第六章 孔加工刀具

2、立式钻床（立式台钻、立钻）
• 立式钻床是钻床中应用较广的一种，其特点为 主轴轴线垂直布置，而且其位置是固定的。加 工时，为使刀具旋转中心线与被加工孔的中心 线重合，必须调整工件位置。它的结构较完善， 刚性好，功率较大，又可实现机动进给，可获 得较高的生产效率和加工精度。主轴转速和机 动进给量变动范围较大，可以适应不同材料的 钻孔、扩孔、锪孔、铰孔及攻螺纹等多种工作。 其规格有25mm、35mm、40mm、50mm 等几 种。
3、摇臂钻床
• 由于大而重的工件移动费力，找正困难，加工 时希望工件固定，主轴可调整坐标位置，因而 产生了摇臂钻床。 • 摇臂钻床主轴变速箱能沿摇臂左右移动，摇臂 又能回转360°，摇臂钻床的工作范围很大。 摇臂的位置由电动涨闸锁紧在立柱上，主轴变 速箱可用电动锁紧装置固定在摇臂上。工件不 太大时，可将工件放在工作台上加工；如工件 很大，则可直接将工件放在底座上加工。摇臂 钻床除了用于钻孔外，还能扩孔、锪平面、锪 孔、铰孔、镗孔、套切大圆孔和攻螺纹等。
• 1）背吃刀量的选择 直径小于30mm的孔一次钻 出；直径为30～80mm的孔可分为两次钻削，先 用(0.5～0.7) d (d为要求的孔径)的钻头钻底孔，然 后用直径为d的钻头将孔扩大。 • 2）进给量的选择 高速钢标准麻花钻的进给量可 参考有关手册选取。孔的精度要求较高和表面粗 糙度值要求较小时，应取较小的进给量；钻孔较 深、钻头较长、刚度和强度较差时，也应取较小 的进给量。 • 3）钻削速度的选择 当钻头的直径和进给量确定 后，钻削速度应按钻头的寿命选取合理的数值， 一般根据经验选取，也可查阅有关手册。孔深较 大时，应取较小的切削速度。
• 3）内弧槽起到了良好的定心，导向作用。 • 4）横刃磨短仅为原来的1/7～1/5，轴向力大大减小；横刃一部分磨 成了内直刃，修磨了横刃前刀面，使得横刃处前角有所增加，改善 了横刃处切削条件。由于切削阻力小，定心准、稳，所以特别适合 在手电钻上使用。
• 二）深孔钻
1.深孔加工的特点 • 深孔指孔的深径比在5倍以上的孔。 • （1）易偏斜和振动 • （2）不便排屑
• 主偏角Кrx 是主切削刃选定点的切线在基面投影与进给 方向的夹角。由于各点基面不同，各点处的主偏角也就 不同。
• 5）前角γox • 主切削刃上选定点的前角是在该点的正交平面内测量。
• 麻花钻主切削刃上各点前角越接进钻头外圆，前角越大， 约为30°，越接近钻头中心，前角越小，靠近横刃处约 为-30°。 • 6）后角αf
孔加工刀具 扁钻 麻花钻
加工孔径范围 (mm) <1或>38 <30
尺寸精度
表面粗糙度
IT13～IT11
Ra12.5 ～6.3
深孔钻
扩孔钻 锪钻 铰刀 镗刀 圆拉刀
深径比>5
10 ～100 IT10～IT9 Ra6.3～3.2 Ra1.6～0.4 <80 >80 IT7～IT5 IT7～IT6 IT8～IT7 Ra1.6～0.2 Ra6.3～0.4 Ra0.8～0.1
2）麻花钻的修磨 • ①修磨出过渡刃 在钻头转角处磨出过渡刃，使 钻头具有双重顶角。适用于较大直径钻头和对 铸件钻孔。 • ②修磨横刃 增大钻尖部分前角，缩短横刃长度， 有利于定心和减小轴向力。 • ③修磨分屑槽 在后刀面上交错磨出分屑槽，使 切屑分割成窄条，便于切屑的卷曲、排出和切 削液的注入。主要适用于中等以上直径钻头钻 削钢件。 • ④修磨刃带 减小刃带宽度，磨出副后角，减小 摩擦。
• （2）钻头的结构参数和几何角度 • 1）螺旋角 • 钻头螺旋槽上最外缘的螺旋线展开成直线后与钻头轴线 之间的夹角称为螺旋角β。设螺旋导程为p，钻头半径为 R，则： • • tanβ=2πR/p tanβx＝2πrx/p＝rx/Rtanβ • 切削刃上任一点x的半径为rx，螺旋角βx值为： • 螺旋角实际上就是钻头的进给前角。钻头不同直径处的 螺旋角不同，越近钻头中心螺旋角越小。螺旋角不仅影 响排屑，而且影响切削刃强度，故标准麻花钻的螺旋角 β=18°～30°，大直径取大值。螺旋槽方向一般为右旋。
