钻削、铰削、镗削和拉削加工

6.1概述钻削、铰削、镗削和拉削主要用来进行孔的加工。它是用相应机床在加工实体上材料上钻孔和扩大已有孔，并达到一定技术要求的加工方法。孔的分类孔与其他零件相对连接关系分：配合孔、非配合孔孔的几何特征分：通孔、盲孔、阶梯孔、锥孔孔的几何形状分：圆孔、非圆孔孔可以在车、钻、镗、拉、磨床上进行。常用的加工方法有：钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔和磨孔等。6.1.1孔的加工方法6.1概述选择加工方法时，应考虑孔径大小、深度、精度、工件形状、尺寸、重量、材料、生产批量及设备等具体条件。对于精度要求较高的孔，最后还须经珩磨或研磨及滚压等精密加工。6.1.1孔的加工方法6.1概述孔加工刀具多为定尺寸刀具，在加工过程中，刀具磨损造成的形状和尺寸的变化会影响孔的加工精度。孔加工的切削速度不高，因此生产率和加工表面质量较低。刀具的结构受孔的直径和长度的限制，刚性差。孔加工时，刀具一般在半封闭的空间工作，切屑排出困难，冷却液难以进入切削区域，散热条件差。6.1.2孔的加工特点6.1概述用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻孔；用扩孔钻对已有孔进行扩大再加工方法称为扩孔。它们统称为钻削加工。6.2钻削加工钻床主要是用钻头钻削直径不大，精度要求较低的孔，此外还可以进行扩孔、铰孔、攻螺纹等加工。加工时，工件固定不动，刀具旋转形成主运动，同时沿轴向移动完成进给运动。钻床的应用很广，如下图所示。钻床上可完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、钻沉头孔、锪平面刀具作旋转主运动同时沿轴向移动作进给运动。6.2钻削加工6.2.1钻床立式钻床立式钻床是应用较广的一种机床，其主参数是最大钻孔直径，常用的有25mm、35mm、40mm和50mm等几种。特点是主轴轴线是垂直布置，而且位置是固定的。加工时，为使刀具旋转中心线与被加工孔的中心线重合，必须移动工件，因此立式钻床只适用于加工中小工件上直径d≤50mm的孔。6.2钻削加工6.2.1钻床摇臂钻床摇臂钻床广泛地用于大、中型零件上直径d≤80mm孔的加工。主轴箱可以在摇臂上水平移动，摇臂既可以绕立柱转动，又可沿立柱垂直升降。加工时，工件在工作台或机座上安装固定，通过调整摇臂和主轴箱的位置，使主轴中心线与被加工孔的中心线重合。6.2钻削加工6.2.1钻床其它钻床•台钻是一种加工小型工件上孔径d=0.1～13mm的立式钻床；•多轴钻床可同时加工工件上的很多孔，生产率高，广泛用于大批大量生产；•中心孔钻床用来加工轴类零件两端面上中心孔；•深孔钻床用于加工孔深与直径比l/d5深孔。6.2钻削加工6.2.5钻床钻孔刀具最常用的刀具是麻花钻，用麻花钻钻孔的尺寸精度为IT13～IT11，表面粗糙度Ra值为50～12.5μm，属于粗加工。主要用于质量要求不高的孔的终加工，例如螺栓孔、油孔等；也可作为质量要求较高孔的预加工。6.2钻削加工6.2.1钻削刀具麻花钻由工具厂专业生产，其常备规格为φ0.1～φ80mm。麻花钻的结构主要由柄部、颈部及工作部分组成6.2钻削加工6.2.1钻削刀具麻花钻刀柄：是钻头的夹持部分，用以传递扭矩和轴向力。柄部有直柄和锥柄两种形式，钻头直径小于12mm时制成直柄；钻头直径大于12mm时制成莫氏锥度的圆锥柄。麻花钻由工具厂专业生产，其常备规格为φ0.1～φ80mm。麻花钻的结构主要由柄部、颈部及工作部分组成6.2钻削加工6.2.1钻削刀具麻花钻颈部：是柄部和工作部分的连接部分，是磨削柄部时砂轮的退刀槽，也是打印商标和钻头规格的地方。直柄钻头一般不制有颈部。钻头的工作部分：包括切削部分和导向部分。切削部分：担负主要切削工作，切削部分由两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃及两个前刀面和两个主后刀面组成。6.2.1钻削刀具麻花钻导向部分：当切削部分切入工件后起导向作用，也是切削部分的后备部分。