钻削加工知识培训

2.钻削加工方法
图14
钻通孔 在孔即将被钻透时，进给量要减小，可将自动进给 变为手动进给，以避免钻头在钻穿的瞬间抖动,出现“啃刀”现 象，影响加工质量，损坏钻头，甚至发生事故。 钻盲孔 钻盲孔时，要注意掌握钻空深度，以避免将孔钻深 出现质量事故。控制钻空深度的方法有：调整好钻床标尺挡 快、安置控制长度量具或用粉笔做标记。 钻深孔 当孔深超过孔径3倍时，即为深孔。钻深孔时要经 常退出钻头及时排屑和冷却，否则容易造成切屑堵塞或使钻头 切削部分过热导致磨损甚至折断，影响孔的加工质量。 钻大孔 直径D超过30mm的孔应分两次钻,即第一次用0.5D~0.7D 的钻头先钻,然后再用所需直径的钻头将孔扩大到所要求的直径。分 两次钻削，既有利于钻头的使用(负荷分担),也有利于提高钻孔质量。
钻孔操作方法的正确与否，将直接影响 钻孔的质量和操作安全。 按画线位置钻孔 工件上的孔径圆和检查圆均须打上样冲眼 作为加工界线，中心眼应打大一些。 钻孔时先用钻头在孔的中心锪一小 窝(约占孔径的1/4左右),检查小窝与 所划圆是否同心.如稍偏离,可用样冲 将中心冲大矫正或移动工件借正;若 偏离较多,可用窄錾在偏斜相反方向 凿几条槽再钻,便可逐渐将偏斜的部 分矫正过来,如图14所示。
3.钻孔用的夹具 夹具主要包括钻头夹具和工件夹具两种。
(1) 钻头夹具 常用的钻头夹具有钻夹头和钻套(图12)。
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钻夹头 钻夹头适用于装夹直柄钻头，其柄部是圆锥面可以 与钻床主轴内锥孔配合安装，而在其头部的三个夹爪有同时张开 或合拢的功能，这使钻头的装夹与拆卸都很方便。 钻套又称过度套筒，用于装夹锥柄钻头。由于锥柄钻头柄部的 锥度与钻床主轴内锥孔的锥度不一致，为使其配合安装，故把钻套 依其内外锥锥度的不同分为5个型号(1~5),例如,2号钻套其内锥孔为2 号莫氏锥度,外锥面为3号莫氏锥度,使用时可根据钻头锥柄和钻床轴 内锥孔锥度来选用。
颈部——是工作部分和尾部间的过度部分，供制造钻头时砂轮磨 削退刀和打印标记使用。小直径的直柄钻头没有颈部。 工作部分——是钻头的主要部分，前端为切削部分，承担主要的 切削工作；后端为导向部分，起引导钻头的作用，也是切削部分的后 备部分。钻头的工作部分如图7(b)所示。有两条对称的螺旋槽，是容 屑、排屑和输送切削液用的。导向部分有两条棱边，为了减少与加工 孔壁的摩擦，棱边直径磨有(0.03~0.12)/100的倒锥量(即直径由切削部 ' 分顶端向尾部逐渐减小),从而形成了副偏角 k 。 麻花钻的两个刃瓣由钻心连接(图7(c)),为了增加钻头的强度和刚 度,钻心制成正锥体(锥度为(1.4~2)/100)。
钻床的几种典型的加工表面如图2所示:
(a)钻孔 (b)扩孔 (c)绞孔 (d)攻丝 (e)锪锥孔 (f )锪柱孔 (g)锪端面。
图2 钻床的几种典型加工表面
§2 钻削工艺装备
1.钻床 常用的钻床有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床三
种，手电钻也是常用的钻孔工具。 (1)台式钻床(图3) 台式钻床简称台钻, 是一种放在工作台上使用的小型钻床。台 钻重量轻、移动方便、转速高(最低转速在 400r/min以上)，适于加工小型零件上直径 ≤19mm的小孔，其主轴进给是手动的。 (2)立式钻床(图4) 立式钻床简称立钻,其 规格是用最大钻孔直径表示的常用立钻规 格有25mm、35mm、40mm和50mm等几种。 图3 台式钻床
图8 扩孔钻 (a) 整体式 (b) 套式
(3)绞刀 绞刀用于中、小尺寸的半精加工，也可用于磨孔或研孔的预 加工。绞刀齿数多(6～12个），导向性好，心部直径大，刚性好。绞削 余量小，切削速度低，加上切削过程中的挤压作用，所以能获得较高的 加工精度(IT6～IT8)和较好的表面质量(粗糙度Ra1.6～０.４um)。
),也可用于加工攻丝、绞孔、拉孔、镗孔、磨孔的预制孔。 1)麻花钻的构造 麻花钻一般用高速钢制造,其工作部分经热处理 淬硬至62HRC~65HRC。标准麻花钻由三个 部分组成(图7(a))。 尾部——是钻头的夹持部分，用于与机床连接，并传递扭矩和轴 向力。按麻花钻直径的大小，分为直柄(一般用于直径小于12mm的 钻头,传递扭矩较小)和锥柄(用于直径大于12mm的钻头,锥柄顶部是 扁尾,起传递转矩作用)。
