第七章钻削与镗削

第七章钻削与镗削第一页，共二十四页，2022年，8月28日2.摇臂钻床摇臂钻床是一种摇臂可绕立柱回转和升降，主轴箱又可在摇臂上作水平移动的钻床。图7.1为摇臂钻床外形图。工件固定在底座1的工作台8上，主轴7的旋转和轴向进给运动是由电动机通过主轴箱6来实现的。主轴箱可在摇臂的导轨上移动，摇臂借助电动机及丝杠4的传动，可沿立柱3上下移动。立柱3由内立柱和外立柱组成，外立柱可绕内立柱在±180°范围内回转。由此主轴很容易地被调整到所需的加工位置上，这就为在单件、小批生产中，加工大而重的工件上的孔带来了很大的方便。第二页，共二十四页，2022年，8月28日3.立式钻床加工时工件直接或通过夹具安装在工作台上，主轴的旋转运动由电动机经变速箱传动。加工时主轴既作旋转的主运动，又作轴向的进给运动。工作台和进给箱可沿立柱上的导轨调整其上下位置，以适应在不同高度的工件上进行钻削加工。由于在立式钻床上是通过移动工件位置的方法，使被加工孔的中心与主轴中心对中，因而操作很不方便，不适于加工大型零件，生产率也不高，常用于单件、小批生产中，加工中、小型工件。第三页，共二十四页，2022年，8月28日二、标准麻花钻①麻花钻的组成;②麻花钻切削角部分的组成;③麻花钻的几何参数4.钻削加工的工艺特点及其应用第四页，共二十四页，2022年，8月28日四、钻削的工艺特点、钻削的应用1）钻削的工艺特点(1)孔的轴线容易偏斜所谓偏斜是指加工时由于钻头弯曲而引起的孔轴线歪斜，如图5.14(a)所示。麻花钻受加工孔的限制，其直径较小而长度较长，刚性较差。两条较深的螺旋槽又使钻心变细，进一步削弱了钻头的刚度。为了减少钻头与孔壁之间的摩擦，钻头的两条导向棱边加工得很窄，因而其导向作用较差。钻头横刃具有很大的负前角，钻削时横刃处发生严重的挤压从而产生了很大的轴向力，稍有偏斜，就会产生较大的附加力矩，使钻头弯曲。因此可以看出，钻头的刚性和导向作用差，切削时钻头容易弯曲，钻头横刃定心不准，钻头开始切入时仅由横刃进行切削容易造成引偏，使孔的轴线容易偏斜。在钻床上钻孔时，容易产生这种缺陷。第五页，共二十四页，2022年，8月28日(2)孔径容易扩大孔径扩大是指工件上孔的直径大于钻头直径的现象。引起孔径扩大的主要原因是钻头在刃磨时顶角与轴线不对称，两个主切削刃难以磨得完全对称、工件材料的不均匀性，使钻削过程中的径向力不能完全抵消。在车床上钻孔时，孔径容易扩大。第六页，共二十四页，2022年，8月28日为了减少孔的轴线偏斜及孔径扩大现象，在工艺上可采取下列措施：①预钻锥形定心坑；②采用钻模钻孔;③提高钻头的刃磨质量。④为了防止孔径扩大，在选用钻头时，所选用的钻头直径一般应略小于所需孔径。第七页，共二十四页，2022年，8月28日(3)排屑困难孔壁表面粗糙钻孔时，由于切屑较宽，受容屑槽尺寸的限制，切屑在孔内被迫卷成螺旋状，在排屑时与孔壁发生强烈摩擦而划伤已加工表面，使孔壁质量下降。若切屑阻塞在钻头的容屑槽里，会卡死钻头，严重时会使钻头扭断。第八页，共二十四页，2022年，8月28日(4)切削热不易传散钻削是一种半封闭式的加工，钻削过程中所产生的切削热量，虽然也由切屑、工件、刀具和周围介质传出，但它们之间的比例都和车削大不相同。比如用麻花钻，不加切削液钻钢料时，工件吸收的热量约占52.5%，钻头约占14.5%，切屑约占28%，而介质仅占5%左右，使产生的切削热不易传散。