《钳工工艺与技能训练》-图文课件-第6章

第6章钻孔、扩孔、锪孔和绞孔2024/9/22学习目标16.1钻孔26.2扩孔36.3锪孔46.4铰孔56.5钻床与附件6目录2024/9/22学习目标掌握钻孔

掌握扩孔

掌握绞孔掌握锪孔了解钻床与附件2024/9/22孔是工件上经常出现的加工表面，选择适当的方法对孔进行加工是钳工重要的工作方法之一。2024/9/22用钻头在实体材料上一次钻成孔的工序叫钻孔。钻孔可以达到的标准公差等级一般为IT10～IT11级,表面粗糙度一般为Ra50～Ra12.5μm。故只能加工要求不高的孔或作为孔的粗加工。6.1钻孔2024/9/226.1.1标准麻花钻标准麻花钻是钻孔常用的工具，简称麻花钻或钻头，一般用高速钢（W18Gr4V或W9Gr4V2）制成。

1.麻花钻的构成麻花钻由柄部、颈部和工作部分组成。柄部是麻花钻的夹持部分，用来传递钻孔时所需的转矩和轴向力。它有直柄和锥柄两种。一般直径小于13mm的麻花钻做成直柄，直径大于13mm的麻花钻做成莫氏锥柄。颈部位于柄部和工作部分之间，用于磨制麻花钻头外圆时供砂轮退刀用，也是麻花钻规格、商标、材料的打印处。工作部分由切削部分和导向部分组成，是麻花钻的主要部分。导向部分具有引导钻削方向和修光孔壁的作用，是切削部分的备用部分。2024/9/22麻花钻的构成2024/9/22

2.麻花钻的四个辅助平面

为了便于确定麻花钻切削部分的几何角度，先确定四个辅助平面。麻花钻的辅助平面2024/9/22基面主切削刃上任意一点的基面是垂直于该点的切削速度方向的平面。即通过该点与钻头轴线形成的径向平面。切削平面主切削刃上任意一点的切削平面是由该点的切削速度方向和通过该点的切削刃的切线两者所构成的平面。柱截面通过主切削刃上任意一点作与钻头轴线平行的线，该直线绕钻头轴线旋转所形成的圆柱截面即为该点的柱截面。主截面通过主切削刃上任意一点并垂直该点切削平面和基面的平面为该点的主截面。辅助面2024/9/223.麻花钻切削角度麻花钻的切削角度2024/9/221）前角γ

它是在正交平面N1－N1或N2－N2内，前刀面与基面之间的夹角（γ01、γ02）。钻头的前角在外缘处最大（一般为30°左右），自外缘向中心逐渐减小，在中心钻头直径的三分之一范围内为负值。接近横刃处的前角为－30°，在横刃上的前角γ0φ=－55°～－60°。前角的大小与螺旋角有关（横刃处除外）。螺旋角愈大，前角愈大。在外缘处的前角与螺旋角数值相近。前角的大小决定着切除材料的难易程度和切屑在前刀面上的摩擦阻力。前角愈大，切削愈省力。2024/9/222）后角α它是在假定圆柱截面O1－O1或O2－O2内，后刀面与切削平面之间的夹角（α01、α02）。主切削刃上每一点的后角也是不等的。与前角相反，在外缘处最小，愈近中心则愈大。一般麻花钻外缘处的后角按钻头直径大小分为：D＜15mmα0=10°～14°D=15～30mmα0=9°～12°D＞30mmα0=8°～11°后角愈小，钻孔时钻头后刀面与工件切削表面之间的摩擦愈严重，但切削刃强度较高。在钻孔过程中，随着钻头的进给运动，后角会相应减小，且因切削表面呈螺旋形，愈近中心，切削表面的螺旋升角愈大，后角的减小量愈大。所以，刃磨后角时愈近中心应磨得愈大，以适应在工作时后角的变化。2024/9/223）顶角

钻头两主切削刃在其平行平面M－M上投影所夹的角称顶角。麻花钻的顶角2φ=118°±2°时，两主切削刃呈直线型；2φ＞118°时，主切削刃呈内凹形；2φ＜118°时，则主切削刃呈外凸形。顶角影响主切削刃上切削力的大小。顶角愈大，则轴向力愈小，同时使钻头外缘处的刀尖角增大，有利于散热和提高钻头寿命。但顶角减小后，在相同的条件下，钻头所受切削转矩要增大，而且切屑卷曲厉害，排屑不便和妨碍切削液的进入。2024/9/22