图13 工件的夹持方法 a) 手虎钳；b) 机床用平口虎钳夹持；c) V形架夹持； d)压板螺栓夹持
§3 钻削过程及控制
1.切削用量的选择 钻孔切削用量是指钻头的切削速度、进
给量和切削深度的总称。切削用量越大，单位时间内切除金属越 多，生产效率越高。由于切削用量受到钻床功率、钻头强度、钻头 耐用度、工件精度等许多因素的限制不能任意提高，因此，合理的 选择切削用量就显得十分重要。 选择切削用量的原则：首先选取尽可能大的切削深度；其次根 钻床动力和刚性限制或孔表面粗糙度的要求，选取尽可能大的进给 量；最后利用切削用量手册选取或用公式计算出合适的切削速度。
后角 ——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。标准麻花钻的后角(最外缘处)为 8 ~ 20 ,大直径钻头 取小值,小直径取大值。 由于标准麻花钻在结构存在着很多问题，如切削刃过长、切 屑较宽、前角变化大、排屑不畅、横刃部分切削条件很差等，因 此，在使用时常常要进行修磨，以改变标准麻花钻切削部分的几 何形状，改善其切削条件，提高钻头的切削性能。例如，将钻头 磨成双重顶角，或将横刃磨短并增大横刃前角，或将两条主切削 刃磨成圆弧刃或在钻头上开分屑槽(如群钻)等,都可大大改善钻头 的切削效能,提高加工质量和钻头耐用度。
头的强度和散热条件，使钻头的磨损加剧。因此标准麻花钻的 18 ~ 30 ，小直径钻头螺旋角较小。 顶角2 和主偏角 k ——钻头的顶角(又叫锋角)为两主切削刃 在与其平行的轴向平面上的投影之间的夹角(图7(b))。标准麻花 钻的 2 118 2 ，主切削刃是直线。 钻头的顶角 2 直接决定了主偏角 k 的大小，且 k 因 此一般用顶角代替主偏角来分析问题。 前角 0 —在正交平面内测量的前刀面与基面的夹角。主切削 刃上各处的前角也不相同(由外缘向中心逐渐减小)。对于标准麻 花钻，前角由外缘处的 30 逐渐变为钻心处的 30 ，故靠近中 心处的切削条件很差。
(2)扩孔钻 扩孔钻是用于对已钻孔进一步加工,以提高孔的加 工质量的刀具。其加工精度可达IT10~IT11，表面粗糙度可达 Ra 6.3 ~ 3.2m 。扩孔可作为要求不高的孔的最终加工，也可以作 为精加工(如绞孔)前的预加工,扩孔加工余量为0.5mm~4mm。 一般用麻花钻作为扩孔钻。在扩孔精度要求较高或生产批量 较大时，还采用专用扩孔钻扩孔。扩孔钻与麻花钻相似，所不同 的是它有3~4条切削刃，但无横刃，其顶端是平的，螺旋槽较浅， 故钻芯粗实、刚性，不易变形，导向性能好。扩孔钻切削平稳， 可大大提高切削效率和加工质量。 扩孔钻的主要类型有两种，即整体式扩孔钻和套式扩孔钻(图8) 其中套式扩孔钻适用于加工大直径孔的扩孔加工。
立钻与台钻相比，立钻刚性好、功率大，因而允许采用 较高的切削用量，生产效率较高， 加工精度也较高。立钻主轴的转 速和走刀量变化范围大，而且可 以自动走刀，因此可适应不同的 刀具进行钻孔、扩孔、锪孔、绞 孔、攻螺纹等多种加工。立钻适 用于单件、小批量生产的中、小 型零件的加工。
图4 立式钻床
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(3) 摇臂钻床(图5) 这类钻床结构完善,它有一个能绕立柱旋 转的摇臂,摇臂带动主轴箱可沿立柱 垂直移动,同时主轴箱还能在摇臂上 作横向移动。由于结构上的这些特 点，操作是能很方便地调整刀具位 置以对准被加工孔的中心，而无需 移动工件来进行加工。此外，主轴 转速范围和进给量范围很大，因此 适用于笨重、大工件及多孔工件的 加工。
绞孔加工余量为0.05~0.2mm(直径方向)。 绞刀分为手用绞刀和机用绞刀两类。手用绞刀又分为整体式 和可调整式两种，机用绞刀分为带柄和套式两种。加工锥孔用的 绞刀称为锥度绞刀(图9)。绞刀的基本结构如图(10)所示,它有柄部、 颈部和工作部分组成，工作部分包括切削部分和校准部分。切削 部分用于切除加工余量；校准部分起导向、校准与修光作用。校 准部分的作用又分为圆柱部分和倒锥部分。圆柱部分保证加工孔 径的精度和表面粗糙度要求；倒锥部分的作用是减小绞刀与孔壁 的摩擦和避免孔径扩大等现象。
