机械制造技术基础第5章

第五章钻削与镗削加工15.1

钻床、镗床与加工中心5.2

钻削与钻削刀具5.3

铰削与铰刀5.4

镗削与镗刀5.5

钻床与镗床夹具教学重点：麻花钻的结构、钻削用量、镗刀、钻床夹具。第五章钻削与镗削加工2内孔加工特点：内孔加工刀具多为定尺寸刀具，如钻头、铰刀等，在加工过程中，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。由于受被加工孔直径大小的限制，切削速度很难提高，影响加工效率和加工表面质量，尤其是在对较小的孔进行精密加工时，为达到所需的速度，必须使用专门的装置，对机床的性能也提出了很高的要求。刀具的结构受孔的直径和长度的限制，刚性较差。在加工时，由于轴向力的影响，容易产生弯曲变形和振动，孔的长径比(孔深度与直径之比)越大，刀具刚性对加工精度的影响就越大。内孔加工时，刀具一般是在半封闭的空间工作，切屑排除困难；冷却液难以进入加工区域，散热条件不好。切削区热量集中，温度较高，影响刀具的耐用度和钻削加工质量。第五章钻削与镗削加工35.1

钻床、镗床与加工中心一.钻床主要用钻头在工件上加工孔的机床称为钻床。主运动：钻头的旋转运动进给运动：钻头的轴向移动钻削加工的工艺特点钻头在半封闭的状态下进行切削的，切削量大，排屑困难。摩擦严重，产生热量多，散热困难。转速高、切削温度高，致使钻头磨损严重。挤压严重，所需切削力大，容易产生孔壁的冷作硬化。钻头细而悬伸长，加工时容易产生弯曲和振动。钻孔精度低，尺寸精度为IT13-IT12，表面粗糙度Ra为12.5-6.3μm。孔的大小与刀具尺寸有关第五章钻削与镗削加工2.

钻床工艺范围与主要类型普通钻床类型：坐标镗钻床、深孔钻床、摇臂钻床、台式钻床、立式钻床、卧式钻床、铣钻床、中心孔钻床特点：大部分以最大钻孔直径为主参数值数控钻床类型：立式数控钻床、钻削中心、印制线路板数控钻床、深孔数控钻床及其他大型数控钻床等有无数控装置4主要功用：主要用于钻孔和扩孔，还可以进行铰孔、锪(huo,一声)孔和攻螺纹等作业第五章钻削与镗削加工钻削的主要内容a）钻孔b）扩孔c）铰孔d）攻螺纹e）锪孔f）刮平面53.常用钻床第五章钻削与镗削加工a.立式钻床主轴是垂直布置的，在水平方向上的位置固定不动，必须通过工件的移动找正被加工孔的位置。立式钻床生产率不高，大多用于单件小批量生产加工中小型工件，钻孔直径<50mm。6第五章钻削与镗削加工b.

摇臂钻床有一个能绕立柱回转的摇臂，摇臂带着主轴箱可沿立柱轴线上下移动。主轴箱可沿摇臂的水平导轨作手动或机动的移动。操作时能方便地调整主轴（刀具）的位置，使它对准所需钻孔的中心而不必移动工件，适合于大型工件或多孔工件的钻削，可加工大中型工件上直径为25-80mm的孔。7第五章钻削与镗削加工8二.镗床镗削加工是用镗刀对已有孔进行加工的一种方法。主运动：镗刀的旋转运动进给运动：镗刀或工件的直线移动镗削特点镗削加工灵活性大，适应性强。镗削加工操作技术要求高。镗刀结构简单，刃磨方便，成本低。镗孔可修正上一工序所产生的孔的轴线位置误差，保证孔的位置精度。镗刀及镗杆刚度较差，易产生变形和振动切削液注入和排屑困难公差等级一般为IT7-IT9，粗糙度Ra0.8-6.3μm第五章钻削与镗削加工92.

镗床工艺范围与主要类型主要类型：卧式镗床、坐标镗床和金刚镗床等。主要功用：主要用于镗孔，还可以进行钻孔、车螺纹、铰孔、铣平面等作业第五章钻削与镗削加工2.

