5.2-孔的常规加工方法解析

第5章孔加工林利红副教授重庆大学5.2孔的常规加工方法林利红副教授重庆大学孔的常规加工方法钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔5.2.1钻孔工件钻模板钻套钻头主运动进给运动1.工艺特点（1）可加工直径0.05～125mm的孔；（2）钻孔是孔的粗加工方法；（3）孔的尺寸精度在IT11-12；（4）孔的表面粗糙度一般只能控制在Ra12.5μm。对于精度要求不高的孔，如螺栓的贯穿孔、油孔以及螺纹底孔，可直接采用钻孔。2.高速钢麻花钻的结构倒锥形钻头切削部分5条刀刃6个刀面两条主切削刃两条副切削刃一条横刃两个螺旋形前刀面两个经刃磨获得的后刀面两个圆弧段的副后刀面2.高速钢麻花钻的结构2.高速钢麻花钻的结构3.钻削用量(1)背吃刀量asp单位：mmdospa(2)钻削速度vc单位：m/min100000ndcvd03.钻削用量(3)钻削进给量与进给速度：f单位：mm/rfz单位：mm/zVf单位：mm/minVf=f×n=n×z×fz3.钻削用量4.钻削力MC=MC0+MC1+MCyFf=Ff0+Ff1+FfyFP0Ff0Ff0Ff1Ff1FC15.钻孔方式(1)钻头旋转而工件不动横刃钻套钻模板成批大量生产!!单件小批生产!!(1)钻头旋转而工件不动(2)工件旋转而钻头不转5.钻孔方式6.麻花钻存在的问题（1）沿主刃上各点的前角是变化的；（2）钻头有横刃存在；（3）钻头直径越大,主刃越长,所形成切屑的宽度越宽；（4）钻削为半封闭切削方式；（5）钻头主、副切削刃交界处切削速度最高，磨损最快。5.2.2扩孔1.扩孔钻(1)不存在横刃；(2)齿数多（3、4齿）；(3)切削余量小，排屑容易。wspdda02.工艺特点（1）扩孔是孔的半精加工方法；（2）一般加工精度为IT10～IT9；（3）孔的表面粗糙度可控制在Ra6.3～3.2μm。3.扩孔的应用当钻削dw＞30mm直径的孔时，为了减小钻削力及扭矩，提高孔的质量，一般先用（0.5～0.7）dw大小的钻头钻出底孔，再用扩孔钻进行扩孔，则可较好地保证孔的精度和控制表面粗糙度，且生产率比直接用大钻头一次钻出时还要高。5.2.3锪孔圆柱形沉头孔锥形沉头孔凸台端面5.2.4铰孔hD1.铰削过程的实质铰削过程不完全是一个切削过程，而是包括切削、刮削、挤压、熨平和摩擦等效应的一个综合作用过程。hDhD=0.01-0.03mmrn=0.008-0.018mm2.铰刀的结构手铰刀结构3.铰刀的类型铰刀的类型直柄机用铰刀锥柄机用铰刀硬质合金锥柄机用铰刀手用铰刀可调节手用铰刀套式机用铰刀直柄莫氏圆锥铰刀锥度铰刀手用1：504.铰削用量(1)铰削余量粗铰余量为0.10mm～0.35mm；精铰余量为0.04mm～0.06mm。4.铰削用量(2)切削速度和进给量例如，当切削速度从8m/min增加到30m/min时：铰铸铁孔的粗糙度由Ra0.4μm变到Ra1.6μm；铰钢孔的粗糙度由Ra0.8μm变到Ra3.2μm。4.铰削用量(2)切削速度和进给量铰削速度为1.5～5m/min；铰削钢件时，进给量为0.3～2mm/r；铰削铸铁件时，进给量为0.5～3mm/r。5.工艺特点（1）铰孔是孔的精加工方法；（2）可加工精度为IT7、IT8、IT9的孔；（3）孔的表面粗糙度可控制在Ra3.2～0.2μm；（4）铰刀是定尺寸刀具；（5）切削液在铰削过程中起着重要的作用。5.2.5镗孔5.2.5镗孔镗刀镗刀杆镗模1.镗削的工艺范围及特点镗削工艺特点如下：（1）镗孔可对不同孔径的孔进行粗、半精和精加工；（2）加工精度可达为IT7～IT6；（3）孔的表面粗糙度可控制在Ra6.3～0.8μm。（4）能修正前工序造成的孔轴线的弯曲、偏斜等形状位置误差。镗孔与车外圆相比，工作条件较恶劣，主要有以下几个方面：（1）镗刀杆的长径比大，悬伸距离长。（2）镗削时，排屑比较困难。（3）观察困难。1.镗削的工艺范围及特点2.镗刀(1)单刃镗刀镗床用单刃镗刀镗刀杆镗刀固定螺钉T形螺栓刀座滑块镗刀盘2.镗刀1)单刃镗刀镗刀头刀片镗刀杆拉紧螺钉调整螺母2.镗刀(2)双刃镗刀1)定直径双刃镗刀2.镗刀(2)双刃镗刀1)定直径双刃镗刀镗刀块的装夹2.