钻孔、铰孔、镗孔

讲授、现场教 学、课件
6学时
9.1 钻孔
在铣床上进行钻孔、铰孔和镗孔的加工特点是：主运动是通 过刀具做旋转运动来完成，而辅助运动由刀具的上下移动或工作 台的上下移动来完成，并且可以通过工作台的三个方向移动，较 方便地调整切削刀具与工件的相对位置。
孔的主要工艺要求包括孔的尺寸精度、孔的形状精度、孔的 表面粗糙度和孔的位置精度。其中，孔的尺寸精度包括孔的直径 及深度；孔的形状精度主要有圆度、圆柱度以及轴线的直线度； 孔的表面粗糙度主要对铰孔、镗孔有较高的要求；孔的位置精度 主要包括孔与孔、孔与外圆之间的同轴度要求，孔与孔的轴线平 行度要求，孔的轴线与端面的垂直度要求，孔的轴线对基准的偏 移量的位置度要求。
1）背吃刀量ap的选择 背吃刀量ap应根据加工孔直径dm来选择：当dm < 35 mm时，可以一次性 完成钻削；当dm> 35 mm时，分两次钻削，第一次选择ap=0.35dm，第二选择 ap=0.15dm，即需要进行扩孔时，钻头直径d0（2ap）取孔径的0.3～0.7倍。 2）进给量f的选择 当加工孔的直径在5 mm以下时，一般采用手动进给，选用3～5 mm的小钻 头。普通麻花钻的进给量可按经验公式f=（0.01～0.02d0）计算获得。当加 工铸铁和有色金属材料时，进给量f可取0.15～0.50 mm/r；当加工钢件时， 进给量f可取0.10～0.35 mm/r。如采用先进钻型与修磨方法，则能有效降低 轴向力，提高进给量。
2）铰削余量 铰削余量应适中。太小时，上道工序残留余量去除不掉，使铰孔质量 达不到要求，且铰刀啃刮现象严重，增加刀具的磨损；太大时，将破坏铰 削过程的稳定性，增加切削热，铰刀直径胀大，孔径也会随之变大，且会 增大加工表面粗糙度。
2.切削液的选择
为了能提高铰孔的加工表面质量并延长刀具的耐用度， 应选用有一定流动性的切削液，用来冲去切屑和降低温度， 同时也要有良好的润滑性。当铰削韧性材料时，可采用润滑 较好的植物油作为切削液；当铰削铸铁等脆性材料时，通常 采用机油。
用硬质合金钻头加工的孔精度可达IT11～IT10，表面粗糙度可达
Ra12.5~3.2μm。标准麻花钻主要由切削部分、导向部分和刀柄三部分
组成。钻头切削部分由它的切削刃和横刃作为刀具在起切削作用。导 向部分在切削过程中能保持钻头正直的钻削方向，同时具有修光孔壁 的作用，并且是切削的后备部分。刀柄用来夹持和传递钻孔时所需的 扭矩和轴向力。麻花钻上的沟槽起排屑的作用。
9.2.3 铰孔的质量分析 1.孔径过大
在铣床上铰出的孔径过大的主要原因如下： （1）铰孔前没有仔细检查所选铰刀的直径。 （2）加工孔与铰刀的轴线同轴度差或铰刀偏摆较大。 （3）进给速度过高，使铰刀温度升高，增大加工孔的直径。 （4）铰孔时，进给量过大。
避免孔径过大的预防措施如下： （1）在铰孔前要仔细检查铰刀的尺寸。 （2）装夹时要将铰刀夹紧。 （3）在铰孔时一定要选择合理的进给速度和进给量。
图 9-8 标准圆柱铰刀
9.2.2 铰孔方法
1.铰削用量
铰削用量包括铰削余量、切削速度和进给量。在铰削过程中，摩擦、 切削力、切削热及积屑瘤都是影响铰削用量是否合理的原因，铰削用量的 选择将直接影响加工孔的精度和表面粗糙度。 1）铰刀的切削速度和进给量 采用普通的高速钢铰刀进行铰孔加工，当加工材料是铸铁时，切削速度 Vc≤10 m/min，进给量f≤0.8 mm/r；当加工材料为钢料时，切削速度 Vc≤8 m/min，进给量f≤0.4 mm/r。
A型
B型
图 9-2 中心钻
3）深孔钻 一般情况下，孔深与孔径的比值为5～10的孔称为深孔。加工深 孔可用深孔钻。常用的深孔钻主要有外排屑深孔钻（如枪钻，见图 9-3）和内排屑深孔钻（如喷吸钻等等），这里不具体介绍。
图 9-3 枪钻
深孔加工时会产生以下不利因素：
切削热不易传散，须采用 有效冷却方式。
再向X轴负方向摇进，使中心钻离开工 件，再向Y轴正方向摇进s1距离。
（2）在此位置上，靠近另一基准 后，就可摇过s距离，即对好左起第一 个孔的中心位置。