镗床工艺范围与主要类型主要类型：卧式镗床、坐标镗床和金刚镗床等。主要功用：主要用于镗孔，还可以进行钻孔、车螺纹、铰孔、铣平面等作业T618

卧式镗床双面金刚镗床10第五章钻削与镗削加工卧式铣镗床具有的运动：镗杆和平旋盘的旋转主运动镗杆的轴向进给运动主轴箱的垂直进给运动工作台纵向和横向进给运动平旋盘上径向刀架的进给运动辅助运动113.

卧式铣镗床a.

组成及运动第五章钻削与镗削加工b.

典型加工方法12第五章钻削与镗削加工13三.加工中心备有刀具库，可自动换刀的数控机床。加工中心特点工序高度集中、生产率高加工质量稳定功能完善加工中心分类按机床功用：(镗铣)加工中心，车削加工中心，钻削加工中心，磨削加工中心等按机床结构：立式加工中心，卧式加工中心，龙门式加工中心，万能加工中心按数控系统：三坐标加工中心，多坐标加工中心；半闭环加工中心，闭环加工中心按精度：普通加工中心，精密加工中心14第五章钻削与镗削加工5.2

钻削与钻削刀具钻孔：在实体材料进行加工钻削加工扩孔：对已有孔进行再加工一.麻花钻1.

结构d>12mm(莫氏锥柄)第五章钻削与镗削加工2.

几何参数相当于两把并列而反向安装的车刀。面：由两个前刀面、两个后刀面、两个副后刀面。刃：由两个主切削刃、两个负切削刃和一个横刃。横刃：两个主后面的交线。15第五章钻削与镗削加工螺旋槽的螺旋面。与加工表面(孔底)相对的端部两曲面。与工件已加工表面(孔壁)相对的两条棱边。螺旋槽与主后刀面的两条交线棱边与螺旋槽的两条交线

两后刀面在钻心处的交线。前刀面主后刀面副后刀面主切削刃副切削刃横刃16第五章钻削与镗削加工-基面-切削平面-假定工作平面-正交平面PrPsPfPO17第五章钻削与镗削加工前角在正交平面内测量的前面与基面的夹角。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，钻头外缘处前角最大，约为30°，越近中心前角越小，钻芯处的前角则小至-30°。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，但刃口强度降低。进给后角在假定工作平面上测量的后刀面与切削平面的夹角。进给后角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，但刃口强度则降低，便于测量。横刃斜角横刃与中剖面在端面上投影线之间的夹角。横刃斜角一般取50°-55°。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，横刃斜角就较小，横刃相应增长，钻头定心作用变差，轴向抗力增大。18第五章钻削与镗削加工横刃后角、横刃前角横刃处有很大的负前角：-54°~-60°由于横刃长，负前角大，横刃主偏角=90°，钻孔时横刃不是切削而是挤压，产生很大的进给抗力，同时定心也差。横刃后角oy

oy19。a

»90

-g20第五章钻削与镗削加工主切削刃上任意点螺旋角外径处螺旋角最大。螺旋角影响钻头前角大小、切削刃强度及钻头排屑能力。一般在18-30°，大直径钻头取大值结构参数1.

外径(d)：刃带的外圆直径，按标准尺寸系列设计2.

钻芯直径(dc)：决定钻头强度及刚度，并影响容屑空间大小dc

=

(0.125

-

0.15)d3.

顶角(2Φ)：两条主切削刃在与它们平行的平面上投影的夹角，决定切削刃长度及切削刃载荷大小4.