Байду номын сангаас 五、钻床种类
• 1、台式钻床（台钻） • 台式钻床，是一种小型钻床，一般用来钻直径 13mm以下的孔，但由于它的最低转速较高 （一般不低于400r/min），不适于锪孔、铰孔、 攻螺纹，主要用于加工小型工件上的各种小孔。 它在仪表制造、钳工和装配中用得较多。其规 格指所钻孔的最大直径，常用6mm和12mm等 几种规格。
• 二、其它钻头 • 一）群钻 • （1） 结构特点 先磨两条外刃（AB），然后在两个后刀面上分 别磨出对称的半径为R的月牙形圆弧刃（BC），最后修磨横刃， 使之变短、变低、变尖，以形成内直刃（CD）和一条窄横刃 DO，对较大直径钻头在一边外刃上可再磨出分屑槽。其特点可 概括为四句话：三尖七刃锐当先，月牙弧槽分两边，一侧外刃 再开槽，横刃磨低窄又尖。 • （2）群钻优点分析 • 1） 磨了内凹弧槽，增大了该段切削刃处的前角，改善了小前 角刃段的切削性能 • 2）磨出了内凹槽起到了良好的分屑作用；群钻在外直刃上刃磨 出月牙槽，从而使分屑更细，排屑更流畅。
• 8. 锪钻 • 加工各种沉头座孔和锪平端面 • 1）带导柱平底锪钻：适于加工六角头螺栓、带垫圈的六角 螺母、圆柱头螺钉的圆柱形沉头孔。 • 2）带导柱锥面锪钻：可以对孔的锥面进行加工。 • 3）不带导柱锥面锪钻：适于加工锥角为60°、90°、120° 的沉头螺钉的沉头孔。 • 4）端面锪钻：端面有切削齿，以刀杆导向，主要用于加工 孔的内端面。 • 9.圆拉刀 高效率孔加工刀具，在大批量生产中用于对预有 孔的半精、精加工 。
小结
• • • • 孔加工刀具种类 钻削特点 钻削用量 钻床种类
作业
• 课后习题第1题 • 补：钻削工艺特点是什么?
• 第二节 钻孔刀具与钻削原理
• 一、麻花钻的结构组成及几何参数 • 1.麻花钻的结构组成
• 麻花钻由柄部、颈部和工件部分所组成
工作部分 由导向部分和切削部分组成。 柄部 切削部分钻头螺旋槽部分，径向尺寸决定了钻头直径do，直径向尾 颈部 用来连接柄部和工作部，并供磨外径时砂轮退刀和打钻头标记。 ①② 用以装夹并传递钻削力和扭矩。钻头直径小于13mm时，通常采 导向部分 由两个螺旋形前刀面，两个经刃磨获得的后刀面、 两个圆柱形的副后刀面（棱边）组成。前刀面与后刀面的交线形 部方制造成倒锥，前大后小，倒锥量为0.05/100～0.12/100，螺旋槽是排 用圆柱柄；钻头直径在12mm以上时采用圆锥柄；扁尾是为防止钻柄 成形成横刃。 屑通道，两条棱边起导向作用，两条螺旋形刃瓣中间由钻芯相连，以保 打滑和供斜铁将锥柄从钻套中取出。 持刃瓣连接强度，钻芯直径de=0.125do～0.15do，并从切削部分到尾部 方向制成正锥（前小后大），导向部分也是钻头的备磨部分。
2、钻削用量的选择
• 钻孔时，由于切削深度已由钻头直径所定，所 以只需选择切削速度和进给量。对钻孔生产率 的影响，切削速度vc和进给量f是相同的；对钻 头寿命的影响，切削速度vc比进给量f大；对孔 的粗糙度的影响，进给量f比切削速度vc大。 • 综合以上的影响因素，钻孔时选择切削用量的 基本原则是：在允许范围内，尽量先选较大的 进给量f，当f受到表面粗糙度和钻头刚度的限 制时，再考虑较大的切削速度vc。
4.麻花钻的缺陷与修磨 • 1）标准麻花钻的缺陷
• ①主切削刃上各点前角数值变化很大，因而影响钻孔精 度与钻头耐用度。 • ②大直径钻头主切削刃较长，各点切削速度不等，钻钢 件时切屑宽，卷不紧，占空间大，排屑与冷却均不顺利。 • ③横刃太长，横刃处前角是较大的负值，所以钻芯处切 削条件很差，轴向抗力大。 • ④棱边处副后角为零度，该点切削速度最高，与孔壁摩 擦剧烈，前角较大，刀尖角较小，刀齿薄弱，散热条件 差，磨损很严重。 • ⑤不能适应不同的工件材料，通用性差。
四、钻削用量及选择
