机械制造技术4

第6章钻削、铰削与镗削加工

内孔表面也是零件上的主要表面之一，根据零件在机械产品中的作用不同，不同结构的内孔有不同的精度和表面质量要求。按照孔与其他零件的相对连接关系的不同，可分为配合孔与非配合孔；按其几何特征的不同，可分为通孔、盲孔、阶梯孔、锥孔等；按其几何形状不同，可分为圆孔，非圆孔等。由于孔加工是对零件内表面的加工，对加工过程的观察、控制困难，加工难度要比外圆表面等开放型表面的加工大得多。孔的加工过程主要有以下几个方面的特点：1）孔加工刀具多为定尺寸刀具，如钻头、铰刀等，刀具磨损造成的形状和尺寸的变化会直接影响被加工孔的精度。2）由于受被加工孔尺寸的限制，切削速度很难提高，影响加工生产率和加工表面质量。3）刀具的结构受孔尺寸的直径和长度的限制，刚性较差。4）孔加工时，刀具一般是在半封闭的空间工伯，切屑排除困难；冷却液难以进入加工区域，散热条件不好。钻削：一般精度为IT3～IT10，表面粗糙度值为Ra=20～10um铰削：一般精度为IT8～IT6，表面粗糙度值为Ra=1.6～0.4um镗削：一般精度为IT8～IT7，表面粗糙度值为Ra=6.3～0.8um §6-1钻头和钻削加工

孔加工刀具按其用途一般分为两大类：一类是从实体材料上加工出孔的刀具；另一类是对已有孔进行再加工的刀具。 一、麻花钻的结构

麻花钻是一种形状较复杂的双刃钻孔或扩孔的标准刀具。一般用于孔的粗加工（IT11以下精度及表面粗糙度Ra25—6.3um），也可用于加工攻丝、铰孔、拉孔、镗孔、磨孔的预制孔。1、麻花钻的构造

标准麻花钻由3个部分组成：工作部份、柄部、颈部尾部是钻头的夹持部分，用于与机床联接，并传递扭矩和轴向力。按麻花钻直径的大小，分为直柄（小直径）和锥柄（大直径）两种。

颈部是工作部分和尾部间的过渡部分，供磨削时砂轮退刀和打印标记用。小直径的直柄钻头没有颈部。

工作部分是钻头的主要部分，前端为切削部分，承担主要的切削工作；后端为导向部分，起引导钻头的作用，也是切削部分的后备部分。2、麻花钻的主要几何参数

螺旋角：钻头螺旋槽最外缘处螺旋线的切线与钻头轴线间的夹角为钻头的螺旋角。较大的螺旋角，使钻头的前角增大，故切削扭矩和轴向力减小，切削轻快，排屑也较容易。但是螺旋角过大，会削弱钻头的强度和散热条件，使钻头的磨损加剧。标准麻花钻的=18°—30°，小直径钻头值较小。

顶角2和主偏角κr：钻头的顶角（即锋角）为两主切削刃在与其平行的轴向平面上投影之间的夹角。标准麻花钻的2=118°，此时的主切削刃是直线。

钻头的顶角2直接决定了主偏角κr的大小，且顶角之半在数值上与主偏角κr很接近。顶角越小，切削刃长度增加，单位切削刃长度上负荷降低，刀尖角r增大，改善了散热条件，提高了钻头的耐用度。同时，轴向力减小。但切屑变薄，切屑平均变形增加，故使扭矩增大。

前角：钻头的前角是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。对于标准麻花钻，前角由30°逐渐变为-30°，故靠近中心处的切削条件很差。

