钻削加工与钻头
中职金属切削加工基础教案：钻床及常见孔加工(全3课时)
中等专业学校2023-2024-1教案教学内容1、台式钻床台式钻床简称台钻(图2-4-2)，是一种小型机床，安放在钳工台上使用，多为手动进钻，其钻孔直径一般在12~15 mm。
台式钻床主要用于加工小型工件上的各种孔钳工中用得最多。
2、立式钻床立式钻床简称立钻(图2-4- 3)，是万能性通用机床，一般用来钻中小型工件上的孔，其规格用最大钻孔直径表示。
常用的立式钻床有25 mm、35 mm、40 mm、50 mm等几种。
立式钻床工作台和主轴箱可以在立柱上垂直移动，可用于钻孔、扩孔、铰孔、划端面、钻沉座孔(锪)、攻螺纹等作业，借助于夹具也可以进行镗孔。
教学内容3、摇臂钻床摇臂钻床有一个能绕立柱旋转的摇臂(图2-4- 4)。
主轴箱可在摇臂上做橫向移动，并可随摇臂沿立柱上下做调整运动，因此，操作时能很方便地调整到需钻削的孔的中心，而工件无须移动。
在各类具备钻孔功能的机床中，摇臂钻床由于操作方便、灵活，适用范围广，具有典型性。
特别适用于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工。
(二)钻床的型号表达(1) Z5135型立式钻床，其型号含义如图2-4-5所示。
教学内容(2) Z3050型摇臂式钻床，其型号含义如图2-4- 6所示。
板书设计钻床及常见孔加工一、钻床二、钻床的型号表达三、总结1.台式钻床四、巩固2.立式钻床五、作业3.摇臂钻床教后札记中等专业学校2023-2024-1教案教学内容麻花钻通常直径范围为0.25~80mm。
麻花钻的工作部分有两条螺旋形的沟槽。
1.麻花钻的结构麻花钻由工作部分、柄部和颈部组成。
如图2-4- 7所示。
(1)工作部分麻花钻的工作部分分为：切削部分、导向部分。
①切削部分麻花钻的切削部分有两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃。
麻花钻的钻心直径为(0.125~0. 15)D(D为钻头直径)。
两条主切削刃在与它们平行的平面上投影的夹角称为顶角(2p)，如图2-4- 8所示。
标准麻花钻的顶角2φ= 118°。
钻削与钻头
二、麻花钻的几何角度 1．钻头角度的参考系 基面pr :主切削刃上任 意点的基面，即通过该 点，垂直于该点的切削 速度方向的平面。 切削平面ps : 主切削刃上 任意点的切削平面，是 包含该点的切削速度方 向，而又切于该点加工 表面的平面。 正交平面po、假定工作平 面pf和背平面pp
端平面pt：与钻头轴 线垂直的投影面。 中剖面pc：过钻头轴 线与两主切削刃平行 的平面。 柱剖面pz：过切削刃选定点作与钻头轴线平行的 直线，该直线绕钻头轴线旋转形成的圆柱面。
(7-10)
式中Mc——切削扭矩； vc——切削速度； d ——钻头直径。
影响钻削力的主要因素有： • 螺旋角ω： 螺旋角ω↑，则前角γo↑，并改善了排屑情况， 轴向力F与扭矩M都显著↓。但当螺旋角β>30。 时，其影响减小。
• 顶角2φ： 顶 角 2φ↑ ， 会 使 切 削 厚 度 hD↑ ， 切 削 宽 度↓，从而切 向 力 Fz↓ 及 切 削扭矩M，轴向 力F↑
2．进给量 普通钻头进给量可按以下经验公式估算： f = (0.01～0.02)d (7-11) 合理修磨的钻头可选用 f = 0.03d 3．钻削速度
第三节 钻头的修磨 一、标准高速钢麻花钻存在问题 (1)沿主切削刃各点前角值差别悬殊(由+30°～-30°)，横 刃上的前角竟达-54°～-60°，造成较大的轴向力和扭矩， 使切削条件恶化。 (2)棱边近似为圆柱面(有稍许倒锥)的一部分，副后角为零 度，摩擦严重。 (3)在主、副切削刃相交处，切削速度最大，散热条件最差， 因此磨损很快。 (4)两条主切削刃很长，切屑宽，各点切屑流出速度相差很 大，切屑呈宽螺卷状，排屑不畅，切削液难于注入切削区； (5)横刃较长，其前、后角与主切削刃后角不能分别控制
钻削加工钻头的磨制办法
精心整理1 钻小孔的精孔钻钻削直径在(2～16)mm的内孔时,可将钻头修磨成图7-1所示的几何形状,使其具有较长的修光刃和较大的后角,刃口十分锋利,类似铰刀的刃口和较大的容屑槽,可进行钻孔和扩孔,使孔获得较高的加工精度和表面质量。
钻孔或扩孔时,进给要均匀。
对钻削碳钢时加工精度可达IT(6～8),表面粗糙度可达Ra(3.2～1.6)μm。
采用的切削用量：Vc =(2～10)m/min,f=(0.08～0.2)mm/r。
冷却润滑液为乳化液或植物油。
2 半孔钻工件上原来就有圆孔,要扩成腰形孔,这就需要钻半孔了。
若采用一般的钻头进行钻削，会产生严重的偏斜现象，甚至无法钻削加工。
这时可将钻头的钻心修整成凹形，如图7-2所示，突出两个外刃尖，以低速手动进给，即可钻削。
实际钻削时，还会遇到超过半孔和不超过半孔的情况，由于两者的切削分力情况不同，必须对半孔钻的几何参数作必要的修正，若条件可能的话，使用相应的钻套，就更好了。
3 平底孔钻平底又分平底解体4通孔和平底盲孔，如图7-5（b）、（c）所示。