4）横刃斜角Ψ横刃与主切削刃平行的轴平面M－M之间的夹角称为横刃斜角。麻花钻的横刃斜角Ψ=50°～55°。当刃磨后角时，近钻心处的后角磨得愈大，则横刃斜角就愈小。所以，如果横刃斜角刃磨准确了，则近钻心处的后角也就准确了。2024/9/22缺点主刃长、切屑宽，各点切屑流出速度相差很大，切屑卷曲成螺卷，所占空间体积大，导致排屑不顺利，切削液难以流入。高速钢的耐热性和耐磨性仍不够高。主切削刃上各点前角数值变化很大，接近钻心处已为负值，切削条件不好。横刃很长又有很大的负前角，切削条件差，因此轴向力大，定心不好。横刃的前后角与主刃后角密切相关不能分别控制。切屑厚度沿切削刃分布不均，在边缘处切削厚度大而且此处切削速度最高，副后角为零，韧带与孔壁摩擦很大，因此外缘处切削负荷大，磨损快。4.麻花钻的缺点2024/9/22

5.麻花钻的刃磨麻花钻的刃磨直接关系到钻头切削能力的好坏、钻孔精度的高低、表面粗糙度值的大小等。因此当麻花钻头磨钝或在不同材料上钻孔要改变切削角度时，必须进行刃磨。一般麻花钻采用手工刃磨，主要刃磨两个主后刀面。刃磨时，右手握住麻花钻的头部作为定位支点，使其绕轴线转动使钻头整个后刀面都能磨到，并对砂轮施加压力；左手握住柄部作上下弧形摆动使钻头磨出正确后角。刃磨时钻头轴心线与砂轮圆柱母线在水平面内的夹角约等于钻头顶角2φ的一半，两手动作的配合要协调、自然。由于钻头的后角在不同半径处是不等的，所以摆动角度的大小也要随后角的大小而变化。为防止在刃磨时另一刀瓣的刀尖可能碰坏，一般采用前刀面向下的刃磨方法。2024/9/22麻花钻的刃磨2024/9/22

6.麻花钻的修磨针对麻花钻存在的一些缺点，通常对钻头的切削部分进行修磨，改善切削性能，以适应钻削不同的材料、满足不同的钻削要求。麻花钻的修磨

2024/9/221）修磨横刃主要是把横刃磨短，增大横刃处的前角。修磨后的横刃长度为原来长度的1/5～1/3，以减少轴向阻力和挤刮现象，提高钻头的定心作用和切削稳定性，一般直径5mm以上的钻头都要修磨横刃。2)修磨主切削刃主要是磨出第二顶角2φ0，即在外缘处磨出过渡刃，以增加主切削刃的总长度，增大刀尖角，从而增加刀齿强度改善散热条件，提高切削刃与棱边交角处的抗磨性，延长钻头使用寿命减小孔壁表面粗糙度。2024/9/223）修磨棱边标准告诉钢麻花钻的副后角为0°。在加工无硬皮的工件时，为了减小棱边与孔壁的摩擦，减小钻头磨损，对于直径较大的钻头，可磨出副后角为6°~8°，并留下宽度为0.1~0.2mm的窄棱边。4）修磨前刀面将主切削刃和副切削刃的交角处的前刀面磨去一块，以减小此处的前角。在钻削硬材料时可提高刀齿强度，钻削黄铜时还可以避免切削刃过分锋利而引起扎刀现象。5）磨出分屑槽在两个后刀面上磨出几条相互错开的分屑槽，使原来的宽切屑变窄，有利于排屑尤其适合钻削钢料。2024/9/226.1.2钻孔的方法