导向部分有两条螺旋槽和两条棱边，螺旋槽起排屑和输送切削液作用，棱边起导向、修光孔壁作用。6.2.1钻削刀具麻花钻17螺旋角对切削过程的影响βγf轴向力和扭矩切削轻快、排屑切削刃强度和散热条件刀具寿命螺旋角的大小不仅影响排屑情况，而且它就是钻头的轴向前角。（1）螺旋角β指钻头最外缘处螺旋线的切线与钻头轴线的夹角。麻花钻的主要参数一般麻花钻的螺旋角β=25°~32°。黄铜、软青铜：β=10°~17°轻合金、紫铜：β=35°~40°高强度钢、铸铁:β=10°~15°18（2）顶角2φ指两主切削刃在与它们平行的平面上投影的夹角2φ主切削刃长度单位切削刃上的负荷及轴向力钻尖强度有利于散热，提高钻头耐用度扭矩麻花钻的主要参数19（3）前角γo是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角由于钻头的前刀面是螺旋面，且各点处的基面和正交平面位置亦不相同，故主切削刃上各处的前角也是不相同的，由外缘向中心逐渐减小。前角γo=30°~-30°麻花钻的主要参数20（4）后角αf是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为改善切削条件，并能与切削刃上变化的前角相适应，而使各点的楔角大致相等，麻花钻的后角刃磨时应由外缘向中心逐渐增大。麻花钻的主要参数21（5）横刃斜度ψ横刃角度是在刃磨后面时自然形成的。后角刃磨合适时，横刃斜角一般取值50°-55°，若小于此值表明后角磨得太大，反之则说明磨得太小。对于直径较大的麻花钻，一般都需要修磨横刃，目的减小横刃长度，增大横刃前角，降低轴向力。麻花钻的主要参数6.2钻削加工6.2.2钻削工艺特点由于钻头的强度、刚度有限。容屑、排屑、导向、冷却和润滑都困难，因此钻削的加工困难，质量不高。“引偏”原因①横刃的存在②钻头的刚性和导向性差引偏概念由于钻头弯曲而引起孔径扩大，孔不圆；孔的轴线歪斜。钻孔时钻头易产生“引偏”6.2钻削加工6.2.2钻削工艺特点由于钻头的强度、刚度有限。容屑、排屑、导向、冷却和润滑都困难，因此钻削的加工困难，质量不高。排屑困难散热条件差①使工件表面质量降低。切屑较宽，排屑困难，与孔壁有较大的摩擦和挤压，降低了孔壁的质量，②卡死、甚至折断钻头。切削阻塞在容屑槽里，卡死钻头，甚至将钻头扭断。钻削产生的热量大部分集中在工件和钻头中，而且不易传散出去，使刀具磨损加剧。6.2钻削加工6.2.2钻削工艺特点由于钻头的强度、刚度有限。容屑、排屑、导向、冷却和润滑都困难，因此钻削的加工困难，质量不高。转速高、切削温度高，致使钻头磨损严重钻头细而悬伸长，加工时容易产生弯曲和振动，易“引偏”。251）导向定心问题采取的措施防止“引偏”的措施：①预钻锥形定心坑；即先用小顶角(90°～100°)、大直径短麻花钻或中心钻钻一个锥形坑，再用所需尺寸的钻头钻孔。②采用钻套导向钻孔；③刃磨时，应尽量使两个主刀刃对称一致。工件钻模板钻套262）冷却问题采用大流量冷却或压力冷却的方法；分段钻削、定时推出的方法对钻头和钻削区进行冷却。3）排屑问题采用定时回退的方法排除切屑；深孔加工中，改善钻头的结构；在主切削刃上开分屑槽，减小切削宽度，使切屑易于卷曲。27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。钻—扩—铰是典型的工艺钻孔主要用于粗加工。如螺钉孔、油孔、内螺纹底孔等。单件、小批生产中、小型工件上的小孔（D13mm），常用台式钻床加工。中、小型工件上较大的孔（D50mm），常用立式钻床加工。大型工件上的孔，采用摇臂钻床加工。回转体工件上的孔，多在车床上加工。6.2钻削加工6.2.3钻削应用就是用扩孔钻对工件上已钻出、铸出或锻出的孔进行扩大加工。扩孔可在一定程度上校正原孔轴线的偏斜，扩孔的精度可达IT10～IT9，表面粗糙的Ra值可达6.3～3.2μm，属于半精加工。扩孔常用作铰孔前的预加工，对于质量要求不高的孔，扩孔也可作孔加工的最终工序。可在钻床、车床或镗床上进行。