图 9-6 用靠刀法移动距离确定孔的中心 位置
（3）用中心钻钻出锥坑，作为导向定位，然后再用钻头钻 孔以免产生偏移。假如直接采用钻头钻削，会由于刀具横刃较 长或顶角略不对称，造成定心不准而钻偏，使尺寸公差难以保 证。
铣工技术
第九章 钻孔、铰孔、镗孔
目录
9.1 钻孔 9.2 绞孔 9.3 镗孔
应用钻孔的方法 理解钻孔的质量分析 掌握铰刀的基本知识 了解铰孔的方法 掌握镗孔刀具的相关知识 了解镗孔的方法和孔系的镗削
理解镗孔的质量分析
在铣床上钻孔 在铣床上铰孔 在铣床上镗孔
钻头、铰刀、镗刀 的结构及钻孔、铰 孔、镗孔的加工方 法对比。
a）用平口钳装夹工件钻 孔
b）用压板、螺栓装夹工件钻孔 图 9-7 铣床上钻孔的工件装夹方法
9.1.2 钻孔的质量分析 1.孔位置不准
造成孔位置不准的主要原因如下： （1）划线不准或样冲眼未打准。 （2）钻头横刃太长使定心不稳。 （3）调整孔距时移动尺寸不准。 避免孔位置不准的预防措施如下： （1）提高划线、打样冲眼和钻孔时的对中精度。 （2）合理修磨钻头横刃。 （3）正确调整铣床移距的坐标尺寸。
2.孔径过小
在铣床上铰出的孔径过小的主要原因如下： （1）使用磨损或磨钝的铰刀铰孔。 （2）铰削钢件时，铰削余量太大，由于铰后内孔弹性变形恢 复而使孔径变小。 （3）在加工铸铁件时加了煤油。
避免孔径过小的预防措施如下： （1）及时更换铰刀。 （2）根据加工材料的不同，选择合理的铰削余量和润滑油， 以保证铰削质量。
（4）中心钻的钻削速度不宜太低，如3 mm的中心钻，主轴 可采用950 r/min左右的转速，否则刀具容易受损。
一个孔钻削完成后，工作台移动一个孔距，再以相同的方 法钻削另一个孔，这样加工的孔距容易得到保证。
4.钻孔时工件的装夹
在铣床上钻孔常采用机用虎钳和压板、螺栓装夹工件的方法。如 图9-7所示。
3）钻削速度Vc的选择 钻削速度是指钻头切削刃的线速度，表达式为
vc
πd 0 n 1000
（9-1）
式中，Vc为钻削速度，m/min；d0为钻头直径， mm；n为钻头转速，r/min。
图9-4 钻销用量与切削层
在铣床上钻孔，一般情况下都是主轴（刀具）做进给运动， 所以要选择尽量低的钻削速度。即使加工较大直径的孔，也要在 规定范围内选择较低的钻削速度。同时，还要考虑被钻孔工件的 材料和表面粗糙度要求及麻花钻的耐用度。钻削速度的选择见表 9-1。
不易观测刀具切削
情况，只能用听声
音及看切屑等手段
1
来判断刀具磨钝情
况。
2 5
刀柄细长，刚度差，易振动， 孔的表面粗糙度也难以控制， 需选择合理的加工工艺与切 削用量。
切屑排除较困难。
3
4
加工时孔易偏斜，应具 有导向措施。
2.钻削用量
钻销用量与切削层各物理量的关系如图9-4所示。选择钻削用量的顺序依 次为背吃刀量→进给量→钻削速度。
Hale Waihona Puke Baidu
9.3 镗孔
镗削是镗刀做旋转主运动，而工件或镗刀做进给运动的切削加 工方法，用镗削的方法来扩大工件上已加工的孔称为镗孔。
镗孔可以分别在镗床上、铣床上和车床上进行，它根据工件的 情况具体确定。在铣床上镗孔比在车床上容易保证孔与孔之间的中 心距，但是铣床上的镗孔精度和生产效率要比镗床上低一些。在铣
4.孔表面粗糙度值大
在铣床上铰出的孔表面粗糙度值大的主要原因如下： （1）铰削退刀时铰刀反转。 （2）铰削余量选用不当。 （3）铰削速度高，产生积屑瘤，粘有积屑瘤的铰刀使容屑槽中切 屑过多。 （4）切削液选择不当或浇注不充分。
避免孔表面粗糙度值大的预防措施如下： （1）保证铰刀正转退刀。 （2）在铰削时要选择合理的铰削余量、铰削速度和切削液，避免 积屑瘤的产生
3.孔呈多角形
在铣床上钻出的孔呈多角形的主要原因如下： （1）钻头后角太大。 （2）钻头角度不对称，即两主切削刃长短不一致。 避免孔呈多角形的预防措施如下： （1）用砂轮打磨钻头，使其后角小一些。 （2）保证两主切削刃的长度一致。
4.孔壁粗糙
