钻床

第一节金属切削机床第三章机械加工工艺装备二、典型机床的加工工艺范围二教学内容（一）（二）车床(lathe)（三）（四）铣床(Millingmachines)钻床与镗床齿形加工机床三、典型机床的加工工艺范围（五）（六）磨床(Grindingmachines)其他机床教学要求：掌握典型机床（车床、铣床、钻床、镗床、磨床等）加工工艺范围、结构组成和选用。教学要求三、典型机床的加工工艺范围教学重点教学重点：典型机床（车床、铣床、钻床、镗床、磨床等）的选用。三、典型机床的加工工艺范围1.钻床(Drillingmachines)（三）钻床与镗床钻床用于加工直径不大、精度要求不高的孔。加工精度一般为IT10～IT13，粗糙度为10～20μm。主运动：刀具的旋转运动；进给运动：刀具沿轴向的移动。钻床a）钻孔b）扩孔c）铰孔d）攻螺纹钻床的工艺范围钻床e）、f）锪沉头孔g）锪端面钻床钻床的工艺范围钻床的类型钻床立式钻(Drillingmachines,vertical)摇臂钻床(Drillingmachines,radial)台式钻床数控钻床组合钻床深孔钻床钻床特点1）工件直接或通过夹具安装在工作台上；2）工作台和变速箱都可沿立柱上下调整；3）每加工一个工件，刀具与孔的中心都要对准。（1）立式钻床1—工作台2—主轴3—主轴箱4—立柱5—进给操纵手柄钻床（1）立式钻床工艺范围适用于单件、小批生产中加工中小型零件。钻床可调式多轴立式钻床主轴箱上装有若干主轴，主轴在水平面内的位置可根据被加工件上孔的位置进行调整加工时，主轴箱带着全部主轴沿立柱导轨垂直进给，对工件上多孔同时加工。常采用液压进给，并可实现半自动工作循环。能较灵活地适应工件的变化，且采用多刀切削，生产效率高，常用于成批生产中。钻床（2）摇臂钻床1-底座2-立柱3-摇臂4-主轴箱5-主轴6-工作台特点：1）摇臂绕立柱回转和升降；2）主轴箱在摇臂上做水平移动；3）工件在底座或工作台上安装固定；4）调整摇臂和主轴箱的位置来对正被加工孔的中心。钻床（2）摇臂钻床工艺范围用于大、中型零件的加工。钻床（3）台式钻床台式钻床是一种放在工作台上的小型立式钻床，简称台钻。主要用于小型零件上直径在φ16mm以下小孔的加工。台钻通常采用手动进给，自动化程度较低，结构简单、重量轻、使用方便。钻床（4）数控钻床1）加工时，工件不移动；2）采用点位控制，减少定位时间；3）具有X、Y坐标控制功能，操作方便、位置精确；工艺范围用来加工有位置精度要求的孔和孔系。特点钻床数控钻床中心钻床（5）组合钻床钻床（6）深孔钻床深孔钻床是专门化机床，专门用于加工深孔，例如加工枪管、炮筒和机床主轴等零件的深孔。钻床钻削工具钻头一、麻花钻的结构1、麻花钻组成由柄部、颈部、工作部分组成。柄部包括钻柄和颈部，钻柄供装夹用。工作部分又分为切削部分和导向部分。导向部分在钻孔时起引导钻头方向和修光孔壁的作用，同时还是切削部分的备磨部分。一、麻花钻的结构2、麻花钻的结构参数（1）直径d（2）直径倒锥（3）钻芯直径d0（4）螺旋角ω)(tan2tanrrLrxxx上式表明：钻头越靠近中心处螺旋角越小。增大螺旋角使前角增大，有利于排屑，使切削轻快，但钻头刚性变差。二、麻花钻的几何角度1、钻头角度的参考系增加测量平面：（1）端平面pt（2）中剖面pc（3）柱剖面pz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二、麻花钻的几何角度3、横刃角度分析结论：横刃斜角、顶角钻心后角相互制约……otantan1)180sin(二、麻花钻的几何角度4、主切削刃角度分析钻头切削刃各点的螺旋角、刃倾角、前角主偏角都是不同的，其换算关系详见表7－1。二、麻花钻的几何角度5、几何角度小结2/pda4/dfAD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）2/zff1000/)(dnv2.切削层参数)2/sin(fhD钻削厚度（mm）钻削宽度（mm）公称横截面积／齿（mm2）材料切除率(mm3／min)sin2/dbDdfvndfQc25042第二节钻削原理二、钻削过程特点1.钻削变形特点与切屑形状钻削在半密闭空间内进行，横刃的切削角度不理想，故切削变形较为复杂：1）钻心处切削刃前角为负——刮削挤压，切屑呈粒状并被压碎；2）钻心横刃区域工作后角为负——楔劈挤压，轴向力增加；3）主切削刃各点前角、刃倾角不同——使切屑变形、卷曲、流向也不同，排屑困难；4）钻头刃带无后角——加工塑性材料容易产生积屑瘤。ccccMyMzMMKfdCMc二、钻削过程特点2.钻削力钻头每一切削刃都产生切削力，包括切向力（主切削力）、背向力（径向力）和进给力（轴向力）。