螺旋角(β)：钻头外圆柱面与螺旋槽交线的切线与钻头轴线夹角。tan

b

=

pd

=

2prPh

Phtan

by2pry

ry=

=

tan

bPh

r麻花钻修磨标准高速工具钢麻花钻的缺陷横刃太长，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大负值，所以钻芯处切削条件很差，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d/3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。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。麻花钻外刃与棱边处刀尖角er

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，因此转角处磨损最快，是提高钻头耐用度的薄弱环节。不能适应不同的工件材料。标准麻花钻的锋角为118

0，螺旋角为30

0，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，由于钻尖钻透后失去定心，孔的质量难以保证。21第五章钻削与镗削加工第五章钻削与镗削加工22麻花钻的修磨修磨横刃:目的减小横刃长度，增大横刃前脚降低轴向力横刃磨短：常用于直径较大的钻头加大横刃前角：横刃长度不变，将其分为两半，分别磨出新前角，改善切削性能，修磨后钻尖削弱很大，不宜加工硬度高的材料综合修磨：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1/3～1/5，在主切削刃上形成转折点。修磨后的横刃前角为00

～

-15

0，横刃斜角为200～

300。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。2)

修磨螺旋槽前刀面:目的改变前角大小和前刀面形式加工较硬材料时，可磨去主切削刃外缘部分前刀面，减小前角，保证足够强度并改善散热条件；加工较软材料时，在前刀面磨出卷屑槽，便于切屑卷曲，增大前角，减小切削变形，改善孔面加工质量。3)

修磨切削刃：改善散热条件在主副切削刃交接处磨出过渡刃(0.2d)，形成双重顶角或三重顶角，后者用于大直径钻头。或把主切削刃磨成圆弧状，减小单位长度切削刃载荷，改善散热条件，提高了刀具寿命第五章钻削与镗削加工234)

修磨棱边:加工无硬皮的韧性材料时，可在棱边处磨出6°-8°的副后角，减小棱边与孔壁的摩擦，提高刀具寿命。5)

磨出分屑槽：沿钻头两主切削刃在后刀面交错磨出分屑槽，有利于排屑及切削液的注入，改善切屑条件。深孔加工韧性材料改善效果尤为显著。第五章钻削与镗削加工246)

群钻的修磨:综合修磨钻心部分磨出内直刃和很短的横刃，改善钻心处切削条件中段磨出内凹的圆弧刃，增大该段切削刃前角；对称的圆弧刃在钻削过程中起定心及分屑作用在外直刃上磨出分屑槽，改善断屑、排屑情况25第五章钻削与镗削加工第五章钻削与镗削加工二.钻削精度与钻削用量1.

精度加工精度：一般达到IT11-IT13粗糙度：Ra12.5-50μm2.

钻削用量1）钻削速度vc：钻头外径处的主运动线速度。1000cv

=

p

d

nm/

min2）背吃刀量（钻削深度）apd26ap

=

23）进给量f小直径钻头受钻头刚性或强度限制大直径钻头受机床进给机构动力及工艺系统刚性限制普通麻花钻f

经验公式f

=

(0.01

~

0.02)d第五章钻削与镗削加工5.3

铰削与铰刀铰孔是利用铰刀从工件孔壁切除微量金属层。铰削是用来对中、小直径

的孔进行半精加工和精加工的常用的方法。也可用于磨孔或研孔前的预加工。在铰削加工之前，被加工孔一般需经过钻孔或经过钻、扩孔加工。一.铰刀铰刀的制造十分精确、齿数多、芯部直径大，刚性和导向性好，工作部分短1.种类机用铰刀手用铰刀27第五章钻削与镗削加工直柄铰刀套式铰刀锥柄铰刀d>20mm28d=10-32mmd=1-20mm第五章钻削与镗削加工2.结构及参数锥角：加工韧性材料一般取12-15°加工脆性材料一般取3-5°手动铰刀一般取30′-1°30′前角：一般取0°后角：一般取5-8°29第五章钻削与镗削加工30二.铰削特点铰削过程是一个复杂的切削、挤压、摩擦过程。加工质量高，加工余量小。粗铰余量为0.15～0.25mm,精铰余量为0.05～0.15mm

