金属切削原理与刀具

2. 理解改善钻头切削性能的基本途径 3. 了解深孔钻、扩孔钻、环孔钻、锪钻以及孔复合刀具的结构
技能目标
1. 能正确地刃磨麻花钻 2. 能根据加工要求合理的使用孔加工刀具
6.1 概述
6.1.1 孔加工方法及其特点
孔的加工与外圆面的加工相比，具有以下特点： 1) 孔加工所用的刀具的尺寸受被加工孔的直径的限制，刀具的刚性差， 容易产生弯曲变形及振动。孔的直径越小，深度越大，这种影响越 显著。
共3条
6.8.3 复合刀具的合理使用
6.9 圆拉刀
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。
1. 拉刀的类型
2. 拉刀的结构
• • 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。
复合刀具是将两把或两把以上的同类或不同类的孔加工刀具组合成一 体的专用刀具，它能在一次加工过程中，完成钻孔、扩孔、铰孔、锪孔和 镗孔等多工序不同的工艺复合，具有高效率、高精度和高可靠性的成形加 工特点。因此孔加工复合刀具在组合机床及自动线上获得广泛的应用。
6.8.1 复合刀具的种类
同类工艺复合刀具
6.8.2 复合刀具的特点
b）在车床上钻孔
8. 钻削用量的选择
1) 钻头的直径 2) 进给量f 3) 钻削速度Vc
9. 钻孔的应用
1) 钻孔加工精度很低，生产率低。 2) 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。
6.2.4 普通麻花钻头刃磨和测量
1. 普通麻花钻头的刃 磨 1) 麻花钻头刃磨的基本要求
6.3.3 深孔钻切削用量的选择原则
共4点
6.4 环孔钻
环孔钻又叫套料钻，是一种高效率的加工刀具，其加工范围为 38~610mm。对于直径大于60mm的深孔加工，为节省材料，最好采用环 孔钻加工。
6.4.1 外排屑环孔钻
6.4.2 内排屑单齿环孔钻
6.4.3 内排屑多齿环孔钻
6.4.4 环孔钻钻削用量的选择原则
2) 大部分孔加工刀具为定尺寸刀具，孔的直径往往取决于刀具的直径， 刀具的制造误差及磨损将直接影响孔的加工精度。
3) 加工孔时，切削区在工件的内部，排屑条件、散热条件都差。因此， 孔的加工精度和表面质量都不容易控制。
因此，加工孔比加工同样尺寸、精度的外圆表面要困难些。当一个 零件要求孔与外圆表面必须保持某种确定关系时，一般总是先加工 孔，然后再以孔定位加工外圆表面，这样，就容易达到加工要求。
6.2.2 标准麻花钻的几何参数
1. 度量麻花钻几何角度的参考 面 度量麻花钻几何角度的参考面有基面、切削平面和正交平面。
正交平面参考系
2. 钻头的几何角度
1) 螺旋角 是指螺旋槽上最外缘 的螺旋线展开成直线 后与钻头轴线之间的 夹角。
2) 顶角2φ 顶角也称作锋角，是两主切削刃间的夹角。
3) 钻深孔：要经常将钻头退出,及时排屑和冷却,否则易造成切屑堵塞或使钻 头切削部分过热磨损、折断。
4) 钻大直径孔：直径D超过30mm的孔应分两次钻。先用(0.5～O.7)D的钻头 先钻,再用所需直径的钻头将孔扩大。这样,既利于钻头负荷分担,也有利于 提高钻孔质量。
7. 钻孔的废品分析
a）在钻床上钻孔
钻头放置位置
钻柄稍微向下倾斜
麻花钻头刃磨示例图：
磨锋角
开始修磨横刃时的俯视图
修磨侧刃的侧视图(横刃)
修磨终了时的俯视图(横刃)
3) 麻花钻头刃磨不正确对钻孔的影响
锋角不对称
主切削刃长度不等
锋角和主切削刃都不正确
2. 标准麻花钻头的检查和测 量 1) 检查两主切削刃对称等长和锋角相等
4. 钻削力
钻削力 a）钻头上作用力分解 b）钻削力和转矩组成
5.钻孔时转速和进刀量的选择
1) 同样性质的材料,用小钻头钻孔,转速要高些,进刀量要小些f；用大钻头钻 孔,则相应转速减慢,进刀量增大。 2) 同样直径的钻头钻不同性质的材料,如钻钢材时转速可快些,进刀量稍小些； 钻铸铁时则转速稍慢些,进刀量增大些,因为铸铁比钢材组织疏松。
3. 扩孔加工特点
1)质量高 ：扩孔可以校正孔的轴线偏差,质量比钻孔高。扩孔精度一般为ITll～ ITl0，表面粗糙度Ra为6.3～3.2μm，可以作为精度要求不高的孔的终加工或者 铰孔前的预加工。 2)生产率高 ：在已有孔上扩孔加工,切削量小,进给量大,生产率较高。 对技术要求不太高的孔，扩孔可作为终加工；对精度要求高的孔，常作为铰孔 前的预加工。 在成批或大量生产时，为提高钻削孔、铸锻孔或冲压孔的精度和降低表面粗糙 度值，也常使用扩孔钻扩孔。