这时，可把麻花钻磨成两刃平直且十分对称的切削刃，并把前角修磨成3°～8°，后角为2°～3°特别是后角不能大，大了以后不仅引起“扎刀”，而且孔底面呈波浪形，重则会造成钻头折断事故。
若钻削盲孔时，应把钻心磨成如图7-5(c)所示的凸形钻心，以便钻头定心，使钻削平稳。
4 薄板钻在(0.1～1.5)mm厚的薄钢板、马口铁皮、薄铝板、黄铜皮和紫铜皮上钻孔，不能用普通钻头，否则钻出的孔就会出现不圆、成多角形、孔口飞边、毛刺很大，甚至薄板扭曲变形，孔被撕破。
大的薄板很难固定在机床上，若用手握住薄板钻孔，当用普通麻花钻的钻尖刚钻透时，钻头失去定心的能力，工件发生抖动，刀刃突然多切，扎入薄板，切削力急增，易使钻头折断或手扶不住，造成事故。
图7-6所示的薄板钻，钻时钻尖先切人工件，起定心作用，两个风力的外尖迅速把中间切离，得到所要求的孔用它钻薄板的干净利落，安全可靠。
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第四节 先进钻型与结构特点简介
六、可转位浅孔钻
使用硬质合金可转位刀片—— 可高速、大进给切削，效率高。
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第五节 深 孔 钻
* 深孔加工概念：长径比L/D＞5的孔为深孔。 一般L/D＝5～10的深孔可用深孔麻花钻加工， L/D ＞20则必须使用深孔刀具。
* 深孔加工的难点：
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第一节 麻 花 钻
二、麻花钻的几何角度 2、钻头的刃磨角度
普通麻花钻只需 刃磨两个后面，控制 三个角度： （1）顶角2φ （2）外缘后角αf （3）横刃斜角ψ
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第一节 麻 花 钻
二、麻花钻的几何角度 2、钻头的刃磨角度 ——越靠近钻头中心，后角磨得越大： （1）使横刃获得较大前角，增加其锋利程度； （2）使切削刃各点的工作后角差较小。外缘后角αf
2.在车床上钻孔
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第六节 钻削方法及特点（补充）
二、钻头的装夹
1.直柄钻夹头
钻夹头的结构如图 所示，夹头体上有锥孔 与钻夹锥柄紧配；夹头 套与内螺纹圈紧配；钥 匙用来旋动夹头套；夹 爪用来夹紧钻头直柄； 内螺纹圈用来使爪伸出 或缩进。
1—夹头体 2—夹头套 3—夹头钥匙 4—夹爪 5—内螺纹圈
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第一节 麻 花 钻
二、麻花钻的几何角度 5、 几何角度小结
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第二节 钻削原理
一、切削用量与切削层参数
1.钻削用量
钻削背吃刀量（mm） 每刃进给量（mm／z） 钻削速度（m／min）
ap d / 2
fz f / 2
v (dn) /1000
2.切削层参数
钻削厚度（mm）
第九章--钻削加工
第九章钻削加工钻床是加工内孔的机床，是用钻头在实体材料上加工孔,主要用于加工外形复杂，没有对称旋转轴线的工件，如杠杆、盖板、箱体、机架等零件上的单孔或孔系。
钻孔属粗加工。
·钻削加工的工艺特点（1）钻头在半封闭的状态下进行切削的，切削量大，排屑困难。
（2）摩擦严重，产生热量多，散热困难。
（3）转速高、切削温度高，致使钻头磨损严重。
（4）挤压严重，所需切削力大，容易产生孔壁的冷作硬化。
（5）钻头细而悬伸长，加工时容易产生弯曲和振动。
（6钻孔精度低，尺寸精度为IT13～IT10，表面粗糙度Ra为12.5～6.3μm。
·钻削加工的工艺范围钻削加工的工艺范围较广，在钻床上采用不同的刀具，可以完成钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪埋头孔和锪凸台端面等，如图所示。
在钻床上钻孔精度低，但也可通过钻孔----扩孔----铰孔加工出精度要求很高的孔（IT6～IT8，表面粗糙度为1.6～0.4μm），还可以利用夹具加工有位置要求的孔系。
在钻床上加工时，工件固定不动，刀具作旋转运动（主运动）的同时沿轴向移动（进给运动）。
第一节钻床钻床的主要类型有：台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、铣钻床和中心孔钻床等。
钻床的主参数一般为最大钻孔直径。
一、立式钻床立式钻床是钻床中应用较广的一种，其特点是主轴轴线垂直布置，且位置固定，需调整工件位置，使被加工孔中心线对准刀具的旋转中心线。
由刀具旋转实现主运动，同时沿轴向移动作进给运动。
因此，立式钻床操作不便，生产率不高。
适用于单件小批生产中加工中小型零件。
·立式钻床的传动原理主运动:单速电动机经齿轮分级变速机构传动；主轴旋转方向的变换，靠电动机正反转实现进给运动:主轴随同主轴套筒在主轴箱中作直线移动。