1.工件的夹持一般钻8mm以下的小孔而工件又能用手握牢时，就用手拿工件钻孔比较方便。但工件上锋利边角要倒钝，当孔将钻穿时要特别小心以防事故发生。有些工件较长虽可用手握住但最好在钻床台面上用螺钉靠住工件，这样比较安全可靠。除此以外钻孔时不能用手握住的工件，必须采用下列方法来夹持：1）用虎钳夹持钻孔直径超过8mm或手不能握住的小工件钻孔时，必须用手虎钳或小型台虎钳等来夹持工件。在平整的工件上钻孔，一般把工件夹在机用虎钳上，孔较大时机用虎钳用螺栓紧固在钻床工作台上。2024/9/222）用压板夹紧钻大孔时或不便用平口钳夹紧的工件，可用压板、螺栓、垫铁直接固定在钻床工作台上进行钻孔。用压板时应注意以下几点：（1）垫铁和螺栓应尽量靠近工件，以减小压板的变形并使其有较大的压紧力。（2）垫铁应比工件的加紧表面稍高，而不能低于压紧表面。否则压紧后其着力点将在工件的边缘处，当只用一块压板夹紧时，工件就要翘起。而垫铁稍高时即使压板略有变形，仍有使着力点不会偏在边缘处，有较大的压紧面积。3）用三爪自定心卡盘装夹要在圆柱形工件端面上进行钻孔，可用三爪自定心卡盘来夹紧进行加工。4）用V形块配以压板夹持在圆柱形工件上钻孔，要把工件放在V形块上并配以压板压牢，以免工件在钻孔时转动。2024/9/22工件的装夹方法2024/9/22

2.一般工件的钻孔方法钻孔前，先把孔中心的样冲眼冲大一些，这样可使横刃预先落入样冲眼的锥坑中，钻孔时钻头就不易偏离中心。钻孔时使钻尖对准钻中心，先试钻一浅坑，如钻出的锥坑与所划的钻孔圆周线不同心，可及时予以借正，靠移动工件或移动钻床主轴来解决。如果偏离较多，也可以用样冲或油槽錾在需要多钻去一些的部位錾几条槽，以减少此处的切削阻力而让钻头偏过来，达到借正的目的。当试钻达到同心要求时，即可把钻床主轴中心与工件钻孔中心正确地固定下来，继续钻孔。通孔在将要钻穿时，必须减小进给量。如果采用自动进给的最好改换成手动进给，因为当钻心刚钻穿工件材料时，进给力突然减小，由于钻床进给机构的间隙和弹性变形的突然恢复，将使钻头以很大的进给量自动切入，以致造成钻头折断或钻孔质量降低等现象。用手动进给操作时，由于已注意减小了进给量，轴向阻力

较小，这种现象就可避免发生。2024/9/22

3.在圆柱形工件上钻孔的方法在轴类或盘类等圆柱形工件上，钻出与工件轴线垂直并通过轴线的孔，是钳工经常要遇到的一项工作。当钻孔轴线与工件轴线的位置度和同轴度要求较高时，可做一个定心工具。钻孔前，先找正钻床主轴中心与安装工件的V形块的中心位置，使他们保持较高的位置度要求。其方法是：先用百分表来测量定心工具圆锥部分与钻床主轴的同轴度误差，误差应在0.01～0.02mm之间。然后使圆锥部分与V形块贴合，并用压板把V形块位置固定。在端面上划出所需的中心线，用90°角尺找正端面的中心线使其保持垂直。换上钻头并让钻尖对准钻孔中心后把工件压紧。接着试钻一个浅坑看中心位置是否正确。如有误差可借正工件再试钻。如果找正和钻孔工作认真细心，钻孔中心线与工件轴心线的位置度误差可控制在0.1mm以内。2024/9/22当位置度要求不太高时，可不用定心工具，而利用钻头的钻尖来找证V形块的中心位置。然后再用90°角尺找正工件端面的中心线，并使钻尖对准钻孔中进行试钻和钻孔。在圆柱形工件上钻孔2024/9/22