用于中、小尺寸孔的半精加工和精加工，IT6 ~ IT8级；表面粗糙度1.6 ~ 0.4μm 。
1. 铰刀的结构及几何参 数
2. 铰刀的类型和用 途
（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）套式机用铰刀（g）直柄 莫式圆锥铰刀 （h）手用1:50锥度铰刀
1) 加工余量小 铰孔加工属于精加工,一般在扩孔之后进行,加工余量较小。粗 铰时为0.50～0.15mm，精铰时为0.25～0.05mm。 2) 加工质量高 铰孔精度一般可达IT8～IT7,表面粗糙度Ra为3.2～0.8 lμm,手铰 时精度甚至可以达到IT6、Ra可达0.4～0.1μm。 3) 不能提高位置精度 铰孔可以有效地提高孔的尺寸精度和表面质量,但一般不 能提高孔的位置精度。
第六章 孔加工刀具
金属切削中，孔加工占有很大比重，其种类很多。孔加工刀具由于受 孔径限制，又是在工件内部加工，刀具的刚度及强度差，排屑及冷却润滑 困难。因此如何提高孔的加工精度、提高生产效率是使用孔加工刀具时应 优先考虑的问题。这就是本章我们主要学习的知识——孔加工刀具。
知识目标
1. 掌握麻花钻、铰刀的结构及几何参数
5) 锪钻
a)带导柱平底锪钻
图7-17 锪钻的类型 b）带导柱锥面锪钻 c）不带导柱锥面锪钻
d）端面锪钻
6.2 麻花钻
麻花钻是应用最广泛的一种孔加工刀具，一般用于加工精度较低的 孔，或用于加工较高精度孔的预制孔。
6.2.1 标准麻花钻的结构
由柄部、颈部和工作部分组成。
a)麻花钻组成 c）钻芯直径由钻尖向刀柄方向递增
4. 扩孔钻切削用量的选择原 则
6.6 锪钻
用锪钻改变已有孔的端部形状的操作称为锪孔,这种加工方法多在扩 之后进行,又称为划窝。 锪钻的种类很多,可以加工圆柱形沉头座、圆锥形沉头座、鱼眼坑以及 孔端的凸台等 。
(a)锪圆柱孔；(b)锪圆锥孔；(c)锪凸台；(d)锪鱼眼坑
6.7 铰刀
铰孔是用铰刀对已有孔进行精加工的过程，广泛地应用于精加工中小 尺寸的圆孔 。
b）麻花钻螺旋角 d)麻花钻切削部分
1. 工作部分
工作部分是钻头的主要组成部分。该部分可分为切削部分和导向部分。 1) 前刀面：2’ 2) 主后刀面：2’ 3) 副后刀面：2’ 4) 主切削刃：2’ 5) 副切削刃：2’ 6) 横刃：1’
2. 柄部
柄部用于夹持钻头和传递扭矩。麻花钻的柄部有莫氏圆锥柄和圆柱柄两种。
1. 在实体材料上加工孔用刀 具 1 ) 扁钻
2) 中心钻
中心钻实物照片
涂层中心钻实物照片
3) 麻花钻
麻花钻实物照片
4) 深孔钻
深孔钻实物照片
2. 对已有孔加工用刀 具 1) 铰刀
铰刀类型
2) 单刃镗刀
3) 双刃镗刀
4) 扩孔钻
a)高速钢扩孔钻
扩孔钻的类型 b)镶焊硬质合金刀片的套式扩孔钻
① 目测法 ② 样板法 ③ 使用角度尺测量法 ④ 专用工具检查法
专用样板检测钻 头主切削刃等长
2) 检测后角 麻花钻头的后角，是在前面两锋角相等和两个主切削刃等长的基础 上进行检测的。
正后角
负后角
3) 麻花钻头的综合检查 对麻花钻头进行综合检测时，可使用专用样板。
专用样板
检测锋角和主切削刃
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。
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。
5. 铰刀的合理使用
6.8 孔加工复合刀具简介
铰孔的方式有机铰和手铰两种。
a)手用铰刀 b)机用铰刀
L1—工作部分；L2—切削部分；L3—修光部分；L4—柄部
3. 铰刀的特点
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；
4. 铰刀加工特点
6.2.3 钻削过程
1. 钻削运动
钻削时的切削运动和车削一样，由主运动和 进给运动所组成。
2. 钻削用量
1) 钻削速度 2) 进给量 3) 背吃刀量
3. 钻削过程特点
1) 钻削为多齿多刃刀具切削。麻花钻有2个刀齿，5个切削刃，各刃的切削 条件很不一致。与车削相比，钻削的切削变形更为剧烈、复杂。 2) 钻削过程不稳定 3) 钻削是半封闭式切削
3) 前角 主切削刃上任一点的前角，是前刀面(即麻花钻头的螺旋面)与基面间 的夹角。