进给量用主轴每转一转时，主轴的轴向移动量来表示二、台钻台式钻床简称台钻，其实质上是一种加工小孔的立式钻床，结构简单小巧，使用灵活方便，适于加工小型零件上的小孔。
钻孔直径一般小于15mm。
机加工培训资料
17
合金低碳钢(0.12～0.25C)
175～225
21
合金中碳钢(0.25～0.65C)
175～225
15～18
马氏体时效钢
275～325
17
不锈钢(奥氏体)
135～185
17
不锈钢(铁素体)
135～185
20
不锈钢(马氏体)
135～185
20
不锈钢(沉淀硬体)
150～200
15
工具钢
钻头直径：应根据工艺尺寸赖取值，尽可能一次钻出所要求的孔，当机床性能不能信任时，才采用其他的钻孔方式，需要扩孔时，一般孔钻的直径取孔径的50％－70％。合理修磨与刃磨，能够有效的降低进给力，也能扩大钻孔的直径范围
后附《钻削用量参考表》
钻削用量参考表---高速钢钻头
钻孔的进给量(mm/r)
钻头直径do(mm)
最适于高硬度材加工・高精度加工或高进给切削
后角大，切削性能提高能够抑制切削发热，与被切削材料的摩擦小，不过切削刃的强度较差
最适于切削抵抗小的铝系 銅・塑料的切削
前面：刀具切入材料，和将切屑排起的面。
前面
前角：前面与切屑卷起的夹角。这个角度越大，切削越锋利。
前角
切削刃
前面・前角
钻削加工—钻头切削基础
刃带磨损
原因1：导向套或钻模尺寸过大
措施1：修改导向套或钻模的尺寸
刃带的粘结屑
原因1：刃口摩擦力大或切削液供给不足，使刀具发热过大
措施1：钻头端刃参数重新修磨增大切削液流量或更换合适的切削液
原因2：被加工材料过软，排屑困难
措施2：修改钻头的设计参数
断屑不利缠屑
原因1：钻头的断屑性不适合被加工材料
钻头知识大全
一、钻头刃口修磨和强化对钻削加工的改善钻头在进行孔加工过程中会有不同程度的磨损，对钻头的材质和磨损情况进行分析，在改善钻削加工时，对钻头刃口进行修磨和强化，可有效改善钻头在加工过程中的磨损情况，提高钻头的性能和使用寿命。
vip汽车设计网孔加工在金属切削加工中占有重要地位，一般约占机械加工量的1/3。
其中钻孔约占22%～25%，其余孔加工约占11%～13%。
由于孔加工条件苛刻的缘故，孔加工刀具的技术发展要比车、铣类刀具迟缓一些。
近年来，随着中、小批量生产对生产效率、自动化程度以及加工中心性能要求的不断提升，刀具磨锋技术、多轴数控刀具刃磨设备的发展带动了孔加工刀具的发展，其中最典型的就是在机械生产中已应用多年、使用最为广泛的整体结构的钻头修磨技术逐渐成熟起来。
通过对钻头刃口的修磨和强化改善钻削加工条件，要从钻头的结构特点和实际使用情况中寻求解决方法。
vip汽车设计网钻头的特点vip汽车设计网1．钻头的材质分为高速钢和硬质合金，高速钢主要采用高速钢W系、Mo系材料；硬质合金采用钨钛类（YG）、钨钛钴类（YT）材料。
比较有代表性的如表1中所列W18Gr4V、YG6和YT14。
vip汽车设计网vip汽车设计网图1 钻头的基本结构2．麻花钻的基本形状和结构并没有太大的改变（见图1）。
vip汽车设计网3．麻花钻切削刃的几何角度之间具有一定的特点和关联性。
如图2所示，主偏角为Kr，刃倾角为λs，前角为λs，后角为αf，锋角为2φ（传统为118°）。
vip汽车设计网表1 高速钢和硬质合金材料的物理力学性能vip汽车设计网vip汽车设计网其中，钻头螺旋型结构具有如下特点：vip汽车设计网（1）主偏角Kr在锋角2φ确定后也随之确定。
vip汽车设计网（2）由于钻头切削刃的刀尖（钻头直径处）为切削刃的最低点，从结构可知钻头切削刃的刃倾角λs为负。
vip汽车设计网（3）在钻头螺旋槽形状结构影响下，刃部前角λs由钻头外径的韧带处向钻心方向逐渐变小。
钻削与镗削加工钻削运动与加工范围
图 6.4 标准型群钻结构
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其修磨主要特征为： （ 1 ）将横刃磨短、磨低，改善横刃处切削条件。 （ 2 ）将靠近钻心附近主刃修磨成一段顶角较大的 折线刃和一段圆弧刃 , 以增大该段切削刃前角。同时 ，对称的圆弧刃在钻削过程中起到定心及分屑作用。 （ 3 ）在外直刃上磨出分屑槽，改善断屑、排屑情 况。 经过综合修磨而成的群钻 , 切削性能显著 提高。钻削时轴向力下降 35% ～ 50%, 扭矩降低 10% ～ 30% ，刀具使用寿命提高 3 ～ 5 倍 , 生产 率、加工精度都有显著提高 。
两条主切削刃 5 个刀刃 、
两个刀尖
钻头 切削 部分
两条副切削刃 一条横刃、两个刀尖 两个螺旋形前刀面
6 个刀面
Hale Waihona Puke 两个后刀面 两个副后刀面思考题： 1 、麻花钻切削部分的组成如何 ？
2 、麻花钻的主要几何参数。有：
螺旋角 β 、顶角 2Ф 、前角 γo 、后角 α 。和横刃斜角 ψ 等 。
麻花钻的规格：直柄麻花钻（ φ0.5~φ20 ）
1 、钻削加工的主要问题
1 ）导向定心问题：钻头刚性差，易引偏。 采取的措施： P122-123 （例） 2 ）排屑问题： 钻孔排屑困难，切屑挤压、摩擦 已加工表面，表面质量差。 采取的措施： P123 3 ）冷却问题：冷却困难。 采取的措施：加冷却液，分段钻削，定时 推出的方法来冷却钻头。 故钻孔加工生产效率低。
