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项目五孔加工知识目标了解麻花钻的组成及作用。明确切削部分的各种参数及对切削的影响。掌握钻削用量的选择方法。了解群钻的结构特点。技能目标掌握麻花钻的刃磨方法。掌握各种孔的钻削加工方法。掌握钻削时切削液的选择方法。掌握扩孔、铰孔、锪孔的方法并能正确选择刀具。任务一钻孔用钻头在实体材料上加工圆孔的方法称为钻孔。钻孔时，工件固定，钻头安装在钻床主轴上做旋转运动，称为主运动，钻头沿轴线方向移动称为进给运动。钻削的运动如图5.1所示。ν—主运动ƒ—进给运动图5.1钻削运动一、钻头1．麻花钻（1）麻花钻的组成麻花钻主要由工作部分、颈部和柄部组成。它一般用高速钢（W18Cr4V）制成，淬火后硬度为62～68HRC，如图5.2所示。图5.2麻花钻的组成标准麻花钻的切削部分由两条主切削刃、两条副切削刃、一条横刃和两个前刀面、两个后刀面、两个副后刀面组成。图5.3麻花钻切削部分构成（2）麻花钻的辅助平面图5.4麻花钻的辅助平面（3）麻花钻切削部分的几何角度（4）麻花钻结构上的缺陷（5）麻花钻的刃磨要点2．群钻群钻是用标准麻花钻头经刃磨而成的高加工精度、高生产率、高寿命、适应性强的新型钻头。（1）标准群钻标准群钻主要是用来钻削碳钢和各种合金钢的。其结构特点为：三尖七刃、两种槽。三尖是由于在后刀面上磨出了月牙槽，使主切削刃形成三个尖；七刃是两条外刃、两条内刃、两条圆弧刃和一条横刃；两种槽是月牙槽和单面分屑槽。图5.11标准群钻（2）其他群钻①钻薄板群钻：在薄板上钻孔时，因麻花钻钻尖高，当钻尖钻穿薄板时钻头立刻失去定心作用，轴向力也同时减小，使孔不圆，孔口毛边很大，甚至扎刀或折断钻头，所以不能使用麻花钻。②钻铸铁群钻：由于铸铁较脆，钻削时切屑呈崩碎状，挤压在钻头后刀面、棱边与孔壁之间，不易排屑，易产生摩擦，使钻头磨损。③钻青铜或黄铜群钻：青铜或黄铜的硬度较低，切削阻力小，用标准麻花钻钻削时，易产生“扎刀”现象。二、钻削用量1．钻削用量组成钻削用量包括切削速度、进给量和切削深度三要素。（1）切削速度（）：指钻孔时钻头外缘上一点的线速度。其计算公式为ν=Dn/1000(m/min)式中，D──钻头直径（mm）；n──钻床主轴转速（r/min）。（2）钻削时的进给量（ƒ）：主轴每转一转，钻头沿轴线的相对移动量，单位是mm/r。（3）切削深度（p）：指已加工表面与待加工表面之间的垂直距离，对钻削而言，p=D/2mm。2．钻削用量的选择（1）钻削用量的选择原则选择钻削用量的目的，是在保证加工精度和表面粗糙度及刀具合理使用寿命的前提下，使生产率得到提高。（2）钻削用量的选择方法①钻削速度的选择：钻削速度对钻头的寿命影响较大，应选取一个合理的数值，在实际应用中，钻削速度往往按经验数值选取，见表5.1，而将选定的钻削速度换算为钻床转速n。n = 1000ν/D（r/min）。钻削材料钻削速度/（m/min）钻削材料钻削速度/（m/min）铸铁12～30合金钢10～18中碳钢12～22铜合金30～60表5.1标准麻花钻的钻削速度②进给量的选择：孔的表面粗糙度要求较小和精度要求较高时，应选择较小的进给量；钻孔较深、钻头较长时，也应选择较小的进给量。常用标准麻花钻的进给量数值见表5.2。钻头直径D/mm＜33～66～1212～25＞25进给量ƒ/（mm/r）0.025～0.050.05～0.10.1～0.180.18～0.380.38～0.62表5.2标准麻花钻的进给量三、钻孔方法1．钻头的拆装（1）直柄麻花钻的拆装（2）锥柄麻花钻的拆装图5.15用钻夹头夹持（a）（b）（c）图5.16锥柄钻头的拆装及锥套用法2．工件的装夹工件在钻孔时，为保证钻孔的质量和安全，应根据工件的不同形状和切削力的大小，采用不同的装夹方法。（1）外形平整的工件可用平口钳装夹，如图5.17（a）所示。图5.17工件的装夹方法注意事项：①装夹时，应使工件表面与钻头轴线垂直。