第6章 钻削、铰削与镗削加工

6.1 钻削加工与钻头
加工内圆的切削加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、车孔、镗孔、拉孔、磨孔、金刚镗、精密磨削、超精加工、珩磨、研磨和抛光等；特种加工方法有电火花穿孔、超声波穿孔和激光打孔等。

钻削加工是在实体上加工孔的最常用方法，用麻花钻在钻床上钻孔时，加工精度一般为IT10～IT13，表面粗糙度为Ra＝10～20um。

加工孔系时，孔系的精度由夹具保证。

钻削加工范围
一、麻花钻结构
1、麻花钻的结构要素
2、麻花钻的主要角度
麻花钻：直柄麻花钻（φ0.5~φ20）、锥柄麻花钻（φ8~φ80）
钻头材料：钻头一般为高速钢材料。

钻头结构：两主两副一横刃，两前刀面（螺旋面）、两后刀面、两副后刀面等。

麻花钻的角度：
前角γ0：为正交平面内前刀面与基面的夹角，由于钻头的前刀面为螺旋面，故越靠近中心，前角越小，横刃为负前角。

后角αf ：为轴向圆柱剖面内后刀面与切削平面的夹角 。

故越靠近中心，后角越大。

顶角2φ：两主切削刃在中心截面上投影的夹角。

标准钻头顶角为118°。

横刃斜角Ψ：主切削刃与横刃在钻头端面上投影的夹角。

螺旋角β：最外缘螺旋线切线与轴线的夹角。

二、钻削的工艺特点
（1）钻孔是孔的粗加工方法；
（2）可加工直径0.05～125mm 的孔； （3）孔的尺寸精度在IT10以下；
（4）孔的表面粗糙度一般只能控制在Ra12.5μm 。

钻孔主要用来加工外形复杂、没有对称回转轴线的孔，一般直径不大，精度不太高的孔，如连杆、盖板、箱体、机架等零件上的单孔和孔系。

也可以通过钻孔－扩孔－铰孔的工艺手段加工精度要求较高的孔，利用夹具还可加工有一定相互位置关系的孔系。

对于精度要求不高的孔，如螺栓的贯穿孔、油孔以及螺纹底孔，可直接采用钻孔。

（5）容易产生“引偏”
引偏：1）由于钻头弯曲而引起孔径扩大，孔不圆； 2）孔的轴线歪斜。

引偏原因：
1）麻花钻是最常用刀具，由于细长而刚性差； 2）麻花钻上有两条较深的螺旋槽，刚性差；
3）钻头仅有两条很窄二棱边与孔壁接触，接触刚度和导向作用也很差；
4）钻头横刃处前角有很大负值，切削条件极差，钻孔时一半以上的轴向力由横刃产生，稍有偏斜将产生较大附加力矩，使钻头弯曲。

此外，两切削刃不对称，工件材料不均匀，也易引偏。

三、钻削用量
（1）背吃刀量a sp 单位：mm
（2）钻削速度v c 单位：m/min
（3）钻削进给量与进给速度：
F —单位：mm/r f z —单位：mm/z V f —单位：mm/min
do
sp a =∑1000
n
do c v π=
四、其它钻头
标准麻花钻存在切削刃长、前角变化大、螺旋槽排屑不畅、横刃部分切削条件很差等结构问题，生产中为了提高钻孔的精度和效率，常将标准麻花钻按特定方式刃磨成“群钻”使用。

1．群钻
群钻的基本特征为：“三尖七刃锐当先，月牙弧槽分两边，一侧外刃开屑槽，横刃磨得低窄尖”。

2．中心钻
中心钻用于加工轴类工件的中心孔。

钻孔时，先打中心孔，也有利于钻头的导向，可防止孔的偏斜。

3．深孔钻
深孔钻是专门用于钻削深孔的钻头。

为解决深孔加工中的断屑、排屑、冷却润滑和导向等问题，人们先后开发了外排屑深孔钻、内排屑深孔钻、喷吸钻和套料钻等多种深孔钻。

4．扩孔钻
扩孔钻常用作铰或磨前的预加工以及毛坯孔的扩大，扩孔效率和精度均比麻花钻高。

（1）工艺特点
1）扩孔是孔的半精加工方法；
2）一般加工精度为IT10～IT9；
3）孔的表面粗糙度可控制在Ra6.3 ～3.2μm。

当钻削dw＞30mm直径的孔时，为了减小钻削力及扭矩，提高孔的质量，一般先用（0.5～0.7）dw大小的钻头钻出底孔，再用扩孔钻进行扩孔，则可较好地保证孔的精度和控制表面粗糙度，且生产率比直接用大钻头一次钻出时还要高。