麻花钻的两个刃瓣可以看作两把对称的车刀。
图
标准高速钢麻花钻
其切削部分的组成为：
前刀面 ---- 螺旋槽的两螺旋面； 主后刀面 ---- 与工件过渡表面（孔底）相对的端部两曲面； 副后刀面 ---- 与工件的加工表面（孔壁）相对的两条棱边； 主切削刃 ---- 螺旋槽与主后刀面的两条交线； 副切削刃 ---- 棱边与螺旋槽的两条交线； 横刃 ---- 两后刀面在钻芯处的交线。 刀尖 ---- 主切削刃与副切削刃的交点（两个）。
钻削
刀具
从实体材料中加工出孔的刀具，如麻花 钻、扁钻、中心钻和深孔钻等； 对工件上的已有的孔进行再加工，如扩 孔钻、锪钻（即埋头钻，一种用以锪锥形 埋头孔的钻）、铰刀及镗刀等。
三、钻削方法
钻孔：利用钻头在实体材料上加工出孔的加 工方法。
扩孔：利用扩孔钻头对已有孔径进行扩大的 切削加工方法。
铰孔：利用铰刀对已有孔的孔壁进行微量切 削加工的方法。
§5 钻 削
利用孔加工刀具在钻床上进 行各种类型的孔加工的切削 方法。
钻削运动
可进行粗加工、半精加工和精加工。
主运动：刀具的旋转运动； 进给运动：刀具或工件的平动。
一、钻削特点与加工范围
特点：钻削加工属于定尺寸切削加工， 孔径尺寸受到刀具直径的限制。
加工范围：主要用于钻孔、扩孔和铰 孔，也可以用来攻螺纹、锪沉头孔及 锪凸台端面。（图6-19）
2）可机械铰孔可手工铰孔； 3）只对孔壁进行精加工，不能校正孔的空间
位置。
钻孔
扩孔
铰孔
钻
削
加
工
攻螺纹
锪端面
锪沉头孔
图6-19 钻削加工
二、钻 床与刀具
钻床分为摇臂钻床、台式钻床、立 式钻床、深孔钻床、中心孔钻床等。
钻床通常用于加工尺寸较小，精度 要求不高的孔。
立式钻床
主轴变速箱
电动机
特点：主轴轴线位置固 进给变速箱
立柱
定，需调整工件位置， 主轴 使被加工孔中心线对准
钻头切削部分组成-“两主两副一横”
存在的问题
由于钻孔使钻头的工作部分大都处于易加工 表面的包围中，从而带来一系列的问题，使 得钻孔比车削外圆复杂得多。
因此，加工过程中要充分考虑并妥善解决钻 头刚度、强度、热硬性及排屑、导向、冷却 润滑等问题。
钻头概念及认识
钻削加工的特征
设备・工具
从一般加工机械到高价到高性能加工都可应用 低廉的工具费
加工孔
扩孔、孔径加大。 高精度加工，二次钻削，铰刀精加工。 加工表面粗糙度。 铰刀精加工 位置精度差。 中心孔加工
使用钻头的机械
台钻 直柄钻头 钻夹头
摇臂钻床 锥柄钻头 主轴 or 卡套
加工中心 直柄钻头 弹簧夹头
Φ4.1
直柄
刃径 柄 刃径 柄
Φ4.1
刃径与柄径相同 Φ4.1 → 4.1 Φ4.3 → 4.3
Φ4.2 → 4.2 Φ4.4 → 4.4
Φ4.1
柄 刃径 6.0 Φ4.1 ～ Φ6.0 → 柄粗→刚性好
Φ6.0
刃径与柄径不同
钻头的种类（油孔）
油孔（内冷）钻头
油孔（ 内）
有利于冷却效果和切屑的排出
钻削加工的夹具
直柄用 钻夹头 锥柄用 主轴 or 固定槽
直柄用 弹簧夹头
现代加工对钻头特性的要求
工具寿命长 工具寿命的安定性 良好的加工精度 高速加工 环保（干式加工）
钻头涂层
涂层 色相 黄金 硬度(HV) 摩擦系数 氧化温度 附着力
ＴｉＮ
ＴｉＣＮ ＴｉＡｌＮ DIAMOND
大锋角 例：β=150°
锋角和切削抵抗
Ｈ Ｆ Ｈ
Ｆ
Ｕ
Ｕ
先端角 118ﾟ
先端角
Ｆ＝切削抗力 Ｈ＝轴向抗力 Ｕ＝回转抗力-径向力
锋角和切削厚度
ｆ ｆ
ｔ
ｔ
Ｌ 锋角 小
Ｌ＝切削宽度 ｆ＝每转进给量 ｔ＝切削厚度
Ｌ 锋角 大
螺旋角分类
排屑方向
小螺旋角 例：β=12°
钻削加工 工艺技术
4．扩孔的刀具与工艺特点
扩孔可用扩孔钻，也可用直径较大的麻花钻 扩孔钻的结构与麻花钻相似。
3~4个刀齿，无横刃 每个刀齿周边上有一条
螺旋棱带
刚度、导向性、切削条 件较好，轴向力较小
扩孔工艺特点：扩孔的加工精度比钻孔高些，可在一 定程度上纠正原孔轴线偏斜。
5．铰孔的刀具与工艺特点
铰孔刀具为铰刀。适用于单件小批生产中的小孔、细 长孔和定位销孔的加工，以及不宜拉削孔的加工。
铰刀的种类较多
齿数更多（6~12）
铰孔工艺特点：易保证尺寸和形状精度，但不能校 正孔轴线的偏斜；生产率高、费用较低；属于定径 刀具加工，加工适应性差。
6．钻削加工精度
根据所用刀具不同分为：钻、扩、铰加工阶 段。钻孔属于粗加工；扩孔属于半精加工； 铰孔属于精加工，又分为粗铰和精铰加工两 阶段。可用钻—扩—铰，钻—铰加工方案。
钻削加工是中小孔加工的主要切削加工方法。
1．钻床
钻床上加工钻头的旋转运动为主运动，钻头 的轴向移动为进给运动。
钻床的主要类型
台式钻床
立式钻床
用于加工单件或小批 生产的小型工件的 小孔
用于加工单件或小批 生产的中小型工件
摇臂钻床
用于加工单件和中小 批生产的大中型工件
பைடு நூலகம்
2．钻削的工艺范围
钻孔、扩孔、铰孔
加工方式
钻孔
扩孔
铰孔
加工阶段 粗加工 半精加工 精-粗铰 精-精铰
尺寸精度 表面粗糙 度Ra/μm