②钻孔直径小于12mm时，平口钳可以不固定，钻大于12mm的孔时，必须将平口钳固定。③用平口钳夹持工件钻通孔时，工件底部应垫上垫铁，空出钻孔部位，以免钻坏平口钳。（2）对于圆柱形工件，可用V形铁进行装夹[图5.17（b）]。但钻头轴心线必须与V形铁的对称平面垂直，避免出现钻孔不对称的现象。（3）较大工件且钻孔直径在12mm以上时，可用压板夹持的方法进行钻孔[图5.17（c）]。在使用压板装夹工件时应注意：①压板厚度与锁紧螺栓直径的比例应适当，不要造成压板弯曲变形而影响夹紧力；②锁紧螺栓应尽量靠近工件，垫铁高度应略超过工件夹紧表面，以保证对工件有较大的夹紧力，并可避免工件在夹紧过程中产生移动；③当夹紧表面为已加工表面时，应添加衬垫，防止压出印痕。（4）对于加工基准在侧面的工件，可用角铁进行装夹[图5.17（d）]。由于此时的轴向钻削力作用在角铁安装平面以外，因此角铁必须固定在钻床工作台上。（5）在薄板或小型工件上钻小孔，可将工件放在定位块上，用手虎钳夹持，如图5.17（e）所示。（6）在圆柱形工件端面钻孔，可用三爪自定心卡盘进行装夹，如图5.17（f）所示。3．钻孔方法（1）起钻钻孔前，应在工件钻孔中心位置用样冲冲出样冲眼，以利找正。钻孔时，先使钻头对准钻孔中心轻钻出一个浅坑，观察钻孔位置是否正确，如有误差，及时校正，使浅坑与中心同轴。借正方法：如位置偏差较小，可在起钻同时用力将工件向偏移的反方向推移，逐步借正；当位置偏差较大时，可在借正方向打上几个样冲眼或錾出几条槽（图5.18），以减少此处的钻削阻力，达到借正的目的。图5.18用錾槽来纠正钻偏的孔（2）手进给操作当起钻达到钻孔位置要求后，即可进行钻孔。①进给时用力不可太大，以防钻头弯曲，使钻孔轴线歪斜；②钻深孔或小直径孔时，进给力要小，并经常退钻排屑，防止切屑阻塞而折断钻头；③孔将钻通时，进给力必须减小，以免进给力突然过大，造成钻头折断，或使工件随钻头转动造成事故。（3）钻孔时的切削液钻孔时应加注足够的切削液，以达到钻头散热，减少摩擦，消除积屑瘤，降低切削阻力，提高钻头寿命，改善孔的表面质量的目的。一般钻钢件时用3％～5％的乳化液；钻铸铁时，可以不加或用煤油进行冷却润滑。4．钻孔时常见缺陷分析出现的问题产生的原因孔径大于规定尺寸1．钻头两切削刃长度不等，高低不一致2．钻床主轴径向偏摆或工作台未锁紧有松动3．钻头本身弯曲或装夹不好，使钻头有过大的径向圆跳动现象孔壁表面粗糙1．钻头两切削刃不锋利2．进给量太大3．切屑堵塞在螺旋槽内，擦伤孔壁4．切削液供应量不足或选用不当孔位超差1．工件划线不正确2．钻头横刃太长定心不准3．起钻过偏而没有校正孔的轴线歪斜1．钻孔平面与钻床主轴不垂直2．工件装夹不牢，钻孔时产生歪斜3．工件表面有气孔、砂眼4．进给量过大，使钻头产生变形孔不圆1．钻头两切削刃不对称2．钻头后角过大钻头寿命低或折断1．钻头磨损还继续使用2．切削用量选择过大3．钻孔时没有及时退屑，使切屑阻塞在钻头螺旋槽内4．工件未夹紧，钻孔时产生松动5．孔将钻通时没有减小进给量6．切削液供给不足表5.3钻孔中常见缺陷分析四、钻孔的安全文明生产（1）钻孔前，清理好工作场地，检查钻床安全设施是否齐备，润滑状况是否正常。（2）扎紧衣袖，戴好工作帽，严禁戴手套操作钻床。（3）开动钻床前，检查钻夹头钥匙或斜铁是否插在钻床主轴上。（4）工件应装夹牢固，不能用手扶持工件钻孔。（5）清除切屑时不能用嘴吹、手拉，要用毛刷清扫，缠绕在钻头上的长切屑，应停车用铁钩去除。（6）停车时应让主轴自然停止，严禁用手制动。（7）严禁在开车状态下测量工件或变换主轴转速。（8）清洁钻床或加注润滑油时应切断电源。任务二扩孔用扩孔工具将工件上已加工孔径扩大的操作称为扩孔。扩孔具有切削阻力小；产生的切屑小、排屑容易；避免了横刃切削所引起的不良影响的特点。扩孔公差可达IT9～IT10级，表面粗糙度可达Ra3.2µm。因此，扩孔常作为孔的半精加工和铰孔前的预加工。一、扩孔钻1．