课题四钳工基本操作知识

1、课题四 孔加工钳工中有两种加工孔的方法： 一种是用麻花钻在工件上钻孔； 另一种是用扩孔钻、锪钻和铰刀等对工件上已有孔进行再加工。 主运动主运动：钻头或扩孔钻的回转运动。 进给运动进给运动：钻头或扩孔钻沿自身轴线方向的移动。钻孔概述台钻立式钻床摇臂钻床 钻孔 扩孔 铰孔 攻螺纹 锪孔 刮平面 一、钻孔 钻孔是指用钻头在实体材料上钻成孔的加工方法。 钻孔可以达到的标准公差等级一般为ITl0ITll级； 表面粗糙度一般为Ra 值只能达到5012.5m。 故只能加工要求不高的孔或作为孔的粗加工。1、麻花钻 麻花钻一般用高速钢制成，淬火后硬度达6268HRC，是最常用的一种钻头。 它由柄部、颈部和工作部

2、分组成。 麻花钻的结构和切削部分麻花钻的结构和切削部分1、柄部 其中柄部是钻头的夹持部分，用来传递钻孔时所需的转矩和轴向力。 它有直柄式和锥柄式两种。 直柄所能传递的转矩较小，其钻头直径13mm以内； 莫氏锥柄可以传递较大的转矩，钻头直径一般都大于13mm， 锥柄麻花钻 直柄麻花钻 2）颈部 颈部为磨制钻头外圆时供砂轮退刀之用。一般也用来刻印钻头的商标和规格。 3）工作部分 工作部分由切削部分和导向部分组成，主要担任切削工作。 切削部分由五刃(两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃)，六面(两个前刀面、两个后刀面和两个副后刀面)组成，主要担任切削工作。 导向部分有两条螺旋槽和两条窄的螺旋形棱边，

3、并与螺旋槽表面相交形成两条棱刃(副切削刃)。 导向部分在切削过程中，能保持钻头正直的钻削方向和具有修光孔壁的作用，同时还是切削部分的后备部分。 两条螺旋槽用来排屑和输送切削液。钻头的直径略有倒锥，直径向柄部逐渐减小，倒锥的大小为每100mm长度内减小约0.050.10mm。这样能减小钻头与孔壁的摩擦。 （2）标准麻花钻的切削角度1）确定麻花钻切削角度的辅助平面 麻花钻主切削刃上任意一点的基面、切削平面和主截面的相互位置，三者互相垂直。 基面 切削刃上任一点的基面是通过该点并与该点切削速度方向垂直的平面，实际上是过该点与钻心连线的径向平面。 切削平面 麻花钻主切削刃上任一点的切削平面，是由该点的

4、切削速度方向与该点切削刃的切线所构成的平面。标准麻花钻主切削刃为直线，其切线就是钻刃本身。 正交平面 通过主切削刃上任一点并垂直于切削平面和基面的平面为主截面。 柱剖面 通过主切削刃上任一点作与钻头轴线平行的直线，该直线绕钻头轴线旋转所形成的圆 柱面的切面即为柱截面。 2）标准麻花钻的切削角度l 顶角2r l 前角o l 后角o l 侧后角f l 横刃斜角 前角。 前刀面与基面之间的夹角称为前角，主切削刃各点前角的大小是不相等的。近外缘处的前角最大，一般为30左右;自外缘向中心前角逐渐减小；在钻心 D /3范围内为负值;接近横刃处的前角o=-30。 前角大小与螺旋角有关(横刃处除外)，螺旋角越

5、大，前角越大。 前角大小决定了切除材料的难易程度和切屑在前刀面上的摩擦阻力大小。前角越大,切削越省后角。 后刀面与切削平面之间的夹角称为后角。 主切削刃上各点的后角是不相等的，外缘处后角较小，越接近钻心后角越大。 钻硬材料时为了保证刀刃强度，后角应适当小些;钻软材料后角可适当大些，但钻有色金属材料时后角不能太大.顶角 麻花钻的顶角又称锋角或钻尖角，它是两主切削刃在其平行平面M-M上的投影之间的夹角。标准麻花钻的顶角=1182，这时两主切削刃呈直线形。若顶角118时，则主切削刃呈内凹形;若顶角118，则主切削刃呈外凸形。横刃斜角 横刃与主切削刃在钻头端面内的投影之间的夹角称为横刃斜角，它是在刃磨