当左右切削刃对称时，背向力抵消，最终构成对钻头影响的是进给力Ff与切削转矩Mc。钻削力实验公式：ffffFyFzFFKfdCFf详见表7－3二、钻削过程特点3.钻头磨损特点高速钢钻头磨损的主要原因是相变磨损。外圆周切削速度最高，因此磨损最为严重。钻头磨损的形式主要是后面磨损。二、钻削过程特点3.钻头磨损特点高速钢钻头磨损的主要原因是相变磨损。外圆周切削速度最高，因此磨损最为严重。钻头磨损的形式主要是后面磨损。三、钻削用量选择1、钻头直径2、进给量经验公式估算d)0.02~(0.01f3、钻削速度表7－4高速钢钻头钻削速度加工材料低碳钢中高碳钢合金钢铸钢铝合金铜合金钻削速度/（m/min）25～3020～2515～2020～2540～7020～40第三节钻头的修磨一、修磨横刃1、目的在保持钻尖强度的前提下，尽可能增大钻尖部分的前角、缩短横刃的长度，降低进给力，提高钻尖定心能力。2、两种较好的修磨形式a）加大横刃前角b）磨短横刃并加大前角二、修磨主切削刃——改变刃形或顶角，以增大前角，控制分屑断屑。a)磨出内凹圆弧刃b)磨出双重或多重顶角c)磨出分屑槽三、修磨前面——增大或减小前角，改变前角分布，改变刃倾角。a)磨出倒棱面前面b)磨出倒棱c)磨出卷屑槽d)磨出大前角及正的刃倾角四、修磨后面——增大后角，增大钻槽容屑空间，改善冷却。——以上修磨形式，实际生产中通常同时选择两到三种组合使用。*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：①不能观测到切削情况②切削热不易传散③孔易钻偏斜④刀柄细长、刚度差、易振动*深孔加工刀具必须解决的问题：1）排屑2）冷却、润滑3）导向常用深孔刀具外形结构图a）单刃外排屑小深孔钻b）错齿内排屑深孔钻c）不重磨内排屑深孔钻d）喷吸钻e)外排屑机夹套料钻f）不通孔套料刀g)机夹单刃内排屑深孔镗刀h）小深孔拉铰刀i）深孔滚压头第五节深孔钻一、枪孔钻单刃外排屑小深孔枪钻钻尖相对于钻头轴线有一定的偏移量e，偏移量大约为1/4钻头的直径。排出的切削液经过过滤、冷却后再流回液池，可循环使用.优点：较好的导向性，改善了排屑条件。缺点：生产率不高。一、枪孔钻枪钻受力分析与导向芯柱*切削部分特点：二、错齿内排屑深孔钻（BAT深孔钻）BAT深孔钻BTA深孔钻特点：无横刃、内外切削刃余偏角不等、有钻头偏距切削刃分段、交错排列，保证可靠分屑和断屑，外缘刀片耐磨性好，中心韧性好。三、喷吸钻——BAT深孔钻＋喷吸排屑装置喷吸钻的特点：1）不需要BTA系统的高压输油器及密封装置。不但提高了排屑效果，又改进了工作条件。2）可在车、钻、镗床上使用，操作方便，钻孔效率高。3）由于钻杆内还有一层内管，排屑空间受到限制，较难用于小直径。加工精度略低于BTA钻头。三、喷吸钻1—工件2—夹爪3—中心架4—引导架5—向导管6—支持座7—连接套8—内管9—外管10—钻头三、喷吸钻*配备DF系统的深孔钻第六节钻削方法及特点（补充）3.麻花钻最广泛应用的孔加工工具。适应性较强、成熟的制造工艺及完善的刃磨方法。4.深孔钻孔深与孔径之比大于5～10倍的孔称为深孔。2.中心钻三种结构形式：带护锥中心钻，无护锥中心钻和弧形中心钻（见后图）。1.扁钻使用最早的钻孔工具，结构简单、刚性好、成本低、刃磨方便。三种结构形式：带护锥中心钻图a）无护锥中心钻图b）弧形中心钻图c）a)带护锥中心钻b)无护锥中心钻c)弧形中心钻镗床是用镗刀在工件上加工孔的机床；用于加工尺寸较大，位置精度要求高的孔。2.镗床主运动：镗刀的旋转运动；进给运动：镗刀或工件的直线移动。镗床主要类型卧式镗床坐标镗床镗床1-支架2-后立柱3-工作台4-径向刀架5-平旋盘6-镗轴7-前立柱8-主轴箱9-后尾筒10-床身11-下滑座12-上滑座13-刀座（1）卧式镗床镗床（1）卧式镗床三层工作台部件，实现纵向、横向、垂直方向运动；工作台还可以沿圆导轨绕垂直轴线转动。（1）结构特点镗床b）用平旋盘上的悬伸刀杆镗大直径孔卧式镗床的工艺范围镗床a）镗轴上装悬伸刀杆镗孔c）用平旋盘径向刀架上的车刀车端面卧式镗床的工艺范围镗床d）钻孔f）用后支架支撑长刀杆镗两同轴孔卧式镗床的工艺范围镗床e）镗轴上装端铣刀铣平面g）用平旋盘径向刀架上的车刀车内螺纹卧式镗床的工艺范围镗床h）用装在镗杆上的刀具车内沟槽（1）结构特点具有坐标位置的精密测量装置；工件、刀具能实现精确定位；主要零部件的制造、装配精度高，刚性、抗震性好。（2）坐标镗床1-工作台2-主轴3-主轴箱4-立柱5-滑座6-底座镗床（2）工艺范围加工精密孔（IT5级以上）和位置精度要求高的孔系；完成样板划线，孔距及直线尺寸的测量等工作。（2）坐标镗床1-工作台2-主轴3-主轴箱4-立柱5-滑座6-底座镗床