孔加工技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
用锪钻（或其他代用刀具）加 工沉头孔的方法称为锪孔。锪孔 钻有平底锪钻和锥面锪钻。也可 以用麻花钻刃磨掉两主刃形成。
攻螺纹和套螺纹
用丝锥来加工内螺纹的操作称为攻螺纹。用板牙加工外螺纹 的方法称为套扣。攻螺纹和套螺纹可以在钻床上也可以在车床上 进行。但单件小批生产主要用手工操作。
在工件上加工一个直径为ф20H9 的圆孔，要求孔的 加工质量达到 IT7 、表面粗糙度 Ra0.8 。试将加工工艺列 于下表。 加工顺序及方法
在钻床上，钻削的主运动是刀具的旋转运动，进给运 动是刀具的轴向进给。
除钻孔外，钻床还可用于扩孔、铰孔、孔口加工和螺纹加工等。
钻
床
常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。它们 的共同特点是：工件固定在工作台上，刀具安装在主轴 上，刀具一边旋转一边做轴向移动。
进给手柄 皮带塔轮
一、台式钻床 台式钻床是一种 安装在台桌上使用 的小型钻床，一般 用于加工小型零件 上直径不超过12mm 的小孔
二、立式钻床
立式钻床的规格 用最大钻孔直径 来表示， 常用的有25mm、35mm、40mm、 50mm等。 特点 刚性好、功率大，可以采用较 大的 切削用量，可以自动走刀，生产 率较高， 加工精度也较高。 由于工作台尺寸不大并且不能在水 平面内移动，必要时只能手工移动工 件，因此立式钻床仅用于加工中小型 工件上的孔。
2、麻花钻Drilling operation and twist drill
2、麻花钻 twist drill ：直柄麻花钻（φ0.5~φ20）、 锥柄麻花钻（φ8~φ80） 麻花钻的几何角度主要有螺旋角、顶角、前角、后角和横 刃斜角。 ： 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。 侧后角α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
• 钻头回转并轴向进给（如钻床、铣床、镗床等钻孔）， 钻孔时易出现孔的偏斜；
钻头刚性差，易引偏； 钻孔排屑困难，切屑挤压、摩擦已加工表面，表面质 量差； 钻孔精度IT13~IT11，Ra为50~12.5μm 钻孔加工生产效率低；
钻削的应用
钻孔用于所有实体零件上孔粗加工，孔径φ0.5~φ50， 一般超过φ50的孔不直接钻孔； 钻孔一般用于软材料零件的加工，不适合硬材料零件孔 的加工。（特殊情况可用合金钻头钻淬硬材料）
D
倒角
D1
L
塑
H
底孔示意图
攻螺纹操作
工件安装 将加工好底孔的工件固定好，孔的端面应基本保持 水平。 倒角 在孔口部倒角，直径可略大于螺孔大径。 丝锥选择 攻螺纹时必须按头锥、二锥、三锥的顺序攻至标 准尺寸。 攻螺纹 攻螺纹时两手用力要均匀，每攻入1 ~ 2圈，应将丝 锥反转1/4圈进行断屑和排屑。攻不通孔时，应做好记号，以防丝 锥触及孔底。 润滑 对钢件攻螺纹时应加乳化液或机油。
三、摇臂钻床 摇臂钻床主轴箱及主轴可以沿摇臂上的水平导轨移 动，摇臂又可以绕立柱转动以及沿立柱上下移动，因 此摇臂钻床适合加工大、中型工件上多个孔的加工。
钻削孔径范围 最大钻削孔径 可达75mm。 特点 刚性好、功率大，可以采 用较大的切削用量，可以自动走刀， 生产率较高，加工精度也较高。 摇臂可沿立柱上下升降，同时 还能绕立柱旋转，主轴箱可以在摇 臂的横梁上滑动， 可以在比较大 的范围内加工工件。适宜加工大型 工件和多孔工件。
3.钻头受力分析：
在各切削刃上： 轴向力Ff 径向力Fp 切向力Fc 总的扭矩： M＝M0＋M01＋M横 轴向力： F＝F0＋F01＋F横 轴向力主要由横刃产生， 扭矩主要由主刃产生。
4.麻花钻的缺点shortcoming of twist drills
刚度差、导向性差 横刃产生的轴向力很大 切屑与孔壁剧烈摩擦 半封闭式的切削条件很差
加工质量也很差。
群钻显著提高了切削性能和刀具耐用