IT12~IT11 IT10~IT9 25~12.5 6.3~3.2
IT8~IT7 1. 6~0. 8
IT7~IT6 0.8~0.4
本节结束，祝你进步！
钻削加工
钻削加工钻削加工
3）前角 是指在正交平面内测量 的前刀面与基面的夹角。
4）后角 是指在假定工作平面内 测量的切削平面与主后刀面之间的 夹角。
5）横刃斜角 是指横刃与主切削 刃在钻头端平面内投影之间的夹角。 麻花钻的横刃斜角为50º～55º。
3、麻花钻刃磨的基本要求
1）根据工件材料刃磨出正确的顶角。 2）两条主切削刃的长度应相等，与轴线的夹 角也应相等，且成直线。 3）磨出恰当的后角，以确定正确的横刃斜角。 4）刃磨时注意冷却。
4. 钻头的装夹
1）直柄钻头
2）锥柄钻头
5. 工件的装夹
对孔径较小的小型工件，用平口虎钳装 夹；当孔径较大时，应采用压板、螺栓和V形 块等装夹。
6. 钻孔要点
在对单件或小批量工件进行钻孔之前，应 用样冲打出冲点，找正孔中心与钻头的相对位 置后钻削；如果生产批量较大或孔的位置精度 要求较高时，需用钻模来保证。对于较深的孔， 钻孔时要经常退出钻头，并进行冷却润滑。
7. 钻削的工艺特点
（1）钻削为粗加工，一般用来加工要求不 高的孔或高精度孔的预加工。
刀与孔壁的摩擦。
3. 铰削 手工铰孔时，用铰杆转动铰刀，并轻压进给，铰 刀不能倒转，否则铰刀与孔壁之间易挤住切屑，造成 孔壁划伤或刀刃崩裂。手工铰孔的切削速度低，切削 力小，产生的热量少，不受机床振动的影响，铰出的 孔的精度较高，但生产率较低，多用于单件小批量生 产；在钻床上铰孔时，为使铰刀轴线与孔轴线重合， 铰刀常采用浮动夹头与主轴连接，以消除机床主轴回 转误差对加工带来的影响。切削速度应较钻孔时低， 而进给量应较大。 为提高铰刀使 用寿命，减少振动 和噪声，铰孔时应 采用切削液。铰削
钻削加工
,走刀量
=式中D——
• 钻头直径 n——主轴每分钟转速 • fmin:钻头每分化总前进距离 • ②影响钻削用量的因素：
• a.耐用度的生产率：切削速度V对耐用度上的影响 • 来表示，m一般在0.1～0.33之间。m大，表示V对t的影响 小，在这种情况下，钻头比较耐用，钻削材料加工性越差 （硬度越高）钻头切削性能越差，为了保证钻削寿命，切 削速度只能降低。进给量对耐用度的影响程度不如对t的 影响来得大。它的变化将影响切削和切削区别温度，f增 加时，增加了压力和温度机械作用不会正比增加。就钻孔 生产率而言，V的增加，耐用度会下降，所以应尽量取大 的f最后才取大的V。 • b 加工精度要求：当钻孔精度和表面质量要求较高时，除 了降低切速度V＜15m/min外，还要相应减小进给量，一 可以减小切削温度的影响，二可以避开产生刀瘤的切削速 度范围，使钻削时的残留面积也能减少。
• ⑵群钻：群钻是群众集体在工作实践中，耕具实际经验所 创造的结晶，其中最具代表性的是倪志福钻头。誉称钻头 大王，倪志福本人是全国劳动模范，为国家作出了显著的 贡献，曾担任全国总工会主席。 • 群钻是修磨过了的标准麻花钻，与标准麻花钻相比， 群钻切削部分修磨了横刃，形成了两条内刀刃，使钻尖变 窄变低，磨出月牙槽圆弧刃，形成两个新的钻尖，直径较 大的钻头还在一侧外刃上开出了分屑槽。这些修磨都是针 对麻花钻的一系列结构缺点进行的，群钻也就是具有了不 同于麻花钻的下列优点。 • ①在表转麻花钻的两个切削刃的中心部分，磨出两个对称 的月牙槽，这种月牙槽由于其顶角的增大，使该处原来较 小的主切削刃前角平均增大10%左右，从而使转矩降低 10%～30%，另外，对称的月牙槽能限制钻头偏移，提高 了孔的位置精度。 • ②横刃大大减窄，只剩下原来的1/3～1/7。内刃前角平均 比修磨前增大25°，使轴向力降低35～47%
钻孔加工五大关键问题
钻孔加工五大关键问题钻头作为孔加工中常见的刀具，被广泛应用于机械制造中，特别是对于冷却装置、发电设备的管板和蒸汽发生器等零件孔的加工等，应用面尤为广泛和紧要。
一、钻削的特点钻头通常有两个主切削刃，加工时，钻头在回转的同时进行切削。
钻头的前角由中心轴线至外缘越来越大，越接近外圆部分钻头的切削速度越高，向中心切削速度递减，钻头的旋转中心切削速度为零。
钻头的横刃位于回转中心轴线相近，横刃的副前角较大，无容屑空间，切削速度低，因而会产生较大的轴向抗力。
假如将横刃刃口修磨成DIN1414中的A型或C型，中心轴线相近的切削刃为正前角，则可减小切削抗力，显著提高切削性能。
依据工件形状、材料、结构、功能等的不同，钻头可分为很多种类，例如高速钢钻头（麻花钻、群钻、扁钻）、整体硬质合金钻头、可转位浅孔钻、深孔钻、套料钻和可换头钻头等。
二、断屑与排屑钻头的切削是在空间狭窄的孔中进行，切屑必需经钻头刃沟排出，因此切屑形状对钻头的切削性能影响很大。
常见的切屑形状有片状屑、管状屑、针状屑、锥形螺旋屑、带状屑、扇形屑、粉状屑等。
钻削加工的关键——切屑掌控当切屑形状不适当时，将产生以下问题：①细小切屑堵塞刃沟，影响钻孔精度，降低钻头寿命，甚至使钻头折断（如粉状屑、扇形屑等）。
②长切屑缠绕钻头，拦阻作业，引起钻头折损或阻拦切削液进入孔内（如螺旋屑、带状屑等）。