。定直径的精加工刀具。生产效率高、适应性差。一把刀只能加工一种尺寸的孔。加工中小直径的孔，孔径一般小于80mm。铰孔通常采用较低的切削速度，避免产生积屑瘤铰孔时必须用适当的切削液进行冷却、润滑和清洗，防止积屑瘤产生并减少切屑在铰刀和孔壁上的粘附铰孔不能校正孔轴线位置误差，孔的位置精度由前工序保证第五章钻削与镗削加工31铰刀、扩孔钻、麻花钻的区别：刀齿数铰刀刀齿数多余扩孔钻，麻花钻只有两个刀齿螺旋角铰刀通常为直槽，扩孔钻螺旋角小于麻花钻容屑槽铰刀最浅，麻花钻最深刀尖结构麻花钻有120°顶角，铰刀、扩孔钻没有顶角第五章钻削与镗削加工325.4

镗削与镗刀回转体零件上的孔——在车床上加工；箱体类零件上的孔或孔系——在镗床上加工。主运动：刀具的旋转运动(镗床)，或工件的旋转运动(车床)。进给运动：刀具相对于工件的轴向运动第五章钻削与镗削加工33镗孔加工方式工件旋转，刀具进给运动加工后孔轴心线与工件回转轴线一致，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。适用于加工与外圆表面有同轴度要求的孔刀具旋转，工件进给运动保证工件进给方向与镗杆轴线平行刀具旋转并做进给运动镗杆悬伸长度变化，镗杆受力变形变化，镗孔必然会产生形状误差，靠近主轴箱处孔径大，远离主轴箱处孔径小，形成锥孔。此外，镗杆悬伸长度增大，主轴因自重引起的弯曲变形也大，孔轴线将产生相应弯曲，适合加工较短的孔。第五章钻削与镗削加工1、单刃镗刀34单刃镗刀实际上是将类似车刀的刀头装夹在镗刀杆上组成镗杆镗刀。这种镗刀只有一个切削刃，结构简单，制造方便，通用性好；只能单向移动，调整尺寸麻烦，切削效率低，只适用于单件小批生产。可以校正底孔轴线的斜度或位置误差。刀头在镗杆上的安装形式有多种。一.镗刀按切削刃数量可分为单刃镗刀、双刃镗刀和多刃镗刀。3第五章钻削与镗削加工整体焊接式镗刀机夹式盲孔镗刀机夹式通孔镗刀可转位式镗刀微调镗刀5第五章钻削与镗削加工2、双刃镗刀两端都有切削刃，工作时可消除径向力对镗杆的影响，工件的孔径尺寸与精度由镗刀径向尺寸保证。有固定和浮动双刃镗两种方法。

固定式主要用于粗镗或半精镗直径>40mm的孔；精镗多采用浮动连接结构，可减少镗刀块安装误差及镗杆径向跳动所引起的加工误差。孔的加工精度可达IT6-IT7，Ra为0.4-1.6μm。36第五章钻削与镗削加工37二.镗削特点可以加工机座、箱体、支架等外形复杂的大型零件上的直径较大的孔，特别是有位置精度要求的孔和孔系。镗削加工灵活性大，适应性强。镗孔可以较正孔的位置。镗孔可在镗床上或车床上进行。在镗床上镗孔时，镗刀基本与车刀相同，不同之处是工件不动，镗刀在旋转。在镗床上除加工孔和孔系外，还可以车外圆、车端面、铣平面。可获得较高加工精度和较小表面粗糙度：镗孔加工精度一般为IT7—IT8，表面粗糙度Ra0.8-1.6μm镗床、镗刀调整复杂，操作技术要求高。第五章钻削与镗削加工5.5

钻床与镗床夹具一.钻床夹具组成：钻套、钻模板、定位元件、夹紧元件、夹具体工件38钻模板钻套1.

钻套作用：引导刀具——保证位置精度，提高系统刚度，减少加工时产生的振动。分类：标准钻套——固定钻套、可换钻套和快换钻套非标准钻套——小孔距钻套、加长钻套、斜面钻套第五章钻削与镗削加工固定钻套：用于小批生产中只有一个钻头钻孔时；可换钻套：用于大批大量生产中，可克服固定钻套磨损后无法更换的缺点；快换钻套：用在工件孔需要多把刀具顺序加工时可以快换。39第五章钻削与镗削