度。群钻对麻花钻主要作了三方面 的修磨： 一是在麻花钻的主后刀面上磨出两个 对称的月牙槽，形成三尖、七刃双 顶角； 二是修磨横刃，使其为原长的1/51/7，并加大横刃前角； 三是对于直径大于15mm的钻头，在刀 刃的一边磨出分屑槽。
U
钻
二. 扩孔Core drilling
深度指示器 电机 主轴
钻卡头 工作台
立柱
锁紧 手柄 底座
台钻示意图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
台式钻床的工艺特点
钻削运动 主轴带动钻头的旋转 运动是主 运动，主轴的轴向移动为进 给运动。 钻削孔径范围 加工直径 13mm以 下，最小加工直径可以小于1mm 。 主轴转速 台钻的一般较高，最 高时每分钟可达10000转以上。 特点 台式钻床结构简单，价格 低廉，使用方便，在钳工装配和仪表 制造中应用广泛。
孔的常见类型 常用钻床类型 常用孔加工方法 常用孔加工刀具 镗削、镗刀和镗床
铣镗加工中心是一种计算机控制的、具有刀库的、 能自动 换刀的铣镗床。 主要部件： 刀库 主轴箱 机械手 工作台 数控装置
第六 节
镗刀和镗床加工工艺特点
1、单刃镗刀安装在镗刀杆上，加工的孔径大小由调整刀头 的伸出长度来保证，多用于单件小批量生产中。
2、双刃镗刀
有固定式镗刀和浮动镗刀。
镗削的切削运动与铣削类 似，主要在铣镗床、镗床上进行 加工，是孔加工的常用方法之一。 普通铣镗床上镗孔精度最高为 IT8-7，Ra1.6-0.8μm。由于镗床 本身工作台运动精度较高，因此 可以保证相关各孔之间的位置精 度，而且加工灵活。铣镗床还可 以加工外圆和平面，主要用于加 工机座、箱体、支架等大型零件 上直径较大的孔及有较高位置精 度要求的孔，也可以在一次装夹 中完成孔及其端面的加工，保证 两者有较高的位置精度。
攻丝
例2 在工件上加工一个M20的螺纹孔，尺寸如图示，试将 加工工艺列于下表。
M20
加工顺序及 方法
所用刀具
20
名称 钻头
规格 Ф17.5 深34 M20
1
钻孔
2
攻丝
丝锥
深孔钻削 Deep hole drilling 内排屑深孔钻 切削液在较高的压力下由工件孔壁与钻杆 外表面之间的空隙进入切削区进行冷却、润滑，并将 切屑经钻头的排屑孔冲入钻杆内部向后排出。内排屑 深孔钻适合加工直径20mm以上、深径比不超过100的孔。 由于内排屑深 孔钻可以避免 切屑划伤孔壁 故加工质量较 高，精度达 IT9-7，Ra值 达3.2μm。
(1) 铰 刀 ： 手 动 铰 刀 （ 锥 度 小 而 长 φ1~φ50 ） 和 机用铰刀（锥度较短φ10~φ80） (2)铰孔的特点： 铰孔余量小（粗铰0.15~0.35mm），切削速度低，切削 力小，切削平稳，加工质量好， 加工精度IT8~7， Ra1.6~0.4μm； 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； 铰孔可纠正孔的形状误差，不能纠正位置误差。 (3)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
扁钻轴向尺寸小、刚性好，结构简单、制造容易，便 于采用先进刀具材料，换刀方便，适用于数控机床，尤 其在加工大直径孔（D>38mm）时，更是比麻花钻经济。
套料钻：中孔结构，切削刃分布在四周，加工孔时它只 切出一个环形的孔，而中间留下的料芯可二次使用。 适于加工直径大于60mm的深孔及贵重材料。
表头锥、二锥和三锥。
锥度头部
丝锥
铰杠
攻螺纹时用于夹持丝锥的工具称为铰杠。铰杠
的规格应与丝锥大小相适应。
螺纹底孔确定
铰杠
螺纹孔小径D1 标准普通螺纹的小径可以按照下式计算： D1=D -1.0825P ：螺纹大径；P：螺距 钻头直径d2 脆性材料：d2=D -(1.04 ~ 1.08)P 性材料：d2=D - P 底孔深度H H=L+0.7D
孔的类型很多。 常见孔：如轴承孔、销孔、螺纹孔、喷嘴等。 深孔：如油缸活塞孔、枪管、炮管等。 特型孔：如内花键孔、内齿轮等。 根据各种孔的应用情况及常用的加工方法，可以把孔粗略地分 为以下四类： 普通小直径圆孔 普通大直径圆孔 微孔、深孔及超大圆孔 特型孔