在铣床上钻出的孔孔壁粗糙的主要原因如下： （1）选用切削液不合理或进给量小。 （2）背吃刀量ap过大。 （3）钻头被磨损，不够锋利。 （4）钻头过短，排屑槽堵塞。 避免钻出的孔孔壁粗糙的预防措施如下： （1）合理选择切削液和切削用量。 （2）在加工前合理选择钻头，检查刀具磨损程度，正确修 磨钻头。 （3）选择工作部分长度大于孔深的钻头或及时退刀排屑。
3.孔轴线不直
在铣床上铰出的孔轴线不直的主要原因如下： （1）铰刀前端的导向部分不标准，有磨损，致使铰刀导向性差，铰削 时方向发生偏斜。 （2）在铰孔前一道工序中，孔的轴线就不直。在铰削小孔时，铰刀的 刚度小，不能改变原有轴线弯曲的孔。
避免铰出的孔轴线不直的预防措施如下： （1）定期检查并校正铰刀，使各部分能够正常工作。 （2）可用刚度较好的铣刀先校正孔的轴线，再铰孔。
9.1.1 钻孔方法
在实体材料上用钻头加工孔的方法称为钻孔。在铣床上，一般使 用麻花钻来钻削中、小型工件上的孔和相互位置不太复杂的孔系。
1.孔加工刀具
1）麻花钻 麻花钻是一种形状复杂的孔加工刀具，如图9-1所示。它的应用十 分广泛，常用来钻削精度较低和表面粗糙度要求不高的孔。用高速钢
钻头加工的孔精度可达IT13～IT11，表面粗糙度可达Ra2.5~6.3μm；
铰刀分为手用铰刀和机用铰刀两种，其结构如图9-8所示。铰刀由 工作部分、颈部和柄部三部分组成。铰刀的工作部分包括最前端的 45°倒角，45°倒角部分便于铰削开始时将铰刀引导入孔中，并起保 护切削刃的作用，此部分称为引导锥；紧接后面的是切削部分，这部 分是承担主要切削工作的锥体；再后面就是校准部分，机用铰刀有圆 柱校准部分和倒锥校准部分两段，圆柱校准部分起导向和修光孔壁的 作用，也是铰刀的备磨部分，倒锥校准部分只起导向作用。柄部起传 递扭矩的作用，颈部起连接作用。
9.2 铰孔
用铰刀从工件孔壁上切除少量金属，以减小孔的表面粗糙度和提 高孔的尺寸精度的加工方法称为铰孔。在铣床上，通常采用铰刀来完 成普通孔的精加工。 铰孔的主要工艺要求如下： （1）用铰刀铰孔可以使孔的精度达到IT9～IT7。
（2）用铰刀铰孔可以使孔的表面粗糙度值达到Ra6.3～1.6μm。
9.2.1 铰刀
表9-1 钻削速度选用表
单位：m/min
3.钻孔的对刀方法
1）按划线钻孔 如图9-5所示，首先根据加工孔的材料和刀具，合理选择主轴转速。然后移动工 件，使钻头对准划线的圆心样冲眼，即试钻。如发现有偏心现象，需重新进行校准。 但由于钻头在工件上已定心，即使移动工件再钻，钻头还会落到原来位置上，所以， 应在浅孔坑与划线距离较大处錾数条浅槽，使试钻孔底变平不再起导向作用，落钻再 试，等对准后即可开始钻孔。当钻头快要钻通时应减慢进给量，钻通后方可退刀。
几何结构
几何角度
图9-1 麻花钻头的结构
图 9-1 麻花钻头的结构
2）中心钻 中心钻用于孔加工的预制精确定位，引导麻花钻进行孔加工，可以减小 误差。中心钻有A型和B型两种型式。A型是不带护锥的中心钻，B型是带护锥 的中心钻。加工直径d=1~10 mm的中心孔时，通常采用不带护锥的中心钻，即 A型。A型中心孔只有60°锥孔；工序较长、精度要求较高的工件，一般采用 带护锥的中心钻，即B型。B型中心孔外端有120°锥面，又称保护锥面，用以 保护60°锥孔的外缘不被碰坏。
2.孔偏斜
在铣床上钻出的孔产生偏斜的主要原因如下： （1）钻头两主切削刃不对称。 （2）进给量太大而使钻头弯曲。 （3）工件端面与钻头轴线不垂直。 （4）在圆柱端面上钻孔时，钻头中心未通过工件轴线
避免孔产生偏斜的预防措施如下： （1）正确修磨钻头。 （2）合理选择进给量。 （3）若工件端面不平整，应在钻孔前加工平整或在端面 预钻一个引导凹坑。 （4）在圆柱端面上钻孔时，应仔细调整，使钻头中心通 过工件轴线，并用中心钻预钻引导凹坑。
图 9-5 按划线法钻孔
2）按靠刀法钻孔 如图9-6所示，工件上的孔对基准 的孔距尺寸精度要求较高时，如果还 采用划线法钻孔就不容易控制了，这 时应利用铣床纵、横手轮有刻度的特 点，采用靠刀法来对刀实现孔的钻削 加工。具体加工方法如下： （1）先将中心钻夹在夹头内，使 中心钻外圆与工件基准刚好靠到后，