#05第五章 钻削、镗削、铰削与拉削

一、引入

1、本门课程的总体安排。

2、本篇在这门课中的地位和作用。

二、讲授新课

第五章钻削、镗削、铰削和拉削

孔是各种机器零件上出现最多的几何表面之一，分为非配合孔和配合孔二大类。

一般孔加工采用钻、扩等加工，有一定要求的孔是在钻、扩基础上进行再进一步的镗、铰等加工。但不论是何种孔加工都具有以下一些特点：

（1）部分孔加工刀具为定尺寸刀具，刀具本身精度会影响孔的加工精度。

（2）孔加工刀具的切削和夹持部分的有关尺寸受被加工孔尺寸的限制，会使刀具的刚性变差。

（3）孔加工时，刀具一般是封闭或半封闭状态下进行工作，对加工质量和刀具耐用度都会产生不利的影响。

基于以上原因，在机械设计过程中选用孔和轴配合的公差等级时，经常把孔的公差等级定得比轴低一级。

孔加工的方法很多，常用的有钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔等，还有金刚镗、珩磨、研磨、挤压及特种加工孔等方法。其加工孔直径Φ0.01～Φ1000mm，加工精度可达到IT13～IT5，表面粗糙度Ra12.5～0.006μm；可在金属或非金属材料上加工，也可在普通材料或高硬度材料上加工。

在加工中可根据不同要求，合理进行选择最佳的加工方案，达到加工质量能符合要求。

第一节钻削加工（一）

一、概述

用钻头作回转运动，并使其和工件作相对轴向进给运动，在实

体工件上加工孔的方法称为钻孔；在已有孔的情况下，用扩孔钻对孔径进行再扩大的加工称为扩孔；钻孔和扩孔统称为钻削。

钻削可以在各种钻床上进行，也可以在车床、铣床、镗床和组合机床、加工中心上进行，但大多数情况下，尤其是在大批量下生产时，主要还是在钻床上进行。

二、钻床

主要用钻头在工件上加工孔的机床称为钻床。通常以钻头的回转运动为主运动，钻头的轴向移动为进给运动。

钻床的分类：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、中心孔钻床等八大类。大部分以最大钻孔直径为主要参数。

钻床的主要功用为钻孔和扩孔，也可以用来铰孔、攻螺纹、锪沉孔及锪凸台端面等。

1、立式钻床

特点是主轴是垂直布置且位置固定不动(沿立柱轴线回转)。因其立轴结构不同可分为圆柱立式钻床、方柱立式钻床和可调多轴立式钻床。

机床的使用：主轴箱和工作台可沿立柱作上下移动以调整工作高度；工件安放于工作台上，通过工件的位置移动来找正；利用主轴箱的功能，可以进行变换主轴转速、主轴进给量等加工参数，主轴的上下移动可实现自动进给或手动进给。

适合于加工单件或小批量的中小型工件加工，钻孔直径为Φ16～Φ80mm，如Z5132、Z5140A等。

2、摇臂钻床

特点是主轴能沿立柱的中心轴线进行回转。

机床的使用：将工件放置于工作台上；主轴绕立柱可上下移动和旋转或主轴箱可在摇臂上作横向移动；利用主轴箱的功能，可以进行变换主轴转速、主轴进给量等加工参数，主轴的上下移动可实现自动进给或手动进给。

适合于加工单件或中小批量的大中型工件加工，钻孔直径为 Φ25～Φ125mm ，如Z3040、Z3050A 等。

3、钻削加工中心

一般以钻孔、攻螺纹和铣削为主，且刀具在十把以上的加工中心称为钻削加工中心。

功能：各种直径的孔加工；各种面的铣削加工；多轴（多空间）加工孔或面。

技术性能：主轴转速高，加工孔直径范围大，进给速度大，定位精度高等。

三、麻花钻

1、概述

是孔加工中使用最广泛的刀具。主要用来在实体材料上钻削直

径在Φ0.1～Φ80mm，加工精度为IT12左右，表面粗糙度在Ra12.5～6.3μm左右的孔或精度要求较高的孔的预加工。

分类：按材料不同可分为高速钢和硬质合金钻头；按柄部不同分为直柄和锥柄钻头；按长度不同分为基本型、短、长、加长和超长型等钻头。

⑴硬质合金麻花钻

有整体式、镶片式和可转位式（无横刃式）三种，一般用于加工各类特殊材料的各种孔加工。用细颗粒钨系材料及YG、YW、YT等制作而成，整体式大多采用TiN涂层（金黄色）或镶片式采用涂层刀片；钻头直径从Φ0.2～Φ60mm，硬度在58～62HRC。

⑵高速钢麻花钻

是一种标准刀具，由工作部分、柄部和颈部（锥柄钻才有）组成，锥柄还带有扁尾。整体呈倒锥形。

整个切削部分由前面、后面、副后面、主切削刃、副切削刃和

横刃等组成。

2、切削部分的几何参数

⑴螺旋角β

L r 0

2tan πβ=

螺旋角增大会使钻头锋利和排屑通畅，但使钻尖强度削弱和散

热条件变差。

⑵顶角2φ

顶角大，钻头强度增大；标准麻花钻2φ=118°；加工钢、铸铁、硬青铜时，2φ=116～120°；加工硬铸铁、不锈钢、耐热钢时，2φ=120～150°。

⑶刃倾角λSX和端面刃倾角λtx

每一点上的刃倾角和端面刃倾角都不相同，越靠近钻心越大。

⑷主偏角κr

每一点上的主偏角也不相同，越靠近外缘处越大。

⑸前角γOX

每一点上的前角都不相同且变化较大，如外缘处前角为30°，钻心处前角为-30°。

⑹后角αfx

主切削刃上外缘处的点其后角最小，钻心处的点其后角最大。

⑺横刃角度ψ

标准麻花钻的横刃斜角ψ=50～55°。一般后角增大，横刃斜角随之减小,导致横刃长度增大，进给力增大，切削条件变差，对加工质量产生不利影响。

四、钻削原理

1、钻削要素

⑴切削速度υC ：钻头外缘处的线速度10000n

d c πυ=

⑵进给量：每转进给量f ，每齿进给量fz ，进给速度υf ；υf=nf=znfz 。

⑶背吃刀量αp ：2o

p d =α

⑷切削厚度hD 和切削宽度bD ：φsin 2f h D ≈

φsin 20d b D ≈ ⑸切削面积AD ：4o

D D D fd b h A ==