一. 钻孔Drilling 1.钻削Drilling operation 用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻孔，其精 度为IT12-11，Ra值为25-12.5um，属于粗加工 • 工件回转，钻头轴向进给（如车床等钻孔），钻孔时 孔径会变化，形成锥度、鼓形等。
1 2 3
所用刀具 名称 钻头 扩孔钻 铰刀 规格 ф18 ф19.8 ф20
钻孔 扩孔 铰孔
攻螺纹工具
丝锥 丝锥一般成组使用。 M6 ~ M24
矩形尾部
的丝锥每组有两个。加工粗牙螺纹M6以
下和 M24 以上的丝锥每组有三个。加工 细牙螺纹的丝锥不论大小，每组都是两
个。丝锥柄部一般用标记 I、II、III代
一、卧式镗铣床
主轴和平旋盘 主轴箱 前立柱 后立柱 工作台
镗削的切削运动与铣削类似，主要在铣镗床、镗床上进行 加工，是孔加工的常用方法之一。 镗孔时的主运动是刀具的旋转运动，进给运动为刀具的轴向移 动或工作台纵向移动；
坐标镗床是一种高精度的机床，主要用于尺寸精度和位置精度都要 求较高的孔系加工，如镗模，钻模和量具上的精密孔系。机床上具有坐 标位置的精密测量装置，能准确地测量工作台、主轴箱等部件的位移量， 实现工件和刀具间的准确定位。除孔加工外，坐标镗床还可以用于精密 刻度、样板划线、孔距和直线尺寸的测量。
铰孔的精度和表面粗糙度主要取决于铰刀的精度、安装方式、切 削用量、切削液等条件。为避免产生积屑瘤，铰孔时应采用较低 的切削速度、较大的进给量并施加适当的切削液。 铰刀分为机用铰刀和手用铰刀。手用铰刀的铰削直径为： ø1～ø50mm机用铰刀为： ø10～ø80mm
四. 其他孔加工方法Other Hole Making Operation
扩孔可以使用扩孔钻，也可以使用直径较大的麻花钻。
扩孔加工可以在一定程度上纠正 原孔轴线的偏斜，属于半精加工， 精度为IT10～9，表面粗糙度Ra 值为6.3～3.2um。扩孔钻的常 用来加工直径为ø15～ø50mm 的孔，扩孔余量一般为孔径的 1/8。（0.5～4mm） 扩孔的应用： 用于小孔基础上的孔径扩大， 一般孔径小于φ80 用于半精加工低硬度材料的孔
攻螺纹和套螺纹
用丝锥来加工内螺纹的操作称为攻螺纹。用板牙加工外螺纹 的方法称为套扣。攻螺纹和套螺纹可以在钻床上也可以在车床上 进行。但单件小批生产主要用手工操作。
在工件上加工一个直径为ф20H9 的圆孔，要求孔的 加工质量达到 IT7 、表面粗糙度 Ra0.8 。试将加工工艺列 于下表。 加工顺序及方法
在钻床上，钻削的主运动是刀具的旋转运动，进给运 动是刀具的轴向进给。
除钻孔外，钻床还可用于扩孔、铰孔、孔口加工和螺纹加工等。
钻
床
常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。它们 的共同特点是：工件固定在工作台上，刀具安装在主轴 上，刀具一边旋转一边做轴向移动。
进给手柄 皮带塔轮
一、台式钻床 台式钻床是一种 安装在台桌上使用 的小型钻床，一般 用于加工小型零件 上直径不超过12mm 的小孔
二、立式钻床
立式钻床的规格 用最大钻孔直径 来表示， 常用的有25mm、35mm、40mm、 50mm等。 特点 刚性好、功率大，可以采用较 大的 切削用量，可以自动走刀，生产 率较高， 加工精度也较高。 由于工作台尺寸不大并且不能在水 平面内移动，必要时只能手工移动工 件，因此立式钻床仅用于加工中小型 工件上的孔。
2、麻花钻Drilling operation and twist drill
2、麻花钻 twist drill ：直柄麻花钻（φ0.5~φ20）、 锥柄麻花钻（φ8~φ80） 麻花钻的几何角度主要有螺旋角、顶角、前角、后角和横 刃斜角。 ： 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。 侧后角α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
• 钻头回转并轴向进给（如钻床、铣床、镗床等钻孔）， 钻孔时易出现孔的偏斜；
