钻孔、扩孔、锪孔与铰孔

第5章钻孔、扩孔、锪孔与铰孔5.1钻孔与钻头5.1.1钻孔钻孔是指用钻头在实体材料上加工出孔的方法。1.钻削运动钻孔时，钻头与工件之间的相对运动称为钻削运动。钻削运动由如下两种运动构成:（1）主运动钻孔时，钻头装在钻床主轴（或其他机械）上所做的旋转运动称为主运动。（2）进给运动钻头沿轴线方向的移动称为进给运动。2.钻削特点钻削时，钻头是在半封闭的状态下进行切削的，转速高，切削用量大，排屑又很困难，因此钻削具有如下特点:（1）摩擦较严重，需要较大的钻削力。（2）产生的热量多，而传热、散热困难，因此切削温度较高。（3）钻头高速旋转以及由此而产生的较高切削温度，易造成钻头严重磨损。（4）钻削时的挤压和摩擦容易产生孔壁的冷作硬化现象，给下道工序加工增加困难。（5）钻头细而长，刚性差，钻削时容易产生振动及引偏。（6）加工精度低，尺寸精度只能达到IT10～IT11，表面粗糙度值只能达到Ra25～100μm。5.1.2麻花钻1.组成麻花钻直径大于6～8mm时，常制成焊接式。其工作部分的材料一般用高速钢（W18Cr4V或W6Mo5Cr4V2）制成，淬火后的硬度可达62～68HRC。其柄部的材料一般采用45钢。麻花钻由柄部、颈部和工作部分组成。麻花钻的组成1.组成柄部是钻头的夹持部分，用来定心和传递动力，有锥柄和直柄两种。一般直径小于13mm的钻头做成直柄;直径大于13mm的钻头做成锥柄，因为锥柄可传递较大扭矩。颈部是为磨制钻头时供砂轮退刀用的，钻头的规格、材料和商标一般也刻印在颈部。麻花钻的工作部分又分为切削部分和导向部分。标准麻花钻的切削部分由五刃（两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃）和六面（两个前刀面、两个后刀面和两个副后刀面）组成。麻花钻切削部分的组成麻花钻切削部分的组成3.标准麻花钻头的缺点（1）横刃较长，横刃处前角为负值，在切削中横刃处于挤刮状态，会产生很大的轴向力，容易发生抖动，定心不准。根据试验，钻削时50%的轴向力和15%的扭矩是由横刃产生的，这是钻削中产生切削热的主要原因。（2）主切削刃上各点的前角大小不一样，致使各点切削性能不同。（3）钻头的棱边较宽，副后角为零，靠近切削部分的棱边与孔壁的摩擦比较严重，容易发热和磨损。3.标准麻花钻头的缺点（4）主切削刃外缘处的刀尖角较小，前角很大，刀齿薄弱，而此处的切削速度却最高，故产生的切削热最多，磨损极为严重。（5）主切削刃长，而且全宽参加切削，各点切屑流出速度的大小和方向都相差很大，会增加切屑变形，所以切屑卷曲成很宽的螺旋卷，容易堵塞容屑槽，致使排屑困难。4.标准麻花钻的修磨（1）修磨横刃修磨后横刃的长度为原来的1/5～1/3，以减小轴向力和挤刮现象，提高钻头的定心作用和切削性能。标准麻花钻的修磨（2）修磨主切削刃修磨主切削刃，主要是磨出二重顶角。延长钻头寿命，减少孔壁的残留面积，降低孔的表面粗糙度值。标准麻花钻的修磨（3）修磨棱边在靠近主切削刃的一段棱边上磨出副后角α′o=6°～8°，保留棱边宽度为原来的1/3～1/2，以减少对孔壁的摩擦，提高钻头的寿命。标准麻花钻的修磨（4）修磨前刀面修磨主切削刃和副切削刃交角处的前刀面，磨去一块，如图中阴影部位所示，这样可提高钻头强度。钻削黄铜时，还可避免切削刃过分锋利而引起扎刀现象。标准麻花钻的修磨（5）修磨分屑槽在两个后刀面上磨出几条相互错开的分屑槽，使切屑变窄，以利于排屑。直径大于15mm的钻头都要磨出。若有的钻头在制造时后刀面上已有分屑槽，那就不必再开槽。5.1.3硬质合金钻头硬质合金钻头有整体式和镶嵌式。直径较小的常做成整体式;直径较大的常做成镶嵌式，它是在钻头切削部分嵌焊硬质合金刀片硬质合金刀片的材料是YG8或YT2。5.1.4群钻群钻是利用标准麻花钻头合理刃磨而成的生产率和加工精度较高、适应性强、寿命长的新型钻头。群钻主要用来钻削碳钢和各种合金钢。群钻是把标准麻花钻的切削部分磨出两条对称的月牙槽，形成圆弧刃，并在横刃和钻心处经修磨形成两条内直刃。这样，加上横刃和原来的两条外直刃，就将标准麻花钻的“一尖三刃”磨成了“三尖七刃”群钻群钻特点：三尖七刃锐当先，月牙弧槽分两边。一侧外刃开屑槽，横刃磨低窄又尖。5.1.4群钻•5.1.5钻削用量及其选择1.钻削用量钻削用量包括三要素：切削速度vc、进给量f切削深度ap（1）切削速度vc指钻削时钻头切削刃上最大直径处的线速度，可由下式计算:vc=πDn/1000m/min式中D———钻头直径，mm;n———钻头转速，r/min。1.钻削用量（2）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的距离，单位为mm/r。