孔位加工方法

二、孔的加工
• 孔是箱体、支架、套筒、环、盘类零件上 的重要表面，也是机械加工中经常遇到的 表面。
• 在加工精度和表面粗糙度要求相同的情 况下，加工孔比加工外圆面困难，生产 率低，成本高： • （1）刀具的尺寸受到被加工孔的尺寸的 限制，故刀具的刚性差，不能采用大的 切削用量。 • （2）刀具处于被加工孔的包围中，散热 条件差，切屑排出困难，切削液不易进 入切削区，切屑易划伤加工表面。
高速钢刀具应用（钻头、铰刀）
（一）钻孔
钻孔(drilling) :在工件的实体部位加工 孔的工艺过程 刀具:麻花钻。 机床:钻床、车床、镗床、铣床
台钻的主轴进给由 转动进给手柄实现。 台钻小巧灵活，使 用方便，结构简单， 主要用于加工小型 工件上的各种小孔。 在仪表制造、钳工 和装配中用得较多。
铰削用量的选择：
进给量不能取得过小，否则切削厚度过薄，铰刀的挤压 作用会明显加大，加速铰刀后刀面的磨损。 一般铰削钢体时，进给量为0.3 ～2mm/r,铰铸铁时， 0.5 ～3mm/r 。
钻头、扩孔钻、铰刀都是标准刀具。 中等尺寸以下较精密的孔，单件小批乃至 大批大量生产，采用钻—扩—铰这种典型 加工方案进行加工非常方便。
孔的技术要求
①尺寸精度: 孔径和长度的尺寸精度。 ②形状精度: 孔的圆度、圆柱度及轴线的直线 度。 ③位置精度: 孔与孔或孔与外圆面的同轴度， 孔与孔或孔与其它表面之间的尺寸精度、平行 度、垂直度等。 ④表面质量: 表面粗糙度、表层加工硬化和表 层物理力学性能要求等。
• 孔的加工方法:钻孔、扩孔、铰孔、镗 孔、拉孔、磨孔、孔的光整加工等。
拉刀的类型
拉刀的类型
拉刀的结构
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头部——与机床连接，传递运动和拉力。 颈部——头部和过渡锥连接部分。 过渡锥部——使拉刀容易进入工件孔中，起对准中心的作用。 前导部——起导向和定心作用，防止拉刀歪斜，并可检查拉削前孔径是否 太小，以免拉刀第一刀齿负荷太大而损坏。 切削部——切除全部的加工余量，由粗切齿、过渡齿和精切齿组成。 校准部——起校准和修光作用，并作为精切齿的后备齿。 后导部——保持拉刀最后几个刀齿的正确位置，防止拉刀即将离开工件时， 工件下垂而损坏已加工表面。 尾部——防止长而重的拉刀自重下垂，影响加工质量和损坏刀齿。
颈部：磨柄部时退 砂轮用，打标记 刀柄：钻头的夹 持部分，用来传 递扭矩
为了保证钻头必 要的刚性和强度， 工作部分的钻心 直径向柄部方向 递增。
麻花钻的组成和切削部分
一、钻孔
2. 高速钢麻花钻的 两条主切削刃 结构
5个刀刃 两条副切削刃
钻头 切削 部分 6个刀面
一条横刃
两个螺旋形前刀面 两个经刃磨获得的后刀面 两个圆弧段的副后刀面
1、麻花钻结构特点
1）横刃较长，横刃处前角为负值切削阻力大，据实验50% 的轴向力和15%的扭距。 2）主切削刃上各点前角不同（靠近钻心处前角为负值），
切削性能差。
3）钻头的副后角为零，摩擦力大。 4）主切削刃外缘处刀尖角小，刀齿薄弱。 5）主切削刃长，且全刀宽切削，排屑困难。
特点图示
一、钻孔
• （3）切削温度高，刀具磨损快 • 切削时产生的切削热多，加之钻 削为半封闭切削，切屑不易排出， 切削热不易传出，使切削区温度 很高。
提高孔的加工精度的措施
(1)仔细刃磨钻头，使两个切削刃的长度 相等和顶角对称；在钻头上修磨出分屑槽， 将宽的切屑分成窄条，以利于排屑。
• （2）用顶角 2φ=90～100°的短 钻头，预钻一个锥 形坑可以起到钻孔 时的定心作用。
扩孔钻
用于对已钻孔的进一 步加工，IT10 ~ IT11级； 表面粗糙度6. 3 ~ 3.2μm 。
二、扩孔
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。
a)手用铰刀 b)机用铰刀
￠20mm,锥柄： ￠5mm～ ￠50mm,
L1—工作部分；L2—切削部分；L3—修光部分；L4—柄部
铰刀特点：
1）刀齿数多（6～12个），制造精度高；具 有修光部分，可以用来校准孔径、修光孔壁； 2）刀体强度和刚性较好（容屑槽浅，芯部直 径大）；故导向性好，切削平稳； 3）铰孔的余量小切削力较小；铰孔时的切速 度较低，产生的切削热较少。 因此，铰孔的加工质量更好。
拉削运动
拉刀以切削速度vc 作主运动，进给运 动是由后一个刀齿 高出前一个刀齿 （齿升量af）来完 成的，从而能在一 次行程中一层一层 地从工件上切去多 余的金属层，获得 所要求的表面
拉孔时，工件的预制孔不必 精加工，工件也不需夹紧， 工件以端面靠紧在拉床的支 承板上，因此工件的端面应 与孔垂直，否则容易损坏拉 刀。
用于加工机座、箱体、支架等大型零件上孔 径较大、尺寸精度和位置精度要求高的孔系， 也可加工单个孔、台阶孔和孔内环形槽、镗 平面等。