4.切削液的选择在钻削过程中，由于钻头处于半封闭状态下工作，钻头与工件的摩擦和切屑的变形等产生大量的切削热，严重降低了钻头的切削能力，甚至引起钻头的退火。为了提高生产效率，延长钻头的使用寿命，保证钻孔质量，钻孔时要注入充足的切削液。切削液一方面有利于切削热的传导起到冷却作用；另一方面切削液流入钻头与工件的切削部位，有利于减少两者之间的摩擦，降低切削阻力，提高孔壁质量起到润滑作用。2024/9/22由于钻削属于粗加工，切削液主要是为了提高钻头的寿命和切削性能，因此以冷却为主。钻削不同的材料选用不同的切削液，见表6-1。工件材料冷却润滑液各种结构钢3%～5%乳化液，7%硫化乳化液不锈钢、耐热钢3%肥皂加2%亚麻油水溶液，硫化切削液纯铜、黄铜、青铜不用，5%～8%乳化液铸铁不用，5%～8%乳化液，煤油铝合金不用，5%～8%乳化液，煤油，煤油与菜油的混合油有机玻璃乳化液，煤油表6-1钻削各种材料的切削液2024/9/226.1.3钻孔时的废品分析和钻头损坏的原因钻孔时常出现的废品形式及产生的原因见表6-2。

表6-2钻孔时常出现的废品形式及产生的原因废品形式产生原因孔径大于规定尺寸（1）钻头两主切削刃长短不等,高度不一致（2）钻头主轴有摆动或工作台未锁紧（3）钻头弯曲或在钻夹头中未装好,引起摆动孔呈多棱形（1）钻头后角太大（2）钻头两主切削刃长短不等,角度不对称孔位置偏移（1）工件划线不正确或装夹不正确（2）样冲眼中心不准（3）钻头横刃太长,定心不稳（4）起钻过偏没有纠正2024/9/22孔壁粗糙（1）钻头不锋利（2）进给量太大（3）切削液性能差或供给不足（4）切屑堵塞螺旋槽孔歪斜（1）钻头与工件表面不垂直,钻床主轴与台面不垂直（2）进给量过大,造成钻头弯曲（3）工件安装时,安装接触面上的切屑等污物未及时清除（4）工件装夹不牢,钻孔时产生歪斜或工件有砂眼钻头工作部分折断（1）钻头已钝还在继续钻孔（2）进给量太大（3）未经常退屑使钻头在螺旋槽中阻塞（4）孔刚钻穿未减小进给量（5）工件未加紧,钻孔时有松动（6）钻黄铜等软金属及薄板料时,钻头未修磨（7）孔已歪斜还在继续钻切削刃迅速磨损或碎裂（1）切削速度太高（2）钻头刃磨未适应工件材料的硬度（3）工件有硬块或砂眼（4）进给量太大（5）切削液输入不足2024/9/22扩孔是用扩孔钻或麻花钻对已加工出的孔进行扩大加工的一种方法。它可以校正孔的轴线偏差，并使其获得正确的几何形状和较小的表面粗糙度，其加工精度一般为IT10～IT9级，表面粗糙度为Ra6.3～3.2μm。因此，扩孔常作为孔的半精加工和铰孔前的预加工。6.2扩孔2024/9/226.2.1扩孔钻的种类及切削深度计算

1.扩孔钻的种类扩孔钻按刀体结构可分为整体式和镶片式两种；按装夹方式可分为直柄、锥柄和套式三种。扩孔钻的种类2024/9/222.切削深度计算

扩孔时的切削深度按下式计算：

ap=1/2(D-d)