钻削时，大量高温切屑不能及时排出，切削液难以注入到切削区，切屑、刀具与工件之间的摩擦很大。因此，切削温度较高，致使刀具磨损加剧，这就限制了钻削用量和生产效率的提高。第九页，共二十四页，2022年，8月28日2）钻削的应用在实体材料上加工孔，一般情况下都需要从钻孔开始，因而钻削的应用很广泛。但是，由于钻削的工艺特点，用麻花钻加工孔，其孔的精度较低，表面较粗糙，生产效率也比较低。因此，钻削主要用于精度要求不高的螺钉孔、油孔等加工，及中、高精度孔的预加工。钻孔可以在多种机床上进行，比如在钻床、车床、镗床、铣床、组合机床上等。单件、小批量生产中，对中小型工件上的小孔(一般D＜13mm)，常用台式钻床加工；中小型工件上直径较大的孔(一般D＜50mm)，常用立式钻床加工；大中型工件上的孔，则应采用摇臂钻床加工；回转体工件上的孔，多在车床上加工。在成批和大量生产中，为了保证加工精度，提高生产率和降低加工成本，广泛使用钻摸、多轴钻或组合机床进行孔的加工。精度高、粗糙度值小的中小孔(D＜50mm），在钻削之后，经常需要采用扩孔和铰孔来进行半精加工和精加工。第十页，共二十四页，2022年，8月28日五、扩孔与铰孔简介1、扩孔扩孔是用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大的加工。扩孔和钻孔相比具有以下特点：第十一页，共二十四页，2022年，8月28日(1)由于是在已有钻孔的基础上扩孔，切削刃没有必要由外圆延续到中心，这样就消除了由横刃引起的不良影响。(2)由于扩孔的背吃刀量大大小于钻孔的背吃刀量，切屑容易排出，不易擦伤已加工表面，容屑槽尺寸可大大减小，钻芯尺寸增大，使其刚度增加，对加大切削用量和改善加工质量有利。(3)由于容屑槽较窄，可在刀体上增加刀齿数(一般为3～4齿)，可提高生产率，同时改善了扩孔时的导向作用，切削比较平稳。扩孔常作为孔的半精加工，当孔的精度高，表面粗糙度值要求大时，则要采用铰孔。第十二页，共二十四页，2022年，8月28日铰孔是中、小尺寸孔的精加工方法之一，一般加工精度为IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为0.4～1.6μm。铰孔有两种加工方式——机铰和手铰，铰孔加工具有如下的工艺特点：第十三页，共二十四页，2022年，8月28日(1)铰削的加工质量高由于铰刀修光部分可校准孔径和修光孔壁，提高了孔的加工质量。铰孔的加工余量少、切削速度较低，使工件的受力和受热变形较小，可以避免积屑瘤的不利影响。如果采用手铰，则加工余量更小，切削速度更低，刀具修光部分更长，加工精度可以更高。(2)铰刀是定尺寸精加工刀具，铰孔更容易保证孔的尺寸精度和形状精度，生产率较高，尤其是小孔和细长孔。第十四页，共二十四页，2022年，8月28日(3)铰孔的适应性较差因为一定直径的铰刀只能加工一种直径和尺寸公差等级的孔，故限制了其适应性。钻——扩——铰是加工中等尺寸以下较精密孔常用的连锁性典型工艺，常用于成批生产以及大批量生产中不适于拉削的孔。第十五页，共二十四页，2022年，8月28日第二节镗削一、镗床与镗削方法1.镗床镗床是一种主要用镗刀加工有预制孔的工件的机床。镗床适合加工各种复杂的大型工件上的孔，尤其适合于加工直径较大的孔以及内成形表面或孔内环槽。镗孔的尺寸精度及位置精度均比钻孔高。