• 1、钻削用量 • （1）背吃刀量 (a p) 指已加工表面与待加工表 面之间的垂直距离，也可以理解为是一次走刀 所能切下的金属层厚度，a p＝d/2。 • （2）钻削时的进给量 (f ) 指主轴每转一转钻头 对工件沿主轴轴线相对移动量，单位是mm／r。 • （3）钻削时的切削速度(vc) 指钻孔时钻头直径 上任一点的线速度。可由下式计算：
• 2.麻花钻切削部分的组成 • （1）前刀面 • （2）后刀面 • （3）副后刀面 • （4）主切削刃 • （5）副切削刃 • （6）横刃
• 3.麻花钻切削部分的结构参数和几何角度 • （1）坐标平面 • 1）基面Pr：过主切削刃上选定点且包含钻头轴线在内的平面 • 2）切削平面Ps：过主切削刃上选定点且与主切削刃相切并垂直于 基面的平面
第6章 孔加工刀具
第一节 孔加工种类、钻削概述 第二节 钻孔刀具与钻削原理 第三节 扩孔、铰孔及刀具 第四节 镗削加工与镗刀、孔加工复合刀具
第一节 孔加工种类、钻削概述
• 在工件实体材料上钻孔或扩大已有孔的刀具统称为孔加工刀具，钻 孔直径一般小于80mm。机械加工中的孔加工刀具分为两类：一类 是在实体工件上加工出孔的刀具，如扁钻、麻花钻、中心钻及深孔 钻等；另一类是对工件上已有孔进行再加工的工具，如：扩孔钻、 锪钻、铰刀、镗刀及圆拉刀等。
• 在假定工作平面内测量的后刀面与切削平面间夹角 αf 沿主切削刃也是变化的（愈靠近中心愈大）。通常给定 的后角值，一般指外缘处的名义后角αf（约8°～ 14°）。
• 7）副刃后角α'o • α'o =0°，因为副后刀面（窄梭边）是钻头外柱面的 一部分。 • 8）横刃角度 • 包括横刃斜角、横刃前角和横刃后角。 • 横刃斜角Ψ：在端面投影中横刃与主切削刃间的夹角。 当麻花钻后刀面磨成后，Ψ自然形成。后角大时，Ψ减 小，横刃长度增大。因此，刃磨麻花钻时，可以通过 观察横刃斜角的大小来判断后角磨得是否合适，一般 Ψ=50°～55°。
二、钻削工艺范围
• 钻削加工是在钻床上加工孔的工艺方法。主要用来加 工外形复杂、没有对称回转轴线的孔及直径不大、精 度不太高的孔，如连杆、盖板、箱体、机架等零件上 的单孔和孔系；也可以通过钻孔—扩孔—铰孔的工艺 手段加工精度要求较高的孔；利用夹具还可加工要求 一定相互位置精度的孔系。钻床还可进行攻螺纹、锪 孔和锪端面等工作。
• 2）直径d 钻头两刃带间的垂直距离。为减小摩擦，直 径做成向钻柄方向的倒锥，相当于副偏角。 • 3）钻心直径d0 钻心与两螺旋槽底相切圆的直径。为提 高钻头的刚性与强度，钻心直径制成向钻柄方向逐渐增 大的正锥。 • 4)顶角（锋角）2φ 与主偏角Кrx • 钻头两条主切削刃在与它们平行的平面上投影的夹角称 顶角。标准麻花钻取2φ=118°。
• 一、孔加工刀具的种类
• 1.扁钻 使用最早，结构简单，刚度好，成本低，刃磨方便，但切削 和排屑性能较差，适于微孔和大孔。有整体式和装配式两种，前者 用于较小直径孔的加工，后者适于较大直径的加工。
• 2. 麻花钻 应用广泛，结构适应性强，特别适合直径小 于30mm的孔的粗加工。 • 3.中心钻 无护锥中心钻和带护锥中心钻，主要用于加 工轴类零件中心孔。 • 4.深孔钻 常用的有外排屑深孔钻 、内排屑深孔钻 、喷 吸钻、套料钻。 • 5.扩孔钻 常见形式有高速钢整体式、镶齿套式和硬质 合金可转位式。既可以用作孔的最终加工，也可以作为 铰孔或磨孔的预加工。 • 6.铰刀 对中小尺寸孔的半精加工和精加工的常用刀具， 可以加工柱形孔及锥孔。 • 7.镗刀 用于较大直径的通孔和不通孔的粗加工、半精 加工和精加工 ，一般分为单刃镗刀和双刃镗刀。
三、钻削工艺特点
• 1、钻头或工件的旋转运动为主运动，钻头的轴向运动 为进给运动。 • 2、属于内表面加工，切屑难以排出，所以在钻头上开 出螺旋槽，但导致钻头本身强度及刚度都比较差。切 削温度高，所以加工时需浇注切削液。 • 3、横刃的存在，使钻孔时定心性差，加工表面质量差， 生产效率低。
• 冷却、排屑和导向定心是三大突出而又 必须重点解决的问题。