各种零件上的孔加工，一小部分是由车、镗、铣等机床完成外， 很大一部分是由钻床和钻孔工具完成的。 用钻头在实心工件上加工孔叫钻孔。 一般情况下，孔加工刀具(钻头)应同时完 成两个运动(如图1所示)：
1、主运动
即刀具绕轴线的旋转运动(切削运动)。
2、进给运动
即刀具沿着轴线方向对着工件的直线运动。
图1 钻孔时钻头的运动
（4） 手电钻(图6) 手电钻主要用于钻直径12mm以下的孔，
其常用于不便使用钻床钻孔的场合。手电钻的电源有220V和 380V两种。由于手电钻携带方便、操作简单、使用灵活，所 以其应用比较广泛。
2.孔加工刀具 孔加工刀具按其用途一般分为两大类:一类
是从实体材料上加工出孔的刀具,如麻花钻、中心钻及深孔钻等； 另一类是对已有孔进行再加工的刀具，如扩孔钻、绞刀、锪刀等。 (1)麻花钻 麻花钻是一种形状较复杂的双刃钻孔或扩孔的标准刀 具。一般用于孔的粗加工(IT11以下精度,表面粗糙度Ra 25 ~ 6.3m
钻削加工知识培训
张喜堂
二OO七年九月
主要内容
§1 §2 §3 §4 概述 钻削工艺装备 钻削过程及控制 钻削加工质量分析与控制
§1 概述
人类认识和使用钻头的历史可以上溯到 史前时代。燧人氏“钻木取火”所使用的石 钻可以看作最原始的钻头。现代工业加工中 广泛使用的麻花钻(俗称钻头)，是一种形状 复杂的实工件孔加工刀具，诞生于一百多年 前。现在，全世界每年消耗的各类钻头数以 亿计。据统计，在美国的汽车制造业，机械 加工中钻孔工序的比重约占50%；而在飞机 制造业，钻孔工序所占的比重则更高。尽管 钻头的使用如此广泛，但众所周知，钻削加 工也是最复杂的机械加工方法之一。
9图8
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(4) 锪刀 锪孔是用锪钻对工件上的已有孔进行孔口形面的加 工,其目的是为保证孔端面与孔中心线的垂直度,以便使与孔连 接的零件位置正确,连接可靠。常用的锪孔工具有柱形锪钻(锪 柱孔),锥形锪钻(锪锥孔)和端面锪钻(锪端面)三种图(11)。
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圆柱形埋头锪钻的端刃起切削作用,其周刃作为副切削刃起 修光作用,为保证原有孔与埋头孔同心,锪钻前端带有导柱与已有 孔配合使用起定心作用。导柱和锪钻本体可制成整体也可分开制 造，然后装配成一体。 75 90 锥形锪钻用来锪圆锥形沉头孔。锪钻顶角有 60 、 、 和120 等四种，其中以顶角为 90 的锪钻应用最为广泛。 端面锪钻用来锪与空垂直的孔口端面。
(2) 工件夹具 加工工件时,应根据钻孔直径和工件形状来合 理使用工件夹具。装夹工件要牢固可靠，但又不能将工件夹得过 紧而损伤工件或使工件变形影响钻孔质量。常用的夹具有手虎 钳、机床用平口虎钳、V形架和压板等。 对于薄壁工件和小工件，常用手虎钳夹持(图13(a));机床用平 口虎钳用于中小型平整工件的夹持(图13(b));对于轴或套筒类工件 可用V形架夹持(图13(c))并和压板配合使用;对不适于用虎钳夹紧 的工件或要钻大直径孔的工件,可用压板、螺栓直接固定在钻床 工作台(图13(d))。 在成批和大量生产中应设计钻模夹具，这可省去画线工作， 大大的提高生产效率，另外钻孔精度和表面质量都有所提高。
图7 麻花钻的组成和切削部分
前刀面—切屑流过的表面； 主后刀面—与工件过度表面(孔底)相对的端部两曲面; 副后刀面—与工件已加工表面(孔壁)相对的两条棱边曲面; 主切削刃—前刀面与主后刀面的交线； 副切削刃—前刀面与副后刀面的交线； 横刃—两后刀面在钻心处的交线。 2) 麻花钻的主要几何参数 螺旋角 —钻头螺旋槽最外缘处螺旋线的切线与钻头轴线 间的夹角(图 7(b))。麻花钻主切削刃上不同半径处的螺旋角不 同，即螺旋角从外缘到钻心逐渐减小。螺旋角实际上就是钻头 假定工作平面内的前角。因此，较大的螺旋角，使钻头的前角 增大，使切削轻快，排屑也较容易。但螺旋角越大，会消弱钻