6、钻头时自然形成的，其大小与后角、顶角大小有关。 标准麻花钻 =5055。当后角磨得偏大时，横刃斜角就会减小，而横刃的长度会增大。标准麻花钻横刃的长度 b=0.18D。 （3）标准麻花钻的缺点 1）大直径钻头横刃较长，横刃前角为负值，因此在切削过程中，横刃处于挤刮状态，使进给力增大，从而钻头容易发生抖动； 2）主切削刃上各点的前角大小不一样，使切削性能不同，靠近钻心处的前角是一个很大的负值，切削性能很差，处于刮削状态，钻头磨损严重； 3）钻头的棱边较宽，副后角为0，所以靠近切削部分的一段棱边，与孔壁的摩擦比较严重，容易发热和磨损； 4）主切削刃外缘处的刀尖角较小，前角最大，刀齿薄弱，而此处的切削

7、速度又最高，故产生的切削热最多，磨损极为严重； 5）主切削刃长，而且全宽参加切削，切削刃各点切屑流出的线速度相差很大，切屑卷曲成很宽的螺旋卷，所占体积大，容易在螺旋槽内堵住，排屑不顺利，切削液也不易加注到切削刃上。（4）标准麻花钻的修磨 为延长钻头的寿命、提高切削性能和钻削效率，通常要对切削部分进行修磨。修磨措施主要包括： 1)磨短横刃并增大靠近钻心处的前角，以减小轴向抗力和刮削现象，提高钻头的定心作用和切削的稳定性，是最基本的修磨方式； 2)修磨主切削刃，在麻花钻边缘处磨出过渡刃，以增大边缘处的刀尖角，增加刀齿强度，提高钻头的耐磨性，延长钻头的寿命，并有利于减小孔的粗糙度； 3)修磨前刀面，

8、以减小此处的前角，提高刀齿的强度，切削黄铜时避免“扎刀”现象； 4)修磨棱边，在棱边上磨出副后角，以减少对孔壁的摩擦，延长钻头寿命； 5)修磨分屑槽，在后刀面或前刀面上磨出几条相互错开的分屑槽，使切屑变窄，利于排屑。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2r，钻削一般中等硬度的钢和铸铁时，2r =116118 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，一般=5055 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

9、称 2、群钻 群钻是在广大钻工实践变革的基础上，利用标准麻花钻经合理刃磨而成的一种效率高、寿命长、加工质量好的钻头。其中标准群钻应用最广，主要用来钻削钢材(碳钢和各种合金结构钢)，同时又是其它群钻变革的基础。(1) 标准群钻标准群钻的结构形状如图所示，有以下三点： 群钻上磨有月牙槽，形成凹圆弧刃； 横刃磨短，使横刃缩短为原长的1517； 磨有单边分屑槽。 由于标准群钻在结构上具有上述特点，故与标准麻花钻相比，其切削性能大大提高。标准群钻(1)磨出月牙槽 在钻头的后刀面上对称地磨出月牙槽，形成凹形圆弧刃，把主切削刃分成三段，即外刃、圆弧刃和内刃。能稳定钻头的方向，限制钻头摆动，加强定心作用。 (

10、2)修磨横刃 使横刃为原来的1/71/5，同时使新形成的内刃上的前角也大大增加，以减少轴向力， 改善定心作用，提高切削能力。钻头和工件产生的热变形少，可提高孔的质量和钻头寿命。 (3)磨出单边分屑槽 在一条外刃上磨出凹形分屑槽，有利于排屑和减少切削力，而且容易加注切削液，降低切削热，减少工件的变形，提高孔的质量和钻头寿命。 标准群钻的形状特点是：有三尖、七刃、两种槽。三尖是由于磨出月牙槽，主切削刃形成三个尖;七刃是两条外刃、两条圆弧刃、两条内刃和一条横刃;两种槽是月牙槽和单面分屑槽。 （2）钻铸铁的群钻（3）钻黄铜或青铜的群钻(4) 钻薄板的群钻 薄板群钻又名三尖钻，如图所示。两切削刃外缘磨成