后角f：钻头的后角是在假定工作平面（即以钻头轴线为轴心的圆柱面的切平面）内测量的切削平面与主后刀面之间的夹角。

考虑到进给运动对工作后角的影响，同时为了补偿前角的变化，使刀刃各点的楔角较为合理，并改善横刃的切削条件，麻花钻的后角刃磨时应由外缘处向钻心逐渐增大。横刃角度度——横横刃是两两个后刀刀面的交交线，其其长度为为bψ。。横刃刃角度包包括横刃刃斜角ψψ，横刃刃前角γγoψ和和横刃后后角αoψ。横横刃斜角角ψ为在在钻头端端平面内内投影的的横刃与与主切削削刃之间间的夹夹角，，它是刃刃磨后刀刀面时形形成的。。由于标准准麻花钻钻在结构构上存在在着很多多问题，，在使用用时常常常进行修修磨，以以改变标标准麻花花钻切削削部分的的几何形形状，改改善其切切削条件件，提高高钻头的的切削性性能。二、钻削削过程特特点及钻钻削用量量1、钻削削过程特特点刀具刚性性差，排排屑困难难，切削削热不易易排出2、钻削削用量（1）钻钻削深度度ap它它是是钻头的的半径（2）进进给量f和每刃刃进给量量af钻钻头头（或工工件）每每转一转转，钻头头在进给给方向相相对于工工件的位位移量称称进给量量f(mm/r)。由由于麻花花钻有两两个刀齿齿（即Z=2）），故每每个刀齿齿的进给给量为af=f/2(mm/z)（3））钻钻削削速速度度Vc钻钻削削速速度度指指钻钻头头外外径径处处的的主主运运动动线线速速度度（（m/min））三、、其其他他钻钻头头1、、群群钻钻：：三三尖尖七七刃刃锐锐当当先先，，月月牙牙弧弧槽槽分分两两边边，，一一侧侧外外刃刃开开屑屑槽槽，，横横刃刃磨磨得得低低窄窄尖尖2、、可可转转位位浅浅孔孔钻钻3、、错错齿齿内内排排屑屑深深孔孔钻钻4、、单单刃刃外外排排屑屑深深孔孔钻钻（（枪枪钻钻））5、、喷喷吸吸钻钻四、、扩扩孔孔钻钻扩孔孔钻钻是是用用于于对对已已钻钻孔孔进进一一步步加加工工,以以提提高高孔孔的的加加工工质质量量的的刀刀具具,其其加加工工精精度度可可达达IT10——IT11,表表面面粗粗糙糙度度可可达达Ra6.3——3.2。。扩扩孔孔钻钻的的刀刀齿齿比比较较多多,一一般般有有3——4个个,故故导导向向性性好好,切切削削平平稳稳,由由于于扩扩孔孔余余量量较较小小,容容屑屑槽槽较较浅浅，，刀刀体体强强度度和和刚刚性性较较好好；；扩孔孔钻钻的的主主要要类类型型有有两两种种，，即即整整体体式式扩扩孔孔钻钻和和套套式式扩扩孔孔钻钻，，其其中中套套式式扩扩孔孔钻钻适适用用于于大大直直径径孔孔的的扩扩孔孔加加工工。。§6-2铰铰刀刀和和铰铰削削加加工工铰孔孔之之前前，，被被加加工工孔孔一一般般需需经经过过钻钻孔孔或或经经过过钻钻、、扩扩孔孔加加工工。。一、、铰铰削削过过程程特特点点1、、铰铰刀刀的的结结构构铰刀刀用用于于中中、、小小尺尺寸寸孔孔的的半半精精加加工工和和精精加加工工，，也也可可用用于于磨磨孔孔或或研研孔孔前前的的预预加加工工。。铰铰刀刀齿齿数数多多（（6——12个个）），，导导向向性性好好，，芯芯部部直直径径大大，，刚刚性性好好。。铰铰削削余余量量小小，，切切削削速速度度低低，，加加上上切切削削过过程程中中的的挤挤压压作作用用，，所所以以能能获获得得较较高高的的加加工工精精度度（（IT6——IT8））和和较较好好的的表表面面质质量量（（Ra1.6——Ra0.4um））。。铰铰刀刀分分为为手手用用铰铰刀刀和和机机用用铰铰刀刀两两类类。。手手用用铰铰刀刀又又分分为为整整体体式式和和可可调调式式，，机机用用铰铰刀刀分分带带柄柄的的和和套套式式。。加加工工锥锥孔孔用用的的铰铰刀刀称称为为锥锥度度铰铰刀刀。。