如何解决切屑形状不适当的问题：①可分别或联合接受增大进给量、断续进给、修磨横刃、装断屑器等方法改善断屑和排屑效果，除去因切屑引起的问题。
②可使用专业的断屑钻头打孔。
例如：在钻头的沟槽中加添设计的断屑刃将切屑打断成为更简单清除的碎屑。
碎屑顺畅地沿着沟槽排出，不会发生在沟槽内堵塞的现象。
因而新型断屑钻获得了比传统钻头流畅很多的切削效果。
同时短碎的铁屑使冷却液更简单流至钻尖，进一步改善了加工过程中的散热效果和切削性能。
而且由于新增的断屑刃穿了钻头的整个沟槽，经过多次修磨之后仍旧能够保持其形状和功能。
第六章 钻削、铰削与镗削加工
（1）铰刀的直径及公差
1）加工后孔径扩大时： dmax =Dmax-Pmax dmin =Dmax-Pmax-G
铰 刀 的 结 构
铰刀直径应选小一些
铰刀直径公差分布图
（1）铰刀的直径及公差 2）孔径缩小时：
dmax =Dmax+Pmin
铰 刀 的 结 构 dmin =Dmax+Pmin-G 铰刀直径应选大一些
6）特种钻头
（1）扩孔钻
（2）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，减少误差 。
（3）枪钻
用于加工 L/D＞20~100的深孔加工。
1、钻削加工
钻削运动
回转体零件上的孔——在车床上加工； 箱体类零件上的孔或孔系——在钻床上加工。
主运动：钻头的旋转运动(钻床)，或工件的旋转 运动(车床)。 进给运动：钻头沿轴线作直线进给运动(钻床)， 或工件沿钻头轴线作直线进给运动(铣床)
上加工出孔的道具，如麻花钻、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道具，如扩孔钻、锪钻、铰 刀及镗刀等。
深孔：孔深与孔径之比大于5～10倍的孔称为深孔。 孔加工刀具的共同特点：刀具工作部分处于加工表面包 围之中，刀具的强度、刚度及导向、容屑及冷却润滑等都比 切削外表面时问题更突出。
二、孔的种类
钻孔
扩孔
铰孔
攻螺纹
锪埋头孔
锪端面
2. 扩孔钻的结构
图 扩孔钻 1) 齿数多（3、4齿）； 2）不存在横刃；
3）切削余量小，排屑容易。
锪孔
在已加工的孔上加工圆柱形沉头孔、锥形沉头孔和凸台断面 等。 锪孔的目的是为了保证孔口与孔中心线的垂直度，以便与孔 连接的零件位置正确，连接可靠。在工件的连接孔端锪出柱形或 锥形埋头孔，用埋头螺钉埋入孔内把有关零件连接起来，使外观 整齐，装配位置紧凑。将孔口端面锪平，并与孔中心线垂直，能 使连接螺栓(或螺母)的端面与连接件保持良好接触。
《机械制造技术》教案2
3.2 切削过程的基本规律一、切削力切削力的来源与分解：（1）切削力的来源：变形抗力和摩擦阻力 切削力是所有切削力的合力，为空间交变力。
（2）切削力的几何分力（车削外圆为例）主切削力F c （垂直于基面主运动方向上的分力） 进给力F f （基面内进给方向上的分力） 背向力F p （基面内沿吃刀方向上的分力）总切削力的分解和切削功率： （1）总切削力的分解22222f P C D C F F F F F F ++=+=r F pF D κcos =r FD fFκsin =cf c p F F F F 0.6)~(0.10)7.0~15.0(==（2）切削功率4106⨯=cFc Pc v 单位：kwFc ——切削力，单位：N ；vc ——切削速度，单位：m/min 。
影响切削力的因素：（1）工件材料：材料成分、组织和力削性能是影响切削力的主要因素。
强度、硬度、塑性、韧性越大切削力越大；（2）切削用量：影响最大的是ap ，其次是f ，切削速度νc 最小，Fc 与c 是1：1，f 影响70~80%，νc 影响积屑瘤的存在，有积屑瘤时F 明显减小。
（3）刀具几何角度：γ0增大，刃口锋利、切削变形小，摩擦小，切削力减小；αo 增大、摩擦减小，切削力减小；Kr 增大Fp 减小；正λs ，Fp 减小Ff 增大。
（4）其它因素：切削液使用润滑条件好，切削力减小，刀具磨损后切削力剧增。
二、切削热与切削温度切削热的来源与传散：（1）切削热来源于：切削层材料弹、塑性变形—变形热刀具前、后刀面的摩擦—摩擦热，三个切削变形区是三个主要热源区。
（2）切削热的传散：通过刀具、切屑、工件和周围介质（如：空气、切削液等）散热。
切削温度及其影响因素：（1）切削温度取决于切削热的产生与传热的综合因素，切削温度太高，工件产生热变形，加工精度下降，刀具寿命降低。
（2）影响切削温度的因素：切削用量、工件材料、刀具几何角度、其它条件。
（3）切削量中影响最大的是切削速度νc ，其次是f ， ap 影响最小。
钻头培训_精品文档
S型刃磨
(2)同心性・孔精度良好 (３)刃端強度高 (4)再研磨容易
D-GDN,EX-SUS-GDRのφ13mm以下等に採用
决定切削条件的要素
切削速度(m/min) • 回转速度(min-1)
刀具回转速度
刀具回转次数
进给速度(mm/min) • 每转进给量（mm/rev)
刀具移动速度
每一转前进的深度
チゼルエッジを小さく(薄く）して中心まで刃を施す事によってドリルを被削材に 食い付きやすくなり、穴位置精度・切りくず分断の向上が計れる。
ﾁｾﾞﾙｴｯｼﾞ