11、锋利的刀尖，而且比钻心尖的高度低0.51.5mm。用标准钻头钻薄板工件时，由于钻心先钻穿工件后，立即失去定心作用并使进给力突然减小，加上工件的弹动，会使钻出的孔不圆，出口处的毛边很大，而且常因突然进给过多产生扎刀或钻头折断事故。而用薄板群钻钻孔时钻心尚未钻穿，两切削刃的外刃尖已在工件上划出圆环槽，起到良好的定心作用，从而大大提高了钻孔的质量。 薄板群钻刃磨薄板钻头3、硬质合金钻头 由于高速切削的发展，硬质合金钻头也得到了广泛的应用。硬质合金钻头是在钻头切削部分嵌焊一块硬质合金刀片，如图所示。它适用于高速钻削铸铁及钻高锰钢、淬硬钢、玻璃等坚硬材料。硬质合金刀片材料是碳化钨类YG8。使用硬质合金钻

12、头时，进给量要小一些，以免刀片碎裂，两切削刃要磨得对称。硬质合金钻头4、钻削用量的选择1钻削用量 l 切削速度vc l 进给量 f l 背吃刀量p l 切削速度vc c1000dnv d麻花钻直径，mmn麻花钻转速，r/min m/minl 进给量 f 进给量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： z2ff l 背吃刀量p 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：p2da (2)钻削用量的选择 钻孔时由

13、于背吃刀量是由钻头直径所确定的，所以只需要选择切削速度和进给量。 对钻孔的生产率来说，切削速度和进给量的影响是相同的； 对钻头的寿命来说，切削速度比进给量的影响大； 对钻孔的表面粗糙度来说，一般情况下，切削速度比进给量的影响要大，因为进给量直接影响已加工表面的残留面积(尚未切除的材料面积)，而残留面积愈大，表面粗糙度数值也愈大，表面愈粗糙。 钻削时选择切削用量的基本原则是： 在允许范围内，尽量先选较大的进给量。当进给量受到表面粗糙度和钻头刚度限制时，再考虑选择较大的切削速度。具体选择时，则应综合钻头直径、钻头材料、工件材料、表面粗糙度等几个方面决定。5、钻孔用切削液 钻孔一般属于粗加工，在钻削

14、过程中，钻头处于半封闭状态下工作，摩擦严重，散热困难。注入切削液是为了延长钻头寿命和提高切削性能，因此以冷却为主。 课本P56 表317 在高强度材料上，钻头前刀面要承受较大的压力，为减少摩擦和钻削阻力，可在切削液中增加硫、二硫化钼等成分，如硫化切削液。 在塑性、韧性较大的材料上钻孔，要求加强润滑作用，在切削液中可加入适当的动物油和矿物油。 孔的精度要求较高和表面粗糙度值要求很小时，应选用主要有润滑作用的切削液，如菜油、猪油等。6、钻孔的操作要点 (1)钻孔前先检查工件是否夹紧，检查加工孔位和钻头刃磨是否正确，钻床转速是否合理。 (2)用样冲在孔中心冲大眼，起钻时先钻出一浅坑，观察孔位置是否正

15、确。 (3)选择合理的进给量，避免造成钻头折断或事故的发生。 (4)选择合适的切削液，保证孔的加工质量。二、扩孔 扩孔扩孔用扩孔工具扩大工件孔径的加工方法。 常用工具：麻花钻麻花钻和扩孔钻扩孔钻。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：直柄和锥柄之分高速钢扩孔钻 硬质合金扩孔钻 1、扩孔的特点1、扩孔钻无横刃，避免了由横刃引起的一些不良影响。2、由于背吃刀量小，排屑容易，因而不易擦伤已加工表面。、3、扩孔钻的钻心较粗，刚度较好，因此可以增大进给量，而且加工质量也得到改善。一般公差等级可达到ITl0IT9，表面粗糙度可达Ra12.53.2m。4、扩孔钻强度高、齿数多、导向性好、切

16、削稳定，不但提高了孔的加工质量，而且还提高了生产率。2、扩孔的注意事项 （1）扩孔钻多用于成批大量生产。小批量生产中常用麻花钻代替扩孔钻使用，此时，应适当减小钻头前角，以防止扩孔时扎刀。 （2）用麻花钻扩孔，扩孔前钻孔直径为0.50.7倍的要求孔径；用扩孔钻扩孔，扩孔前钻孔直径为0.9倍的要求孔径。 （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，使钻头与扩孔钻的中心重合，保证加工质量。三、锪孔 锪削锪削用锪钻或锪刀刮平孔的端面或切出沉孔的方法。 锪孔锪孔用锪削方法加工平底或锥形沉孔。 锪孔锪孔锪孔可分为锪圆柱形沉孔、锪锥形沉孔和锪凸台平面等几种形式。 锪孔容易