钻头刚性差，易引偏； 钻孔排屑困难，切屑挤压、摩擦已加工表面，表面质 量差； 钻孔精度IT13~IT11，Ra为50~12.5μm 钻孔加工生产效率低；
钻削的应用
钻孔用于所有实体零件上孔粗加工，孔径φ0.5~φ50， 一般超过φ50的孔不直接钻孔； 钻孔一般用于软材料零件的加工，不适合硬材料零件孔 的加工。（特殊情况可用合金钻头钻淬硬材料）
D
倒角
D1
L
塑
H
底孔示意图
攻螺纹操作
工件安装 将加工好底孔的工件固定好，孔的端面应基本保持 水平。 倒角 在孔口部倒角，直径可略大于螺孔大径。 丝锥选择 攻螺纹时必须按头锥、二锥、三锥的顺序攻至标 准尺寸。 攻螺纹 攻螺纹时两手用力要均匀，每攻入1 ~ 2圈，应将丝 锥反转1/4圈进行断屑和排屑。攻不通孔时，应做好记号，以防丝 锥触及孔底。 润滑 对钢件攻螺纹时应加乳化液或机油。
三、摇臂钻床 摇臂钻床主轴箱及主轴可以沿摇臂上的水平导轨移 动，摇臂又可以绕立柱转动以及沿立柱上下移动，因 此摇臂钻床适合加工大、中型工件上多个孔的加工。
钻削孔径范围 最大钻削孔径 可达75mm。 特点 刚性好、功率大，可以采 用较大的切削用量，可以自动走刀， 生产率较高，加工精度也较高。 摇臂可沿立柱上下升降，同时 还能绕立柱旋转，主轴箱可以在摇 臂的横梁上滑动， 可以在比较大 的范围内加工工件。适宜加工大型 工件和多孔工件。
3.钻头受力分析：
在各切削刃上： 轴向力Ff 径向力Fp 切向力Fc 总的扭矩： M＝M0＋M01＋M横 轴向力： F＝F0＋F01＋F横 轴向力主要由横刃产生， 扭矩主要由主刃产生。
4.麻花钻的缺点shortcoming of twist drills
刚度差、导向性差 横刃产生的轴向力很大 切屑与孔壁剧烈摩擦 半封闭式的切削条件很差
加工质量也很差。
群钻显著提高了切削性能和刀具耐用
度。群钻对麻花钻主要作了三方面 的修磨： 一是在麻花钻的主后刀面上磨出两个 对称的月牙槽，形成三尖、七刃双 顶角； 二是修磨横刃，使其为原长的1/51/7，并加大横刃前角； 三是对于直径大于15mm的钻头，在刀 刃的一边磨出分屑槽。
U
钻
二. 扩孔Core drilling
深度指示器 电机 主轴
钻卡头 工作台
立柱
锁紧 手柄 底座
台钻示意图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
台式钻床的工艺特点
钻削运动 主轴带动钻头的旋转 运动是主 运动，主轴的轴向移动为进 给运动。 钻削孔径范围 加工直径 13mm以 下，最小加工直径可以小于1mm 。 主轴转速 台钻的一般较高，最 高时每分钟可达10000转以上。 特点 台式钻床结构简单，价格 低廉，使用方便，在钳工装配和仪表 制造中应用广泛。
孔的常见类型 常用钻床类型 常用孔加工方法 常用孔加工刀具 镗削、镗刀和镗床
铣镗加工中心是一种计算机控制的、具有刀库的、 能自动 换刀的铣镗床。 主要部件： 刀库 主轴箱 机械手 工作台 数控装置
第六 节
镗刀和镗床加工工艺特点
1、单刃镗刀安装在镗刀杆上，加工的孔径大小由调整刀头 的伸出长度来保证，多用于单件小批量生产中。
2、双刃镗刀
有固定式镗刀和浮动镗刀。
镗削的切削运动与铣削类 似，主要在铣镗床、镗床上进行 加工，是孔加工的常用方法之一。 普通铣镗床上镗孔精度最高为 IT8-7，Ra1.6-0.8μm。由于镗床 本身工作台运动精度较高，因此 可以保证相关各孔之间的位置精 度，而且加工灵活。铣镗床还可 以加工外圆和平面，主要用于加 工机座、箱体、支架等大型零件 上直径较大的孔及有较高位置精 度要求的孔，也可以在一次装夹 中完成孔及其端面的加工，保证 两者有较高的位置精度。
攻丝
例2 在工件上加工一个M20的螺纹孔，尺寸如图示，试将 加工工艺列于下表。
M20
加工顺序及 方法
所用刀具
20
名称 钻头
规格 Ф17.5 深34 M20
1
钻孔
2
攻丝
丝锥