根据用途，镗床可分为卧式铣镗床、坐标镗床、立式镗床、精镗床及数控镗铣床等。第十六页，共二十四页，2022年，8月28日2.卧式铣镗床卧式镗床的主轴水平布置并可轴向进给，主轴箱可沿前立柱导轨垂直移动，工作台可旋转并可实现纵横向进给，其外形如图5.16所示。卧式镗床所适应的工艺范围较广，除镗孔外，还可钻、扩、铰孔，车削内外螺纹、攻螺纹，车外圆柱面和端面以及用端铣刀或圆柱铣刀铣平面等。如再利用特殊附件和夹具，其工艺范围还可扩大。工件在一次安装的情况下，即可完成多种表面的加工，这对于加工大而重的工件是特别有利的。卧式铣镗床结构复杂，生产率较低。第十七页，共二十四页，2022年，8月28日3.坐标镗床坐标镗床是指具有精密坐标定位装置的镗床，是一种用途较为广泛的精密机床。它主要用于镗削尺寸、形状及位置精度要求比较高的孔系，还能进行钻孔、扩孔、铰孔、锪端面、切槽、铣削等工作。此外，在坐标镗床上还能进行精密刻度，样板的精密划线、孔间距及直线尺寸的精密测量等。第十八页，共二十四页，2022年，8月28日它不仅适用于在工具车间加工精密钻模、镗模及量具等，而且也适用于在生产车间成批地加工孔距精度要求较高的箱体及其它类零件。坐标镗床有立式和卧式之分。立式坐标镗床适于加工轴线与安装基面(底面)垂直的孔系和铣削顶面；卧式坐标镗床适于加工与安装基面平行的孔系和铣削侧面。立式坐标镗床还有单柱和双柱两种形式。第十九页，共二十四页，2022年，8月28日二、镗削的工艺特点镗孔是在已有孔的基础上用镗刀使孔径扩大并达到精度、粗糙度要求的加工方法。镗孔是常用的孔加工方法之一，对于直径较大的孔(一般D＞80～100mm)，内成形面或孔内环形槽等，镗削是最合适的加工方法。镗孔可分为粗镗、半精镗和精镗。一般镗孔的精度为IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为0.8～1.6μm，精细镗时，精度可达IT7～IT6，表面粗糙度Ra值达0.2～0.8μm。镗刀有单刃镗刀和多刃镗刀之分，由于它们的结构和工作条件不同，它们的工艺特点和应用也有所不同。第二十页，共二十四页，2022年，8月28日1)单刃镗刀镗孔的工艺特点(1)适应性强单刃镗刀是结构最简单的刀具之一，使用和刃磨方便；一把刀具可以加工不同直径的孔，各种结构类型的孔均能镗削；镗削加工可在钻孔、铸孔和锻孔的基础上进行，既可以粗加工，又可以半精加工和精加工。(2)可以有效地校正原有孔轴线的偏斜或位置误差用单刃镗刀镗孔，孔的尺寸精度、形状精度和位置精度及表面粗糙度主要取决于机床的精度和操作者的技术水平，所以镗孔可以校正原有孔轴线的偏斜或位置误差。第二十一页，共二十四页，2022年，8月28日(3)生产率较低镗刀的刀杆直径受被加工孔的限制，一般刚度差，为保证加工精度，常需用较小的背吃刀具和进给量，多次走刀以减少刀杆的弯曲变形和振动；调整镗刀头在刀杆上的径向位置时，操作复杂，费时费力，加上只有一个主切削刃参加工作，所以生产效率比扩孔和铰孔低。第二十二页，共二十四页，2022年，8月28日2)多刃镗刀镗孔的工艺特点(1)加工质量高由于镗刀片在加工过程中的浮动，可以补偿镗刀安装误差及镗刀刀杆偏摆所引起的不良影响，提高孔的精度。又由于镗刀的修光刃比较宽，因而对孔壁的修光效果好，减小了表面粗糙度值。但由于镗刀是浮动的，故不能校正原有孔的轴线偏斜或位置误差。第二十三页，