ﾁｾﾞﾙｴｯｼﾞ
有横刃修磨
无横刃修磨
轴向抵抗
一般钻头
A C-C断A面 切削Bは出来てB いない。
Ｃ Ｃ
钻头切削機構
A-A 断面 B-B 断面
A-A 断面
f＝０．２０ｍｍ／ｒｅｖ 加工１孔 ５０回転
切削速度与进给量
・切削速度过大 寿命急剧减少
・进给量对寿命的影 響小
高能率加工の方法-2提高回転速度
增强耐熱性
切削熱の除去
＊材質的高級化
＊切削油的浸透性提高
ＨＳＳ，ＰＭ－ＨＳＳ 分断切屑
超硬，金刚石
抛物线的刃溝
＊涂层
ＴｉＮ，ＴｉＣＮ
ＴＴｉｉＡ Ｎｌ ・Ｎ ＴｉＣＮ
SKH58 M7 1.0 4.0 8.8 1.8 2.0
M41 1.1 4.3 3.8 6.8 2.0 5.0
CPM SKH10 T15 1.5 4.0
12.0 5.0 5.0
XPM
5.0 10.0
涂层
涂层
色相 硬度(HV) 摩擦係数 氧化温度 附着力
ＴｉＮ
黄金 ２０００
钻削与钻头的基本概念
钻削与钻头的基本概念关键字：钻削钻头锪沉孔锪锥孔锪孔口平面图1 锪孔用各种钻头进行钻孔、扩孔或锪孔的切削加工。
钻孔是用麻花钻、扁钻或中心孔钻等在实体材料上钻削通孔或盲孔。
扩孔是用扩孔钻扩大工件上预制孔的孔径。
锪孔是用锪孔钻在预制孔的一端加工沉孔、锥孔、局部平面或球面等，以便安装紧固件。
钻削方式主要有两种：①工件不动，钻头作旋转运动和轴向进给，这种方式一般在钻床、镗床、加工中心或组合机床上应用；②工件旋转，钻头仅作轴向进给，这种方式一般在车床或深孔钻床上应用。
麻花钻的钻孔孔径范围为0.05～100mm，采用扁钻可达125mm。
对于孔径大于100mm的孔，一般先加工出孔径较小的预制孔(或预留铸造孔)，而后再将孔径镗削到规定尺寸。
图2 麻花钻的钻削要素钻削时，钻削速度v是钻头外径的圆周速度(米/分)；进给量f是钻头(或工件)每转钻入孔中的轴向移动距离(mm/r)。
图2是麻花钻的钻削要素，由于麻花钻有两个刀齿，故每齿进给量af=f/2(mm/齿)。
切削深度ap有两种：钻孔时按钻头直径d的一半计算；扩孔时按(d-d0)/2计算，其中d0为预制孔直径。
每个刀齿切下的切屑厚度a0=afsinKr，单位为mm。
式中Kr为钻头顶角的一半。
使用高速钢麻花钻钻削钢铁材料时，钻削速度常取16～40米/分，用硬质合金钻头钻孔时速度可提高1倍。
钻削过程中，麻花钻头有两条主切削刃和一条横刃，俗称“一尖(钻心尖)三刃”，参与切削工作，它是在横刃严重受挤和排屑不利的半封闭状态下工作，所以加工的条件比车削或其他切削方法更为复杂和困难，加工精度较低，表面较粗糙。
钻削钢铁材料的精度一般为IT13～10，表面粗糙度为Ra20～1.25µm，扩孔精度可达IT10～9，表面粗糙度为Ra10～0.63µm。
钻削加工的质量和效率很大程度上决定于钻头切削刃的形状。
在生产中往往用修磨的方法改变麻花钻头切削刃的形状和角度以减少切削阻力，提高钻削性能，中国的群钻就是采用这种方法创制出来的。
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学 要
（4）了解其它钻头特点。
求
第一节 钻削加工与钻头
本节教学重点：
本 （1）麻花钻的组成、结构参数；
节 教
（2）钻削过程特点及钻削用量。
学
重 本节教学难点：
点
难
麻花钻的几何角度
点
第一节 钻削加工与钻头
钻削是从实体上加工孔的唯一方法（机加工）所
用的刀具主要是麻花钻，还有扁钻、深孔钻、中心
钻 钻、群钻等。
Ff
CFd xF
f v yF zF c
钻
M c CMc d xMc
f
v yMc zM c c
削 力
由上式计算出转矩后，可计算切削消耗功率Pc。
Pc 2M cn103
式中 Mc——转矩，单位为N·mm； n——转速，单位为r／min。
五、其他钻头
1.群钻
2.可转位浅孔钻
其 3.错赤内排屑深孔钻
他 钻
上某选定点x在柱剖面内测量的
麻 后刀面与端平面之间的夹角。 花
钻
从外缘到中心逐渐增大，
的 结
后角由8º~14º增大到20º~27º。
构 标准麻花钻的后角指切削刃最
外缘的后角，大直径钻头取小
值，小直径钻头取大值。
3.麻花钻几何角度
（3）横刃斜角ψ
横刃斜角是在端平
面内测量的横刃与中剖
麻 面的夹角。
花
钻 的
第六章 钻削、铰削与镗削加工
第一节 钻削加工与钻头
一
本 节 教 学 内 容
第一节 钻削加工与钻头
一
麻花钻的结构
二 钻削加工的工艺特点
三
钻削用量
四
钻削力
五
其它钻头
第一节 钻削加工与钻头
本节教学要求：
（1）熟悉钻削过程特点及钻削用量的选择；
本 节
（2）掌握钻削力的计算。
教 （3）熟悉麻花钻的组成、结构参数、几何角度；
切削部分
导向部分
1.麻花钻的组成
导向部分
导向部分主要起导向、排屑作用，也是切削部
麻 分的后备部分。
花
钻
为了减少导向部分与已加工孔孔壁之间的摩擦
的 ，钻头外径从切削部分朝后方向制造出倒锥，形成 结
构 副偏角κr′，倒锥量为0.03～0.15mm/100mm 。
切削部分
1.麻花钻的组成
麻 花 钻 的 结 构
4.单刃外排屑深孔钻（枪钻）
头
第一节 钻削加工与钻头