深孔钻削 Deep hole drilling 内排屑深孔钻 切削液在较高的压力下由工件孔壁与钻杆 外表面之间的空隙进入切削区进行冷却、润滑，并将 切屑经钻头的排屑孔冲入钻杆内部向后排出。内排屑 深孔钻适合加工直径20mm以上、深径比不超过100的孔。 由于内排屑深 孔钻可以避免 切屑划伤孔壁 故加工质量较 高，精度达 IT9-7，Ra值 达3.2μm。
(1) 铰 刀 ： 手 动 铰 刀 （ 锥 度 小 而 长 φ1~φ50 ） 和 机用铰刀（锥度较短φ10~φ80） (2)铰孔的特点： 铰孔余量小（粗铰0.15~0.35mm），切削速度低，切削 力小，切削平稳，加工质量好， 加工精度IT8~7， Ra1.6~0.4μm； 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； 铰孔可纠正孔的形状误差，不能纠正位置误差。 (3)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
扁钻轴向尺寸小、刚性好，结构简单、制造容易，便 于采用先进刀具材料，换刀方便，适用于数控机床，尤 其在加工大直径孔（D>38mm）时，更是比麻花钻经济。
套料钻：中孔结构，切削刃分布在四周，加工孔时它只 切出一个环形的孔，而中间留下的料芯可二次使用。 适于加工直径大于60mm的深孔及贵重材料。
表头锥、二锥和三锥。
锥度头部
丝锥
铰杠
攻螺纹时用于夹持丝锥的工具称为铰杠。铰杠
的规格应与丝锥大小相适应。
螺纹底孔确定
铰杠
螺纹孔小径D1 标准普通螺纹的小径可以按照下式计算： D1=D -1.0825P ：螺纹大径；P：螺距 钻头直径d2 脆性材料：d2=D -(1.04 ~ 1.08)P 性材料：d2=D - P 底孔深度H H=L+0.7D
孔的类型很多。 常见孔：如轴承孔、销孔、螺纹孔、喷嘴等。 深孔：如油缸活塞孔、枪管、炮管等。 特型孔：如内花键孔、内齿轮等。 根据各种孔的应用情况及常用的加工方法，可以把孔粗略地分 为以下四类： 普通小直径圆孔 普通大直径圆孔 微孔、深孔及超大圆孔 特型孔
一. 钻孔Drilling 1.钻削Drilling operation 用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻孔，其精 度为IT12-11，Ra值为25-12.5um，属于粗加工 • 工件回转，钻头轴向进给（如车床等钻孔），钻孔时 孔径会变化，形成锥度、鼓形等。
1 2 3
所用刀具 名称 钻头 扩孔钻 铰刀 规格 ф18 ф19.8 ф20
钻孔 扩孔 铰孔
攻螺纹工具
丝锥 丝锥一般成组使用。 M6 ~ M24
矩形尾部
的丝锥每组有两个。加工粗牙螺纹M6以
下和 M24 以上的丝锥每组有三个。加工 细牙螺纹的丝锥不论大小，每组都是两
个。丝锥柄部一般用标记 I、II、III代
一、卧式镗铣床
主轴和平旋盘 主轴箱 前立柱 后立柱 工作台
镗削的切削运动与铣削类似，主要在铣镗床、镗床上进行 加工，是孔加工的常用方法之一。 镗孔时的主运动是刀具的旋转运动，进给运动为刀具的轴向移 动或工作台纵向移动；
坐标镗床是一种高精度的机床，主要用于尺寸精度和位置精度都要 求较高的孔系加工，如镗模，钻模和量具上的精密孔系。机床上具有坐 标位置的精密测量装置，能准确地测量工作台、主轴箱等部件的位移量， 实现工件和刀具间的准确定位。除孔加工外，坐标镗床还可以用于精密 刻度、样板划线、孔距和直线尺寸的测量。
铰孔的精度和表面粗糙度主要取决于铰刀的精度、安装方式、切 削用量、切削液等条件。为避免产生积屑瘤，铰孔时应采用较低 的切削速度、较大的进给量并施加适当的切削液。 铰刀分为机用铰刀和手用铰刀。手用铰刀的铰削直径为： ø1～ø50mm机用铰刀为： ø10～ø80mm
四. 其他孔加工方法Other Hole Making Operation
扩孔可以使用扩孔钻，也可以使用直径较大的麻花钻。
扩孔加工可以在一定程度上纠正 原孔轴线的偏斜，属于半精加工， 精度为IT10～9，表面粗糙度Ra 值为6.3～3.2um。扩孔钻的常 用来加工直径为ø15～ø50mm 的孔，扩孔余量一般为孔径的 1/8。（0.5～4mm） 扩孔的应用： 用于小孔基础上的孔径扩大， 一般孔径小于φ80 用于半精加工低硬度材料的孔