孔加工刀具及方法

第三节孔加工方法及刀具

一. 孔的分类

内孔表面是组成机械零件的一种重要表面，在机械零件中有多种多样的孔 , 按孔的形状，有圆柱形孔、圆锥形孔、螺纹形孔和成形孔等；常见的圆柱形孔又有一般孔和深孔之别，长径比 >5 的孔为深孔，深孔很难加工；常见的成形孔有方孔、六边形孔、花键孔等。

二.孔加工刀具

（一）钻头及钻孔刀具

1 ．麻花钻

麻花钻是最常用的孔加工刀具，一般用于实体材料上孔的粗加工。钻孔的尺寸精度为 ITI3 ～ ITI1 ，表面粗糙度 Ra 值为 50 ～ 12.5 μ m 。它的结构由柄部、颈部和工作部分组成，如图 6-21 所示。柄部是钻头的夹持部分，有锥柄和直柄两种型式，钻头直径大于 12mm 时常做成锥柄，小于 12mm 时做成直柄。锥柄后端的扁尾可插入钻床主轴的长方孔中，以传递较大的扭矩。颈部位于工作部分和柄部的过渡部分，是磨削柄部时砂轮的退刀槽，当柄部和工作部分采用不同材料制造时，颈部就是两部分的对焊处，钻头的标记也常注于此。

c) d)

a) 锥柄麻花钻 b) 直柄麻花钻 c) 麻花钻切削部分

图 6-21 麻花钻的结构

图 6-22 扩孔钻类型

钻头的工作部分包括切削部分和导向部分，导向部分有两条螺旋槽和两条棱边，螺旋槽起排屑和输送切削液的作甲，棱边起导向、修光孔壁的作用。导向部分有微小的倒锥度，从前端到尾部每 100mm 长度上直径减少 0.03 ～ 0.12mm ，以减少与孔壁的摩擦，切削部分由两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃及两个前刀面和两个后刀面组成。螺旋槽的一部分为前刀面，钻头的顶锥面为上后刀面。麻花钻的主要几何角度有螺旋角β，前角γ，后角α 0 ，锋角 2 φ和横刃斜角ψ。

2 ．扩孔钻

扩孔钻是用来对工件上已有孔进行扩大加工的刀具。扩孔后，孔的精度可达到 ITI0 ～ IT9 ，表面粗糙度 Ra 值可达到 6 ． 3 ～ 3 ． 2 μ m 。扩孔钻没有横刃，加工余量小，刀齿数多（ 3 ～ 4 个齿），刀具的刚性及强度好，切削平稳。扩孔钻的结构型式分为带柄及套式两类。带柄的扩孔钻由工作部分及柄部组成，如图 6-22 所示。

3 ．铰刀

铰刀是一种半精加工或精加工孔的常用刀具，铰刀的刀齿数多 (4~12 个齿 ) ，加工余量小，导向性好，刚性大。铰孔后孔的精度可达 IT9~IT7 ，表面粗糙度 Ra 值达 1.6~0.4 μ m ，常见的铰刀结构如图 6-23 所示。

铰刀可分为手用铰刀与机用铰刀两大类，手用铰刀又分为整体式和可调整式；机用铰刀分带柄的和套式；加工锥孔用的铰刀称为锥度铰刀，如图 6-24 所示。

图 6-23 铰刀结构

铰刀分为三个精度等级，分别用于不同精度的孔的加工（ H7 、 H8 、 H9 ）。在选用时，应根据被加工孔的直径、精度和机床夹持部分的型式来选用相适应的铰刀。

a）直柄机用铰刀 b) 锥柄机用铰刀 c) 硬质合金锥柄机用铰刀 d) 手用铰刀

e) 可调节手用铰刀 f) 套式机用饺刀 g) 直柄莫氏圆锥铰刀 h) 手用 1 ： 50 锥度铰刀

图 6-24 铰刀的类型

4 ．镗刀

镗孔是常用的加工方法，其加工范围很广，既可进行粗加工，也可进行精加工。镗刀的种类很多，根据结构特点及使用方式，可分为单刃镗刀和双刃镗刀等。

单刃镗刀只有一个主切削刃，不论粗加工或精加工都能适用，但生产率较低。由于单刃镗刀的刚度差，易产生弯曲变形，为了减小镗孔时的径向抗力和镗刀杆的变形与振动，一般取较大的主偏角，κ r ＝75°～ 90°。如图 6-25 所示。

a) b) c)

图 6-25 镗刀

a) 单刃镗刀 b ）双刃浮动镗刀 (l 一调整螺钉 2 一紧固螺钉 3 一刀片 )

双刃镗刀两端都有切削刃，工作时基本上可消除径向力对镗杆的影响。双刃镗刀大多采用浮动结构，浮动的刀片装在镗刀杆的矩形孔中，刀片可径向滑动。镗孔时由于作用在两个对称刀刃上的径向切削分力能够自动平衡刀片的位置，因而可以消除由于刀片的安装误差或刀杆的偏摆所带来的加工误差，保证了镗孔精度。图 6-25b 所示是可浮动镗刀的一种形式。浮动镗刀的切削过程与铰削相似，镗刀在孔中的位置是由孔壁决定的，因此它不能纠正孔轴线的原有偏斜和位置误差。另由于受结构尺寸上的限制，浮动镗刀只适用于精镗直径较大的孔。