铰刀的的基本本结构构如图图所示示它由柄柄部、、颈部部和工工作部部分组组成，，工作作部分分包括括切削削部分分和校校准部部分，，切削削部分分用于于切除除加工工余量量；校校准部部分起起导向向、校校准与与修光光作用用。铰铰刀切切削部部分呈呈锥行行，其其锥角角2κκr的的大小小主要要影响响被加加工孔孔的质质量和和铰削削时轴轴向力力的大大小。。对于于手用用铰刀刀，为为了减减小轴轴向力力，提提高导导向性性，一一般取取κr=30´´—1°30´´；对对于机机用铰铰刀，，为提提高切切削效效率，，一般般加工工钢件件时，，κr=12°°—15°°；加加工铸铸铁件件时，，κr=3°——5°°；加加工盲盲孔时时，κκr=45°。。由于于铰削削余量量很小小，切切屑很很薄，，故铰铰刀的的前角角作用用不大大，为为了制制造和和刃磨磨方便便，一一般取取=0°。。铰刀刀的切切削部部分为为尖齿齿，后后角一一般为为=6°——10°。。而校校准部部分应应留有有宽0.2—0.4mm、后后角=0°的的棱边边，以以保证证铰刀刀有良良好的的导向向与修修光作作用。。2、铰削削过程特特点铰刀的直直径是指指铰刀圆圆柱校准准部分的的刀齿直直径，它它直接影影响到被被加工孔孔的尺寸寸精度、、铰刀的的制造成成本及使使用寿命命。（1）铰铰削的加加工余量量一般小小于0.1mm，铰刀刀的主偏偏角Kr一般小小于45度，因因此铰削削时切削削厚度ac很小小，约0.01~0.03mm。（2）铰铰削过程程所采用用的切削削速度一一般都较较低，因因而切削削变形较较大。（3）在在切削液液润滑作作用下，，切削刃刃的钝圆圆部分只只在加工工表面上上润滑，，使工件件表面受受到熨压压作用，，熨压后后已加工工表面发发生弹性性恢复。。铰孔时，，应根据据工件材材料、结结构和铰铰削余量量的大小小，综合合分析决决定切削削液的使使用。二、铰刀刀的结构构参数1、直径径及公差差铰刀是定定尺寸刀刀具，直直径及其其公差的的选取主主要取决决于被加加工孔的的直径及及其精度度。同时时，也要要考虑铰铰刀的使使用寿命命和制造造成本。。铰刀的公公称直径径是指校校准部份份的圆柱柱部份直直径，它它应等于于被加工工孔的基基本尺寸寸，而其其公差则则与被铰铰削孔的的公差、、铰刀的的制造公公差、铰铰刀磨耗耗量和铰铰削过程程中孔径径的变形形性质有有关。（1）加加工后孔孔径扩大大铰孔时，，由于机机床主轴轴间隙产产生的径径向圆跳跳动、铰铰刀刀齿齿的径向向圆跳动动、铰孔孔余量不不均匀而而引起的的颤动、、铰刀的的安装偏偏差、切切削液和和积屑瘤瘤等因素素的影响响，会使使孔径扩扩大。（2）加加工后孔孔径缩小小铰削力较较大或工工件孔壁壁较薄时时，由于于工件的的弹性变变形或热热变形的的恢复，，铰孔后后孔径常常会缩小小。2、齿数数Z及槽槽形铰刀的齿齿数一般般为4~12个个齿。齿齿数多，，则导向向性好，，刀齿负负荷轻，，铰孔质质量高，，但齿数数过多，，会降低低铰刀刀刀齿强度度和减小小容屑空空间，故故通常根根据直径径和工件件材料性性质选取取铰刀齿齿数。铰刀的齿齿槽形式式有直线线型、折折线型和和圆弧型型三种。。铰刀的齿齿槽方向向有直槽槽和螺旋旋槽两种种。§6-3镗镗刀和镗镗削加工工一、镗削加工工的特点点1、可以以加工机机座、箱箱体、支支架等外外形复杂杂的大型型零件上上的直径径较大的的孔，特特别是有有位置精精度要求求的孔和和孔系。。2、镗削削加工灵灵活性大大，适应应性强。。在镗床床上除加加工孔和和孔系外外，还可可以车外外圆、车车端面、、铣平面面。镗孔孔可以较较正孔的的位置。。镗孔可可在镗床床上或车车床上进进行。在在镗床上上镗孔时时，镗刀刀基本与与车刀相相同，不不同之处处是工件件不动，，镗刀在在旋转。。镗孔加加工精度度一般为为IT9—IT7，表表面粗糙糙度为Ra6.3—0.8mm。3、镗削削加工操操作技术术要求高高，生产产率低。。