（2）扩孔钻的结构
扩孔钻
1）齿数多（3、4齿）；
2）不存在横刃；
3）切削余量小，排屑容易。

6.2 铰削加工与铰刀
一、铰削工艺的特点
铰孔是孔的精加工方法之一，在生产中应用很广。

对于较小的孔，相对于内圆磨削及精镗而言，铰孔是一种较为经济实用的加工方法。

铰刀是精加工刀具，加工精度可达IT6～IT7。

铰刀可分为手用铰刀与机用铰刀。

手用铰刀有做成整体式，也有做成可调式的，在单件小批和修配工作中常使用尺寸可调的铰刀。

机用铰刀直径小的做成带直柄或锥柄的，直径较大常做成套式结构。

根据加工孔的形状不同铰刀可分为柱形铰刀和锥度铰刀。

它由工作部分、颈部及柄部三部分组成。

1．铰刀的结构
手铰刀结构
当切削部分的锥角2φ≤30°时，为了便于切入，在其前端常制成引导锥。

2．铰削工艺特点
铰孔的特点：
（1）铰孔余量小（粗铰0.15~0.35mm），切削速度低，切削力小，发热少，铰刀导向性好，切削平稳，加工质量好；
（2）加工精度IT8~7，Ra＝1.6～0.4μm；
（3）铰孔的适应性较差，一把铰刀只能加工一种尺寸精度的孔，不宜加工非标孔、台阶孔、盲孔、非连续表面（如轴向有键槽等），不能加工硬材料工件；
（4）铰孔可纠正孔的形状误差，不能纠正位置误差。

（5）铰刀是定尺寸刀具；
（6）切削液在铰削过程中起着重要的作用。

铰孔的应用：
铰孔用于软材料零件孔的精加工，不能加工硬材料；铰孔孔径φ1~φ80。

二、铰刀的结构参数
1、铰刀的类型：
2、铰削过程的实质
铰削过程不完全是一个切削过程，而是包
括切削、刮削、挤压、熨平和摩擦等效应的一
个综合作用过程。

3、铰削用量
1）铰削余量
粗铰余量为0.10mm～0.35 mm；
精铰余量为0.04mm～0.06mm。

2）切削速度和进给量
铰削速度为1.5m/min ～ 5m/min；
铰削钢件时，进给量为0.3mm/r ～ 2mm/r；
铰削铸铁件时，进给量为0.5mm/r ～ 3mm/r。

6.3 镗削加工与镗刀
镗孔是在预制孔上用切削刀具使之扩大的一种加工方法，镗孔工作既可以在镗床上进行，也可以在车床上进行。

一、镗刀
按不同结构，镗刀可分为单刃镗刀和双刃镗刀。

镗刀多用于箱体孔的粗、精加工，一般分为单刃镗刀和多刃镗刀或微调镗刀和浮动镗刀。

在镗床上使用钻头、扩孔钻、铰刀等钻床所用的各种孔加工刀具时，可把刀具直接安装在镗杆主轴的莫氏锥孔中。

镗床上使用各种铣刀时，可把刀具直接安装在镗杆上。

单刃镗刀切削部位与普通车刀相似，刀体较小，安装在镗杆的孔中。

1．单刃镗刀
2．多刃镗刀与浮动镗刀片
双刃镗刀
通孔单刃镗刀
盲孔单刃镗刀
二、镗削的工艺特点
镗削加工：
1、镗削运动与加工范围
主运动为镗刀旋转，进给运动为镗刀轴向进给或工件轴向进给。

2、镗孔工艺特点
1）单刃镗刀镗孔特点
（a）适应性广，灵活，但对操作工人技术水平要求较高；
（b）可以校正原有孔的轴线位置偏差；
（c）生产率较低，镗杆刚性差，单刃切削，调整时间长，一般用于单件、小批量生产。

2）浮动镗刀镗孔特点
（a）加工质量高，浮动可减少刀杆、刀具安装偏差；
（b）生产效率高，双刃切削，操作方便；
（c）刀具结构复杂，对刀具刃磨要求较高，刃口要对称，一般用于较大孔径的批量生产。

3）镗孔精度
（a）普通机床镗孔精度IT8～IT7，Ra＝1.6~0.8μm
（b）坐标镗床镗孔精度IT7～IT6，Ra＝0.04μm
6.4 钻床与镗床
一、钻床
单件、小批量生产的，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，则采用摇臂钻床加工。

1．立式钻床
2．摇臂钻床
3．数控钻床（P131）
二、镗床
1．卧式镗床
2．坐标镗床
3．数控镗床
6.5 钻削夹具与镗削夹具
一、钻削夹具
钻削夹具简称“钻模”。

它是在钻床上进行孔的钻、扩、铰、锪、攻螺纹加工时，用以确定工件和刀具的相对正确位置，并使工件得到夹紧的工艺装置。

1．钻削夹具的组成
除了夹具所共有的定位、夹紧装置外，钻削夹具的组成还有：
（1）钻套
（2）钻模板
（3）分度装置
2．几种典型的钻床夹具
（1）固定式钻模（P136图6.23）
（2）回转式钻模（P136图6.24）
（3）翻转式钻模（P137图6.25）
（4）滑柱式钻模（P137图6.26）
（5）盖板式钻模（P137图6.27）
二、镗削夹具
镗削夹具又称镗模，它由镗套、镗模架、定位元件、夹紧装置和夹具体组成，主要用于保证箱体类工件孔及孔系的加工精度。

1．镗床夹具的组成
（1）镗套
a）固定式镗套（P139图6.29）
b）回转式镗套（P139图6.30）。