思考题与习题
1.常用的麻花钻有哪些类型？
思 2.麻花钻有那几部分组成？个部分的作用是什么？
考 3.麻花钻有哪些结构参数？有哪几个刃磨角度？分别在什么
题 坐标平面内测量？
与 4.标准麻花钻的缺点是什么？
习 题
5.麻花钻的后角规定在哪个剖面内测量？为什么要使它在靠
近钻心处大、在外圆处小？
6.钻削用量有哪几个要素？钻削层参数有哪几个？
7.钻削力和钻削功率计算。
8.钻削加工有那些工艺特点？
削
加
加工精度为IT13～IT10，Ra=20～10μm。
工
概
述
第一节 钻削加工与钻头
麻花钻的类型
麻
按刀具
花
材料的
钻
不同可
的
分为
结
构
高速钢 麻花钻
硬质合金 麻花钻
整体式 镶片式 可转位式
第一节 钻削加工与钻头
麻花钻的类型 基本型
麻 按长度不 花 同麻花钻 钻 可分为 的
结
构
短型 长型 加长型 超长型
装夹部分 ➢柄部
钻头的夹持部分，用于与机床的连接，并传递
麻 动力。 花 号）。 钻 的 ➢扁尾
d≤12mm直柄，d >12mm 莫氏锥柄（0号~6
结 传递扭矩，取钻头（用楔铁从钻套中取出） 构 ➢颈部
便于磨削时砂轮退刀和打印标记用。小直径直
柄钻头没有颈部。
工作部分
1.麻花钻的组成
麻 花 钻 的 结 构
按柄部结 构不构
1.麻花钻的组成
麻 花 钻 的 结 构
1.麻花钻的组成
麻 花 钻 的
麻 花 钻
结
构
装夹 柄部 部分 颈部
两条主切削刃
5个刀 两条副切削刃
切刃
一条横刃
削 工作 部
两个螺旋形前刀面
部分
6个刀面 两个经刃磨获得的后刀面
导向部
两个圆弧段的副后刀面
1.麻花钻的组成
削
排屑、冷却是首先面临的问题，特别是深
加 孔加工。
工 （2）几何角度结构缺陷
的
工作时产生较大的轴向力，影响定心。受
工 孔径限制，刚性差，导向性不好
艺
特 （3）制造刃磨质量影响加工质量
点
两主刃不对称，横刃过长，钻头易引偏。
（4）外缘处速度高，易磨损。
钻头的磨损
钻 削 加 工 的 工 艺 特 点
三、钻削用量
2.麻花钻结构参数
（1）直径d
钻头两刃带间的垂直距离。
按标准尺寸系列或螺孔底径尺寸设计。
麻 花
（2）直径倒锥
钻 外径从切削部分向尾部直径逐渐减少，倒锥量
的 0.03～0.15mm/100mm。减少刃带与孔壁间的摩擦面
结 构
积，相当于κr′。
2.麻花钻结构参数
（3）钻芯直径 dc 钻芯处与两刃沟底相切圆的直径。
r
花
增大螺旋角有利于排屑
钻
，能获得较大前角使切削轻
的
快，但钻头刚性变差。小直
结
径钻头，为提高钻头刚性，β
构
角可设计得小些。钻软材料
、铝合金时，为改善排屑效
果，β角可设计得大些。
3.麻花钻几何角度
车刀刀具角度各参考坐标
系坐标平面均可在钻头上应用。
此外，由于钻头结构的特殊性，
麻 还规定了三个测量平面，即
麻
减小顶角，可使切削刃长
花 度增大，单位长度切削刃上的负
钻 荷减小，轴向力减小，钻头轴向
的 结 构
稳定性提高，刀尖强度和散热条 件改善。但是，顶角太小，将使 钻尖强度降低，切屑卷曲严重， 扭矩增加，不利于排屑。
标准麻花钻的顶角 2φ=116º~118º。
3.麻花钻几何角度
（2）后角αfx
钻头的后角是过主切削刃
普通麻花钻两条主切削刃上产生切削力有：
主切削力（切向力）Fc 背向力（径向力）Fp 进给力（轴向力）Ff
钻
两条副切削刃和横刃上产
削 生这三个力，当各切削刃刃磨
力 对称时，其中各切削刃上背向
力抵消，Fc形成扭矩Mc。最终 构成钻头总进给抗力Ff ∑与转 矩Mc。
钻削力的计算
通过测力实验，可得经验计算公式如下：
1、钻削速度vc
钻头外径处的主运动线速度。（m/min） vc
dn
1000
2、进给量f，每刃进给量 fz ，进给速度vf
钻
削
钻头（或工件）每转一转，钻头在进给方向相
用 对于工件的位移量称为进给量f（mm/r）。
量
v f nf 2 f zn
3、钻削深度ap
钻头的半径。 ap d / 2
四、钻削力
花 钻 （1）端平面Pt
的
与钻头轴线垂直的端
结 面投影平面。 构
（2）中剖面Pc
过钻头轴线与两主切
削刃平行的平面。
3.麻花钻几何角度
（3）柱剖面Pz
过主切削刃上
麻 某选定点作与钻头
花 轴线平行的直线，
钻 该直线绕钻头轴线
的 结
旋转所形成的圆柱
构 面。
3.麻花钻几何角度
（1）顶角2φ（锋角）
两主切削刃在中剖面投影中的夹角。
麻花钻的后角磨好后
结 ，横刃斜角自然形成。标
构 准麻花钻的ψ=50º~55º。
3.麻花钻几何角度 （4）前角γox
由于前刀面是螺
麻 旋面，主切削刃上的
花 钻
前角是变化的，从钻
的 头外缘到钻心处，前
结 角γox 由30º到-30º 构 变化
二、钻削加工的工艺特点
钻削加工的工艺特点
钻 （1）封闭式加工
麻 花
d>13mm的钻头，dc=（0.125～0.65）d。 为增大钻头强度，把钻芯做成正锥体，正锥量
钻 1.4～2mm/100mm，等强度设计。
的
结
构
2.麻花钻结构参数
（4）螺旋角β
钻头刃带棱边螺旋线展开成直线与钻头轴线的夹角，它相
麻
当于副切削刃刃倾角。 tan
x
2rx
P
2r rx
Pr
rx tan