（3）切削深度ap指已加工表面与待加工表面之间的垂直距离，即一次走刀所能切下的金属层厚度，ap=D/2，单位为mm。2.钻削用量的选择（1）选择原则钻削用量选择的目的，首先是在保证钻头加工精度和表面粗糙度的要求以及保证钻头有合理的使用寿命的前提下，使生产率最高;不允许超过机床的功率和机床、刀具、夹具等的强度和刚度的承受范围。钻削时，由于背吃刀量已由钻头直径决定，所以只需选择切削速度和进给量。2.钻削用量的选择钻孔时选择钻削用量的基本原则是在允许范围内，尽量先选择较大的进给量f，当f的选择受到表面粗糙度和钻头刚性的限制时，再考虑选择较大的切削速度vc。①切削深度直径小于30mm的孔一次钻出;直径为30～80mm的孔可分两次钻削，先用（0.5～0.7）D（D为要求加工的孔径）的钻头钻底孔，然后用直径为D的钻头将孔扩大。2.钻削用量的选择②进给量孔的精度要求较高且表面粗糙度值较小时，应选择较小的进给量;钻较深孔、钻头较长以及钻头刚性、强度较差时，也应选择较小的进给量。③钻削速度当钻头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。孔较深时，取较小的切削速度。5.1.6钻孔方法钳工钻孔方法与生产规模有关。当需要大批生产时，要借助于夹具来保证加工位置的正确;当需要小批生产和单件生产时，则要借助于划线来保证其加工位置的正确。1.一般工件的加工钻孔前应把孔中心的样冲眼用样冲再冲大一些，使钻头的横刃预先落入样冲眼的锥坑中，这样钻孔时钻头不易偏离孔的中心。5.1.6钻孔方法（1）起钻钻孔时，应把钻头对准钻孔的中心，然后启动主轴，待转速正常后，手摇进给手柄，慢慢地起钻，钻出一个浅坑，这时观察钻孔位置是否正确，如钻出的锥坑与所划的钻孔圆周线不同心，应及时借正。（2）借正如钻出的锥坑与所划的钻孔圆周线偏位较少，可移动工件（在起钻的同时用力将工件向偏位的反方向推移）或移动钻床主轴（摇臂钻床钻孔时）来借正;如偏位较多，可在借正方向打上几个样冲眼或用油槽錾錾出几条槽。5.1.6钻孔方法（3）限位钻不通孔时，可按所需钻孔深度调整钻床挡块限位，当所需孔深度要求不高时，也可用表尺限位。（4）排屑钻深孔时，若钻头钻进深度达到直径的3倍，钻头就要退出排屑一次，以后每钻进一定深度，钻头就要退出排屑一次。应防止连续钻进，使切屑堵塞在钻头的螺旋槽内而折断钻头。（5）手动进给通孔将要钻穿时，必须减小进给量，如果采用自动进给，则应改为手动进给。5.1.7钻孔时的冷却和润滑钻孔时，由于加工零件的材料和加工要求不同，所用切削液的种类和作用就不同。钻孔一般属于粗加工，又是半封闭状态加工，摩擦严重，散热困难，加切削液的目的应以冷却为主。5.2扩孔与扩孔钻5.2.1扩孔扩孔是用扩孔钻对工件上已有孔进行扩大的加工方法。5.2.2扩孔钻由于扩孔切削条件大大改善，所以扩孔钻的结构与麻花钻相比有较大不同。如图所示为扩孔钻工作部分的结构简图，其结构特点如下:（1）由于中心不切削，没有横刃，切削刃只做成靠边缘的一段。（2）由于扩孔产生的切屑体积小，不需大容屑槽，扩孔钻可以加粗钻芯，提高刚度，工作平稳。（3）由于容屑槽较小，扩孔钻可做出较多刀齿，增强导向作用。一般整体式扩孔钻为3～4齿。（4）由于切削深度较小，切削角度可取较大值，使切削省力。5.3锪孔与锪钻锪孔是用锪钻刮平孔的端面或切出沉孔的加工方法5.4铰孔与铰刀用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和降低表面粗糙度的加工方法称为铰孔。由于铰刀的刀齿数量多，切削余量小，切削阻力小，导向性好，加工精度高。一般尺寸精度可达IT7～IT9级，表面粗糙度值可达Ra0.8～3.2μm。铰刀5.4.1铰刀的种类和特点按使用方式可分为手用铰刀机用铰刀按铰刀结构可分为整体式铰刀套式铰刀可调节式铰刀按铰刀切削部分材料可分为高速钢铰刀硬质合金铰刀按铰刀用途可分为圆柱铰刀锥度铰刀5.4.2铰削用量铰削用量包括铰削余量、切削速度和进给量。1.铰削余量铰削余量是指上道工序（钻孔或扩孔）完成后留下的直径方向的加工余量。铰削余量不宜过大，否则会使刀齿切削负荷和变形增大，切削热增加，使铰刀的直径胀大，加工孔径扩大，被加工表面呈撕裂状态，致使尺寸精度降低，表面粗糙度值增大，同时加剧铰刀磨损。铰削余量也不宜太小，否则上道工序的残留变形难以纠正，原有刀痕不能去除，铰削质量达不到要求。5.4.4铰孔时的冷却和润滑铰削的切屑细碎，易黏附在刀刃上，甚至挤在孔壁与铰刀之间，从而刮伤加工表面，使孔径扩大。铰削时必须用适当的切削液冲掉切屑，减少摩擦，降低工件和铰刀的温度，防止产生积屑瘤。