二、镗刀刀的类型型及应用用按切削刃刃数量可可分为单单刃镗刀刀、双刃刃镗刀和和多刃镗镗刀。按按工件的的加工表表面可分分为通孔孔镗刀、、盲孔镗镗刀、阶阶梯孔镗镗刀和端端面镗刀刀。按刀刀具结构构可分为为整体式式、装配配式和可可调式。。a.单刃刃镗刀b.多刃刃镗刀:①两端端都有切切削刃,工作时时可消除除径向力力对镗杆杆的影响响,工件件的孔径径尺寸与与精度由由镗刀径径向尺寸寸保证.②多采采用浮动动连接结结构,可可减少镗镗刀块安安装误差差及镗杆杆径向跳跳动所引引起的加加工误差差.③孔孔的加工工精度可可达IT6-IT7,Ra达达0.8μm.§6-4镗镗床和钻钻床一、镗床床1、应用用：镗床床是一种种主要用用镗刀在在工件上上加工孔孔的机床床。通常常用于加加工尺寸寸较大，，精度要要求较高高的孔，，特别是是分布在在不同表表面上，，孔距和和位置精精度要求求较高的的孔。如如箱体上上的孔，，还可以以进行铣铣削，钻钻孔，扩扩孔，铰铰孔等工工作。2、镗削削特点:刀具结结构简单单,通用用性达,可粗加加工也可可半精加加工和精精加工,适用批批量较小小的加工工，镗孔孔质量取取决于机机床精度度.3.运动动分析：：主运动动为镗刀刀的旋转转运动，，进给运运动为镗镗刀或工工件的移移动。4.分类类：a.卧式式镗床b.坐标标镗床：：是一种种高精度度的机床床。主要要特点：：具有坐坐标位置置的精密密测量装装置。c.金刚镗镗床：一种种高速精密密镗床。主主要特点：：vc很高高，ap和和f很小，，加工精度度可达IT5--IT6.Ra达0.63--0.08μm二、钻床1、应用：：钻床是用用钻头在工工件上加工工孔的机床床。通常用用于加工尺尺寸较小，，精度要求求不太高的的孔。可完完成钻孔，，扩孔，铰铰孔及攻螺螺纹等工作作。2、运动分分析：工件件固定，刀刀具作旋转转主运动，，同时沿轴轴向作进给给运动。3、钻床的的主参数：：最大钻孔孔直径4、分类：：a.立式钻钻床：适用用于中小工工件的单件件，小批量量生产b.摇臂钻钻床：适用用于加工一一些大而重重的工件上上的孔（工工件不动，，移动主轴轴）c.台式钻钻床：小型型钻床，常常安装在台台桌上，用用来加工直直径<12mm的孔孔。d.深孔钻钻床及其他他钻床5、钻削特特点：刀具具刚性差，，排屑困难难，切削热热不易排出出§6-5钻钻削夹夹具和镗床床夹具一、钻削夹夹具组成：钻套套、钻模板板、定位元元件、夹紧紧装置、夹夹具体等（1）钻模模的主要类类型1）固定式式钻模———加工孔精精度高2）回转式式钻模———围绕某一一轴线分布布的轴向或或径向孔系系3）移动式式钻模———钻工件同同一表面上上的多孔，，孔径≤10mm4）翻转式式钻模———加工小工工件不同表表面上的孔孔，重≤100N5）盖板式式钻模———无夹具体体，结构简简单，轻便便，大件上上孔加工，，夹具重≤≤100N。6）滑柱式式钻模———通用可调调夹具，结结构简单、、方便、制制造周期短短，应用广广（2）钻套套及钻模板板1）钻套———引导刀刀具——保保证位置精精度，提高高系统刚度度分为：标准准钻套———固定钻套套、可换钻钻套和快换换钻套特殊钻套———小孔距距钻套、加加长钻套、、斜面钻套套钻套高度H——大，，导向好，，刀具刚度度提高，精精度高，但但磨损加剧剧H=(1～～2.5)d排屑空空间h———大，，排屑屑方便便，导导向性性能差差，精精度降降低铸铁h=(0.3～0.7)d；钢钢件件h=(0.7～～1.5)d；；要要求高高h=02）钻钻模板板———安装装钻套套，确确保钻钻套正正确位位置①固定式钻钻模板———连体式、、装配式或或焊接式———结构简简单，精度度高②铰链式钻钻模板———间隙，精精度较低———工件装装卸方便③分离式钻钻模板———可拆卸的的，费事，，精度低（3）分度度装置