（五）拉孔
拉孔(hole broaching)是用拉刀在拉 床上加工孔的过程
拉 刀
拉削加工质量好，生产 率高。拉刀寿命长，并且拉 床结构简单。但拉刀结构复 杂，制造比较麻烦，价格较 高，因而多用于大量和批量 生产的精加工。
• 立钻主轴的轴向 进给可自动进给， 也可作手动进给。 • 在立钻上加工多 孔工件可通过移 动工件来完成。
用于大型工件、多 孔工件上的大、中、 小孔加工，广泛用 于单件和成批生产 中。
钻孔
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麻花钻
主要用于孔的粗加 工，IT11级以下；表面 粗糙度Ra25μm ~ 6. 3 μm 。
麻花钻的构造
钻、扩、铰只能保证孔本身的精度，而不 易保证孔与孔之间的尺寸精度及位置精度。 为此，可以利用钻模进行加工，或者采用 镗孔。
（四）镗孔
镗孔(boring) ：利用镗刀对已有的孔进行 加工 对于直径较大的孔（一般D>φ80～100mm）、 内成形面或孔内环槽等，镗削是唯一合适 的加工方法。
三 镗孔
图 镗床镗孔
（3）用钻模为钻头导向， 可减少钻孔开始时的 引偏， 特别是在斜面或曲面 上钻孔时更有必要。
钻孔的应用
• 钻孔加工精度很低，生产率低。 • 可用于质量要求不高的孔的终加工，如螺 钉孔、油孔等；也可用于技术要求高的孔 的预加工或攻螺纹前的底孔加工。
5、切削液的选择
种类：乳化油液（冷却）、硫化切削油（润滑）、 动植物油（润滑） 。
1—球面垫板 2—工件 3—拉刀
如果工件的端面与孔不垂直， 则应采用球面自动定心的支 承垫板来补偿。通过球形支 承垫板的略微转动，可以使 工件上的孔自动地调整到与 拉刀轴线一致的方向。
五、拉孔
1. 拉削过程
图6-27 拉削圆孔
拉削特点：
（1）生产率高。拉刀同时工作的刀齿多，而且一次行 程能够完成粗、精加工。 （2）拉刀耐用度高。拉削速度低，每齿切削厚度很 小，切削力小，切削热也少。 （3）加工精度高。拉削的尺寸公差等级一般可达 IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为0.8～0.4μm。 （4）拉床只有一个主运动（直线运动），结构简单， 操作方便。 （5）加工范围广。拉削可以加工圆形及其它形状复 杂的通孔、平面及其它没有障碍的外表面，但不能加工台 阶孔、不通孔和薄壁孔。 （6）拉刀成本高，刃磨复杂，除标准化和规格化的 零件外，在单件小批生产中很少应用。
图 车床镗孔
镗刀旋转作主运动，工件或镗刀作进给运动的切削 加工方法称为镗削加工。镗削加工主要在铣镗床、镗 床上进行，是常用的孔加工方法。 铣镗床镗孔主要用于机座、箱体、支架等大型零 件上孔和孔系的加工。此外，铣镗床还可以加工外圆 和平面。由于一些箱体和大型零件上的一些外圆和端 面与它们上的孔有位置精度要求，所以在镗床上加工 孔的同时，也希望能在一次装夹工位内把这些外圆和 端面都加工出来。镗孔加工精度为IT7～IT8，表面粗 糙度Ra值为0.8～0.1μm。
铰削用量的选择：
精铰时，一般半径上铰削余量为0.03～0.15mm, 其值取决于工件材料及对孔要求的精度及表面粗糙 度。 余量过大，则孔的精度不高，表面粗糙；
余量过小，切不掉表面缺陷层，影响孔的质量。
一般铰削钢体时，切削速度为1.5 ～5m/min,铰铸铁 时， 8 ～10m/min，切削速度过高，加剧刀具磨损， 还会引起振动。
• （1）易引偏
a）在钻床上钻孔
b）在车床上钻孔
• 引偏是孔径扩大或孔轴 线偏移和不直的现象。 • 由于钻头横刃定心不准， 钻头刚性和导向作用较 差，切入时钻头易偏移、 弯曲。 • 在钻床上钻孔易引起孔 的轴线偏移和不直； • 在车床上钻孔易引起孔 径扩大
• （2）排屑困难 • 钻孔的切屑较宽，在孔内被迫 卷成螺旋状，流出时与孔壁发 生剧烈摩擦而刮伤已加工表面， 甚至会卡死或折断钻头。
a) 车通孔
b)车不通孔
c)车槽
在车床上镗孔
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镗床上镗孔：镗刀刀杆随主轴一起旋转，完成主运 动；进给运动可由工作台带动工件纵向移动，也可 由主轴带动镗刀杆轴向移动完成。
a)工件不动、刀具旋转并进给 b)刀具旋转、工件进给
镗刀：单刃镗刀和浮动式镗刀
单刃镗刀：结构简单，制造 容易，通用性好。
双刃镗刀：两边都 有切削刃，工作时， 可以消除径向力对 镗杆的影响，工件 的径向尺寸与精度 是由镗刀保证的。
3. 钻削用量 1） 背吃刀量asp 单位：mm
asp do
一、钻孔
3. 钻削用量 2）钻削速度vc 单位：m/min
vc
do n
1000
一、钻孔
3. 钻削用量 3）钻削进给量与进给速度： f fz Vf 单位：mm/r 单位：mm/z 单位：mm/min