6.2钻削加工6.2.4扩孔扩孔加工的特点：切削深度小，切屑窄，易于排出，也不易刮伤已加工表面；切削刃不必自外缘延伸到中心，避免了横刃及横刃引起的不良影响，生产率和加工质量较高；由于容屑槽较浅窄，刀体上可做出3∼4个刀齿，导向性好，切削平衡，可提高生产率。6.2钻削加工6.2.4扩孔用铰刀从被加工孔的孔壁上切除微量金属，使孔的精度和表面质量得到提高的加工方法，称为铰孔。铰孔是应用较普遍的对中小直径孔进行精加工的方法之一，它是在扩孔或半精镗孔的基础上进行的。铰孔后孔的精度可达IT9～IT7，表面粗糙度Ra值达5～0.63μm。6.3铰削铰削概述6.3铰削铰削概述手铰刀：手工铰孔、直柄。机铰刀：钻床或车床上铰孔，多为锥柄铰孔可以用于操作，也可以在机床上进行。铰刀6.3铰削6.3铰削铰刀机用铰刀手用铰刀6.3铰削铰刀直柄铰刀套式铰刀锥柄铰刀用内孔安装定位，用端面键槽传递运动的铰刀。6.3铰削铰刀6.3铰削铰刀颈部铰刀工作部分柄部切削部分校准部分切削工作导向、校准、修光铰刀是定径精加工工具，易保证孔的尺、形状精度，生产率高。一种规格的铰刀只能加工一种尺寸和精度的孔，且不宜铰削非标准孔、台阶孔和盲孔，因此，适应性较差。铰刀与机床浮动连接，不能校正孔的位置误差。孔的精度和表面粗糙度主要取决于铰刀的精度和装夹方式以及加工余量、切削用量和切削液等铰孔的工艺特点6.3铰削镗孔是用镗刀在已加工孔的工件上使孔径扩大并达到精度和表面粗糙度要求的加工方法。镗孔是常用的孔加工方法之一，其加工范围广泛。一般镗孔的精度可达IT11～IT7，表面粗糙度Ra值可达1.6～0.8μm；精细镗时，精度可达IT7～IT6，表面粗糙度Ra值为0.8～0.1μm。根据工件的尺寸形状、技术要求及生产批量的不同，镗孔可以在镗床、车床、铣床、数控机床和组合机床上进行。一般回旋体零件上的孔，多用车床加工；箱体类零件上的孔或孔系(即要求相互平行或垂直的若干孔)，则可以在镗床上加工。6.4镗削加工6.4.1概述42按切削刃数量可分为单刃镗刀、双刃镗刀和多刃镗刀。镗刀的类型◆单刃镗刀实际上是将类似车刀的刀头装夹在镗刀杆上组成镗杆镗刀◆这种镗刀只有一个切削刃，结构简单，制造方便，通用性好；但生产率不高。◆刀头在镗杆上的安装形式有多种，如图所示。1、单刃镗刀◆可以校正底孔轴线的斜度或位置误差。43镗刀镗刀的类型44镗刀镗刀的类型45整体焊接式镗刀机夹式盲孔镗刀机夹式通孔镗刀可转位式镗刀微调镗刀462、双刃镗刀◆两端都有切削刃，工作时可消除径向力对镗杆的影响，工件的孔径尺寸与精度由镗刀径向尺寸保证。◆有固定和浮动双刃镗两种方法。但多采用浮动连接结构，可减少镗刀块安装误差及镗杆径向跳动所引起的加工误差。◆孔的加工精度可达IT6-IT7，Ra达0.8μm。镗刀的类型可调节浮动镗刀工作时，镗刀块在镗杆的径向槽中不紧固，能在径向自由滑动，刀块在切削力的作用下保持平衡对中，可以减少镗刀块安装误差及镗杆径向跳动所引起的加工误差，而获得较高的加工精度。但它不能校正原有孔轴线偏斜或位置误差，其使用应在单刃镗之后进行。浮动镗削适于精加工批量较大、孔径较大的孔。6.4镗削加工6.4.2镗刀镗床主要用于加工尺寸较大且精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求很严格的孔系，如箱体、汽车发动机缸体等零件上的孔系加工。镗床工作时，由刀具作旋转主运动，进给运动则根据机床类型和加工条件的不同或者由刀具完成，或者由工件完成。镗床主要类型有卧式镗床、坐标镗床以及金刚镗床等。6.4镗削加工6.4.3镗床卧式镗床卧式镗床结构复杂，通用性较大，除可进行镗孔外，还可进行钻孔、加工各种形状沟槽、铣平面、车削端面和螺纹等。卧式镗床的主参数是镗轴直径。它广泛用于机修和工具车间，适用于单件小批量生产。6.4.3镗床•卧式镗床的主运动有：镗轴和平旋盘的旋转运动,二者是独立的，分别由不同的传动机构驱动；•进给运动有：镗轴的轴向进给运动，平旋盘上径向刀架的径向进给运动，主轴箱的垂直进给运动，工作台的纵向、横向进给运动；卧式镗床6.4.3镗床a)工件不动、