏角、主偏角 (顶角顶角2 )、前角、前角 和后角和后角 和槽形角和槽形角 等。等。0dPrkrkP 常用机用铰刀 手用铰刀的切削部分较长；导向作用好，用于单件、小批盘手用铰刀的切削部分较长；导向作用好，用于单件、小批盘生产或装配工作，直径范围为生产或装配工作，直径范围为171mm，刀柄为直柄。，刀柄为直柄。 机用铰刀用于成批生产，装在钻床或车床、铣床、镗床等机机用铰刀用于成批生产，装在钻床或车床、铣床、镗床等机床上进行铰孔，分直柄和锥柄两种：直柄机用铰刀的直径范围为床上进行铰孔，分直柄和锥柄

18、两种：直柄机用铰刀的直径范围为120mm，锥柄机用铰刀的直径范围为，锥柄机用铰刀的直径范围为5.550mm。成批生产中，。成批生产中，铰直径较大的孔可使用套式机用铰刀，铰刀套在专用的铰直径较大的孔可使用套式机用铰刀，铰刀套在专用的1：30锥锥度心轴上铰削，其直径范围为度心轴上铰削，其直径范围为2580mm。 铰孔的经济精度等级为铰孔的经济精度等级为IT9IT7，表面祖糙度，表面祖糙度Ra值为值为1.60.4 m。4、典型钻床夹具分析 钻夹头和钻套钻夹头和钻套 a）钻夹头）钻夹头 b）钻套）钻套 孔径较小的小型工件，采用平口钳装夹即可钻削；当工孔径较小的小型工件，采用平口钳装夹即可钻削；当工件孔

19、径较大时，钻削时转矩较大，为保证装夹可靠和操作安件孔径较大时，钻削时转矩较大，为保证装夹可靠和操作安全，应采用压板、全，应采用压板、V形块、螺栓等装夹工件。形块、螺栓等装夹工件。 工件的装夹工件的装夹a）工件用压板夹紧）工件用压板夹紧 b）工件用）工件用V形块定位、压板夹紧形块定位、压板夹紧 在单件、小批量生产中，用在单件、小批量生产中，用工具划出待加工孔的轮廓线和中心工具划出待加工孔的轮廓线和中心位置，然后在孔轮廓线、孔中心处用样冲打出冲点（位置，然后在孔轮廓线、孔中心处用样冲打出冲点（），），孔中心与钻头的相对位置后即钻削。孔中心与钻头的相对位置后即钻削。 批量较大或孔的位置精度要求较高，

20、则需用批量较大或孔的位置精度要求较高，则需用（钻模）保证，使（钻模）保证，使用钻模可提高生产率，孔的加工精度一股可较不用钻模钻削提高一级，用钻模可提高生产率，孔的加工精度一股可较不用钻模钻削提高一级，表面粗糙度表面粗糙度Ra值也有所减小，值也有所减小，。 用钻模钻孔用钻模钻孔1-钻套钻套 2，5钻模板钻模板 3，7工件工件 4-挡块挡块 6-弓形架弓形架 8-夹具体夹具体钻孔方法：（1）麻花钻的两条切削刀对称分布，钻削时，所受径向抗力相互平）麻花钻的两条切削刀对称分布，钻削时，所受径向抗力相互平衡，因此不像单刃刀具那样容易弯曲。但由于麻花钻刚性差、导向作衡，因此不像单刃刀具那样容易弯曲。但由于麻花钻刚性差、导向作用差、横刃的不利影响和两个主切削刃不对称等的原因，钻头也容易用差、横刃的不利影响和两个主切削刃不对称等的原因，钻头也容易产生产生“引偏引偏”（4）钻削时，冷却条件差，切削温度高，影响生产率的提高。）钻削时，冷却条件差，切削温度高，影响生产率的提高。二、扩孔 镗削是镗刀旋转作主运动、工件或镗刀作进给运动的切镗削是镗刀旋转作主运动、工件或镗刀作进给运动