扩孔钻的种类扩孔钻按刀体结构可分为整体式和镶片式两种；按装夹方式可分为直柄、锥柄和套式三种，如图5.22所示。图5.22部分扩孔钻的结构2．扩孔钻的结构特点由于扩孔条件的改善，扩孔钻与麻花钻存在较大的不同（图5.23）。（1）由于扩孔钻中心不切削，因此没有横刃，切削刃只有外缘处的一小段。（2）钻心较粗，可以提高刚性，使切削更加平稳。图5.23扩孔钻的工作部分（3）因扩孔产生的切屑体积小，容屑槽也浅，因此扩孔钻可做成多刀齿，以增强导向作用。（4）扩孔时切削深度小，切削角度可取较大值，使切削省力。二、扩孔练习用扩孔钻扩孔时，必须选择合适的预钻孔直径和切削用量。一般预钻孔直径为扩孔直径的0.9倍，进给量为钻孔的1.5～2倍，切削速度为钻孔的1/2。扩孔练习可根据实际情况，选择钻孔练习件进行。任务三铰孔用铰刀从工件孔壁上切除微量的金属层，以提高孔的尺寸精度和降低表面粗糙度的加工方法称为铰孔。铰孔属于对孔的精加工，一般铰孔的尺寸公差可达到IT7～IT9级，表面粗糙度可达Ra1.6µm。一、铰刀的种类及结构特点1．铰刀的种类铰刀按刀体结构可分为整体式铰刀、焊接式铰刀、镶齿式铰刀和装配可调铰刀；按外形可分为圆柱铰刀和圆锥铰刀；按使用场合可分为手用铰刀和机用铰刀；按刀齿形式可分为直齿铰刀和螺旋齿铰刀；按柄部形状可分为直柄铰刀和锥柄铰刀（图5.24）。图5.24部分铰刀的形状2．铰刀的结构特点铰刀由柄部、颈部和工作部分组成。（1）柄部柄部是用来装夹、传递扭矩和进给力的部分，有直柄和锥柄两种。（2）颈部颈部是磨制铰刀时供砂轮退刀用的，同时也是刻制商标和规格的地方。（3）工作部分工作部分又分为切削部分和校准部分。①切削部分：在切削部分磨有切削锥角2。切削锥角决定铰刀切削部分的长度，对切削时进给力的大小、铰削质量和铰刀寿命也有较大的影响。一般手用铰刀的=30′～1°30′，以提高定心作用，减小进给力。机用铰刀铰削碳钢及塑性材料通孔时，取=15°；铰削铸铁及脆性材料时，取=3°～5°；铰不通孔时，取=45°。②校准部分：校准部分主要用来导向和校准铰孔的尺寸，也是铰刀磨损后的备磨部分。③铰刀齿数一般为6～16齿，可使铰刀切削平稳、导向性好。为克服铰孔时出现的周期性振纹，手用铰刀采用不等距分布刀齿。3．可调节手用铰刀普通铰刀主要用来铰削标准系列的孔。在单件生产和修配工作中，经常需要铰削非标准的孔，此时采用可调节手用铰刀（图5.25），通过调节两端的螺母，使楔形刀片沿刀体上的斜底槽移动，以改变铰刀的直径尺寸。图5.25可调节手用铰刀二、铰削用量1．铰削余量铰削余量是指上道工序（钻孔或扩孔）留下的直径方向上的加工余量。铰削余量不宜过大，因为铰削余量过大，会使铰刀刀齿负荷增加，加大切削变形，使工件被加工表面产生撕裂纹，降低尺寸精度，增大表面粗糙度数值，同时也会加速铰刀的磨损。但铰削余量也不宜过小，否则，上道工序残留的变形难以纠正，无法保证铰削质量。铰刀直径/mm＜88～2021～3233～5051～70铰削余量/mm0.10.15～0.250.25～0.30.35～0.50.5～0.8表5.4铰削余量的选用2．机铰切削用量机铰切削用量包括切削速度和进给量。当采用机动铰孔时，应选择适当的切削用量。铰削钢材时，切削速度应小于8m/min，进给量控制在0.4mm/r；铰削铸铁材料时，切削速度应小于10m/min，进给量控制在0.8mm/r。三、铰孔时切削液的选用工件材料切削液钢材1．10％～20％乳化液2．铰孔精度要求较高时，采用30％菜油加70％乳化液3．高精度铰孔时，用菜油、柴油、猪铸铁1．可以不用2．煤油，但会引起孔径缩小，最大收缩量可达0.02～0.04mm3．低浓度乳化液铜1．2号锭子油2．菜油铝1．2号锭子油2．2号锭子油与蓖麻油的混合油3．煤油与菜油的混合油表5.5铰孔时切削液的选用四、铰孔方法铰孔的方法分为手动铰孔和机动铰孔两种。1．铰刀的选用铰孔时，首先要使铰刀的直径规格与所铰孔相符合，其次还要确定铰刀的公差等级。标准铰刀的公差等级分为h7