17、产生的主要问题是：由于刀具容易振动而使锪的端面或锥面上出现振痕，特别是麻花钻改制的锪钻表现更为严重。为了避免这种现象，在锪孔时要注意做到以下几个方面： 1.用麻花钻改制的锪钻要尽量短，以减少振动。并适当减小锪钻的后角和外缘处的前角，以防产生扎刀现象。 2.切削速度应比钻孔低(一般锪孔速度是钻孔速度的1/21/3)。在精锪时可利用停车后钻轴的惯性来锪孔，以减少振动而获得光滑的表面。 3.锪钢件时，要在导柱和切削表面加些机油或牛油润滑。锪钻的刀杆和刀片都要装夹牢固，工件要夹紧。四、铰铰孔 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

18、（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，或分粗铰粗铰、精铰精铰两次完成。 铰孔的尺寸精度可达IT9IT7，表面粗糙度Ra值为1.60.4m。 铰铰孔手用铰刀 1、铰刀的组成柄部柄部：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）两种颈部颈部：在铰刀制造和刃磨时起空刀作用 工作部分工作部分：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

19、作用。 (2) 铰刀的种类铰刀通常由高速钢或高碳钢制成， 分类结构特点与应用按使用方法手用铰刀工作部分较长，切削锥度较小机用铰刀工作部分较短，切削锥度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圆柱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锥铰刀用于铰联轴器上于锥销配合的锥孔莫式铰刀用于铰削06号莫式锥孔1：30锥铰刀用于铰削套式刀具上的锥孔1：50锥铰刀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钢或合金钢硬质合金铰刀用于高速或硬材料铰削2、铰削用量(1)铰削用量 铰削用量包括铰削余量、机

20、铰的切削速度和进给量。其大小对铰削过程中的摩擦、切削力、切削热以及积屑瘤的产生等有很大的影响，并直接影响孔加工的精度和表面粗糙度。 铰削余量是指上道工序完成后，在直径方向留下的加工余量。铰削余量不宜太大或太小，因为铰削余量太大时，每一刀齿的切削负荷增大，破坏了切削过程的稳定性，会使尺寸精度降低，表面粗糙度值增大，同时加剧铰刀磨损。而铰削余量太小时，上道工序残留的变形难以纠正，原有的加工刀痕也不能去除，使铰孔质量达不到要求。选择铰削余量时，应考虑到铰孔精度、孔径大小、表面粗糙度、材料的软硬、铰刀类型以及加工工艺等， （2）机铰时的切削速度和进给量 铰削时的切削速度和进给量要选择的适当，否则铰刀容

21、易磨损，且影响加工质量。 3.铰孔的操作要点 (1)工件要夹正，对薄壁零件的夹紧力不要过大。手铰过程中，两手用力要均衡，旋转速度要均匀，铰刀不得摇晃，避免在孔口处出现喇叭口或将孔径扩大。 (2)手铰时要注意变化每一次的停歇位置，以消除铰刀常在同一处停歇而造成的振痕。 (3)铰孔时不论进、退刀都不能反转，防止刃口磨钝及切屑轧在孔壁与刀齿后刀面之间，将孔壁划伤。 (4)铰削进给时，要轻压铰杠，使铰刀缓慢引进孔内并均匀进给，以保证达到表面粗糙度的要求。 (5)铰削钢料时，要注意清洁粘在刀齿上的切屑，并用磨刀石修光切削刃。 (6)铰削过程中如果铰刀被卡住，不能用力扳转铰杠，应取出铰刀，清除切屑，加注切削液后再缓慢进给。 (7) 机铰时要注意检查机床主轴、铰刀和孔之间的同轴度是否符合要求，机铰完成后，要在铰刀退出后再停车，否则孔壁留有刀痕。 (8) 铰尺寸较小的圆锥孔时，可先以小端直径按圆柱孔精铰余量钻出底孔，然后用锥铰刀铰削。对尺寸和深度较大的圆锥孔为减小切削余量铰孔前可先钻出阶梯孔。五、孔加工方案及复合刀具1、孔加工方案 课本P60、61 表3212、孔加工复合刀具 复合刀具是将两把或两把以上的同类或不同类的复合刀具是将两把或两把以上的同类或不同类的孔加工刀