式中，D为扩孔后的直径，mm；

d为预加工孔直径，mm

2024/9/22扩孔钻工作部分有3～4条螺旋槽，增加了切削的齿数，提高了导向性能。钻芯较粗，加强了扩孔钻的强度和刚度，提高了切削的稳定性，改善了扩孔加工的切削条件。由此可见扩孔加工与钻孔相比有以下特点：6.2.2扩孔钻的结构特点423产生切屑体积小，排屑容易，因而不易擦伤已加工表面。扩孔钻的钻芯较粗，刚度较好，导向性较好，切削平稳，可以增大进给量，提高了刀具的使用寿命、生产效率和孔的加工质量。切削深度小、切削阻力小，切削条件大大改善。特点由于中心不参与切削，没有横刃避免了横刃切削引起的不良影响。12024/9/22扩孔前钻孔直径的确定。用扩孔钻扩孔时，预钻孔直径为要求孔径的0.9，用麻花钻扩孔时，预钻孔直径为要求孔径的0.5～0.7。扩孔的切削用量。扩孔的进给量为钻孔的1.5～2倍。切削速度为钻孔的0.5。扩孔前，先用镗刀镗出一段直径与底孔相同的导向孔，这样可以在扩孔一开始就有较好的导向，而不至于随原有不正确的孔偏斜。多用于铸孔、锻孔上进行扩孔。采用钻套引导进行扩孔。14236.2.3扩孔方法2024/9/22（1）实际生产中，一般用麻花钻代替扩孔钻使用，扩孔钻多用于成批大量生产。钻孔后，在不改变工件和机床主轴相互位置的情况下，立即换上扩孔钻进行扩孔。这样可使钻头与底孔的中心重合，使切削均匀平稳。除铸铁和青铜外，其他材料的工件扩孔时，都要使用切削液。在实际生产中，用麻花钻代替扩孔钻使用时，应适当减少后角，以避免扎刀现象。14236.2.4扩孔时的注意事项2024/9/22锪孔是对孔口部分的加工。例如倒角用来容纳圆柱头或圆锥头螺钉的埋头孔以及孔口的端面都是通过锪孔来实现的。锪孔6.3锪孔2024/9/221.柱形锪钻2.锥形锪钻3.端面锪钻锪孔口端面称为端面锪钻。这种刀具是由刀杆、刀片和螺钉组成。刀片是用来切削金属的，有两条切削刃并具有6°～8°的后角。两侧有2°～3°的侧后角，一般用高速钢淬火后刃磨制成，装在刀杆上并用螺钉紧固。刀杆上端是锥体可以借助钻套装在主轴孔内。为了使加工的端面与孔垂直也带有导柱。用来锪螺钉圆柱形埋头孔的称为柱形锪钻。为了保证原有孔和埋头孔圆心的精度，锪钻的切削部分前端带有导柱。导柱的直径与孔径适当配合，并加以润滑。用作孔口倒角，锪螺钉或铆钉的锥形埋头孔的，称为锥形锪钻。它的锥角2φ有60°75°90°及120°几种，90°用的最多。直径在12mm～16mm之间，齿数为4～12齿。6.3.1锪钻锪孔用的工具叫锪钻。锪钻又分为锥形锪钻、柱形锪钻和端面锪钻三种。2024/9/2212345切削速度比钻孔时低，以减小震动而获得较为光滑的表面。用麻花钻锪孔时要尽量选用短钻头以减小震动。锪钻的后角和外缘处的前角要适当减小以免扎刀现象。锪钻的刀杆、刀片都要装牢固，工件要压紧。锪钻的导柱不应有尖角，尤其注意钻头改制的锪钻的导柱更不应有尖角以防止划伤孔壁。6.3.2锪孔时应注意的问题2024/9/226.4铰孔用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高孔的尺寸精度和降低表面粗糙度的方法称为铰孔。由于铰刀的刀齿数量多，切削余量小，导向性好，因此切削助力小，加工精度高。铰孔后可使孔的标准公差等级达到IT7～IT9级，表面粗糙度达到Ra3.2～Ra0.8μm，属于孔的精加工。铰刀的种类有很多，钳工常用的有以下几种：2024/9/221.整体圆柱机铰刀和手铰刀

铰刀由工作部分、颈部和柄部三个部分组成。铰刀

2024/9/221）工作部分2）颈部3）柄部柄部是用来装夹、传递扭矩和进给力的部分，有直柄、锥柄和直柄方榫三种。前两种用于机铰刀、后一种用于手铰刀。方榫与铰杠的方孔相配。工作部分最前端有45°倒角（l3），使铰刀开始铰削时容易放入孔中，并起保护切削刃的作用。紧接倒角的是顶角为2kr的切削部分（l1部分），再后面是校准部分。机铰刀有圆柱形校准部分（l'2）和倒锥校准部分（l"2）两段，手铰刀只有一段倒锥校准部分（l2）。颈部是为磨制铰刀时供砂轮退刀用的，也用来刻印商标和规格。2024/9/22

2.可调节的手铰刀在刀体上开有6条斜底直槽，具有同样斜度的刀条嵌在槽里，利用前后两个螺母压紧刀条的两端。调节两端的螺母可使刀条沿斜槽移动，即可改变铰刀的直径，以适应加工不同孔径的需要。可调节手铰刀2024/9/22目前，工具厂生产的标准可调节手铰刀的直径范围为6～54mm，适用于修配、单件生产以及尺寸特殊的情况下铰削通孔。直径小于或等于12.75mm的，其刀条用合金工具钢制造；直径大于12.75mm的，其刀条用高速钢制造。2024/9/22

3.螺旋槽手铰刀用螺旋槽手铰刀铰孔时切削平稳，铰出的孔光滑，不会像普通铰刀那样产生纵向刀痕。有键槽的孔，用普通铰刀不能铰，否则其切削刃要被键槽槽边钩住，此时只有用螺旋槽铰刀才能铰。铰刀的螺旋槽方向一般是左旋，以避免铰削时因铰刀的正向转动而产生自动旋进的现象，左旋的切削刃容易使铰下的切屑被排出孔外。螺旋槽手铰刀2024/9/224.锥铰刀锥铰刀用以铰削圆锥孔。常用的锥铰刀有以下四种：（1）1∶10锥铰刀用以加工联轴器上与柱销配合的锥孔。（2）莫氏锥铰刀用以加工0～6号莫氏锥孔（其锥度近似于1∶20）。（3）1∶30锥铰刀用以加工套式刀具上的锥孔。（4）1∶50锥铰刀用以加工圆锥定位销孔。1∶10锥铰刀和莫氏锥铰刀一般是二至三把一套，其中一把是精铰刀，其余是粗铰刀。粗铰刀的切削刃上开有呈螺旋形分布的分屑槽，以减轻铰削负荷。锥铰刀的切削刃是全部参加切削的，铰起来比较费力。1∶10锥孔和莫氏锥度较大，加工余量也较大，也为了铰孔省力，可先将孔钻成阶梯形。阶梯孔的最小直径按锥孔小端直径确定，并留以铰削余量。其余各段直径可根据锥度公式计算。2024/9/226.5钻床与附件

6.5.1常用钻床介绍常用钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。

1.台式钻床台式钻床简称台钻，是一种安放在作业台上、主轴垂直布置的小型钻床，最大钻孔直径为13mm。2024/9/22台式钻床1-机头；2-电动机；3-塔式带轮；4-立柱；5-底座；6-回转工作台2024/9/22台钻由机头1、电动机2、塔式带轮3、立柱4、底座5和回转工作台6等组成。电动机和机头上分别装有五级塔式带轮，通过改变V形带在两个塔式带轮中的位置，可使主轴获得五种转速，机头与电动机连为一体，可沿立柱上下移动，根据钻孔工件的高度，将机头调整到适当位置后，通过锁紧手柄使机头固定方能钻孔。回转工作台可沿立柱上下移动，或绕立柱轴线作水平转动也可在水平面内做一定角度的转动，以便钻斜孔时使用。较大或较重的工件钻孔时，可将回转工作台转到一侧，直接将工件放在底座上，底座上有两条T形槽用来装夹工件或固定夹具。在底座的四个角上有安装孔并用螺栓将其固定。2024/9/222.立式钻床

立式钻床简称立钻，主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置。立钻的刚性好，强度高、功率较大，最大钻孔直径有25mm、35mm、40mm和50mm等几种。立柱可用来进行钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、攻螺纹和锪端面等。立式钻床1-电动机；2-变速手柄；3-主轴变速箱；4-进给变速箱；5-转动手柄；6-立柱；7-工作台；8-冷却液；9-底座2024/9/22立钻由主轴变速箱3、电动机1、进给箱4、立柱6、工作台7、底座9和冷却液8等主要部分组成。电动机通过主轴变速箱驱动主轴旋转，改变变速手柄2的位置，可使主轴得到多种转速。通过进给变速箱可使主轴得到多种机动进给速度，转动手柄5可以实现手动进给。工作台上有T形槽，用来装夹工件或夹具。工作台能沿立柱导轨上下移动，根据钻孔工件高度适当调整工作台位置，然后通过压板螺栓将其固定在立柱导轨上。底座用来安装和固定立钻并设有油箱为孔加工提供切削液，以保证有较高的生产效率和孔的加工质量。2024/9/223.