镗刀(2)双刃镗刀2)浮动式双刃镗刀装配式浮动镗刀镗刀头刀片斜面垫板夹紧螺钉调整螺钉特点:1)不能校正孔的位置误差;2)浮动镗刀是尺寸可调整的定尺寸刀具，能有效地保证较高的孔的尺寸精度和形状精度。3.镗孔的加工方法(1)镗削直径不大的孔3.镗孔的加工方法(2)镗削不深的大孔3.镗孔的加工方法(3)加工孔边的端面3.镗孔的加工方法(4)钻孔、扩孔、铰孔3.镗孔的加工方法(5)镗削螺纹5.2.6拉削加工1.拉削过程及特点拉削圆孔拉削键槽1.拉削过程及特点拉削时，没有进给运动，它是怎样来切掉工件表面的余量呢？齿升量1.拉削过程及特点粗加工，齿升量较大；精加工，齿升量较小。拉削工艺范围圆孔拉刀四方拉刀花键拉刀2.拉刀种类及结构内拉刀1)拉刀的分类2.拉刀种类及结构外拉刀1)拉刀的分类2.拉刀种类及结构圆拉刀结构容屑槽齿升量分屑槽2)整体式内拉刀结构(1)拉削生产率高。3.工艺特点3.工艺特点(2)拉削精度高，质量稳定。拉削精度一般可达IT9-IT7级；表面粗糙度一般可控制到Ra1.6μm～Ra0.8μm。(1)拉削生产率高。(2)拉削精度高，质量稳定。(3)拉削成本低，经济效益高。3.工艺特点yzx03.工艺特点(1)拉削生产率高。(2)拉削精度高，质量稳定。(3)拉削成本低，经济效益高。(4)拉削是封闭式切削,要设置容屑槽。3.工艺特点(1)拉削生产率高。(2)拉削精度高，质量稳定。(3)拉削成本低，经济效益高。(4)拉削是封闭式切削,要设置容屑槽.(5)拉刀是定尺寸、高精度、高生产率专用刀具，制造成本很高，所以，拉削加工只适用于批量生产，最好是大批大量生产，一般不宜用于单件、小批生产。3.工艺特点(1)选用拉刀时，除需关注规格尺寸外，还需关注适用的拉削长度。4.拉削加工的合理应用所谓拉削长度一般有10mm～30mm，30mm～50mm，50mm～80mm，80mm～120mm等几类。(1)选用拉刀时，除需关注规格尺寸外，还需关注适用的拉削长度。(2)选用拉刀时，还需要关注拉削余量和拉刀长度。4.拉削加工的合理应用(1)选用拉刀时，除需关注规格尺寸外，还需关注适用的拉削长度。(2)选用拉刀时，还需要关注拉削余量和拉刀长度。(3)一般，拉削前的工件表面应先经过机械加工。4.拉削加工的合理应用(1)选用拉刀时，除需关注规格尺寸外，还需关注适用的拉削长度。(2)选用拉刀时，还需要关注拉削余量和拉刀长度。(3)一般，拉削前的工件表面应先经过机械加工。(4)在切削加工中,对于多边形孔和某些成形孔，拉削虽然是一种有效的加工方法，但采用电火花或线切割等特种加工方法,也可以完成加工。4.拉削加工的合理应用(5)需要正确配置拉削工装。4.拉削加工的合理应用(5)需要正确配置拉削工装。4.拉削加工的合理应用(5)需要正确配置拉削工装。4.拉削加工的合理应用(5)需要正确配置拉削工装。(6)拉削速度的选择。特点：拉削速度低！！！一般：3m/min～7m/min。4.拉削加工的合理应用(5)需要正确配置拉削工装。(6)拉削速度的选择。(7)切削液的选用。4.拉削加工的合理应用乳化液或硫化油5.2.7高精度孔的磨削与珩磨当孔的精度在IT6以上，表面粗糙度在Ra0.8以下，则称为高精度孔。大直径的孔（长径比小于5）—磨削和珩磨；小孔或长径比大于5的深孔—拉削和铰削。5.2.7高精度孔的磨削与珩磨1.高精度孔的磨削(1)磨削是零件精加工的主要方法之一；(2)对长径比小的，内孔磨削的经济精度可达IT5～IT6，表面粗糙度可控制到Ra0.8mm～Ra0.2mm；(3)可加工较硬的金属材料和非金属材料，如淬火钢、硬质合金和陶瓷等。1.高精度孔的磨削(1)内圆磨削的表面较外圆磨削的粗糙。内圆磨削与外圆磨削相比存在的问题:(1)内圆磨削的表面较外圆磨削的粗糙。(2)生产率较低。内圆磨削与外圆磨削相比存在的问题:(1)内圆磨削的表面较外圆磨削的粗糙。(2)生产率较低。(3)磨削接触区面积较大，砂轮易堵塞，散热和切削液冲刷困难。内圆磨削与外圆磨削相比存在的问题:(1)内圆磨削的表面较外圆磨削的粗糙。(2)生产率较低。(3)磨削接触区面积较大，砂轮易堵塞，散热和切削液冲刷困难。因此内孔磨削一般仅适用于淬硬工件的精加工，在单件、小批生产中和在大批大量生产中都有应用。内圆磨削与外圆磨削相比存在的问题:2.高精度孔的珩磨什么是珩磨?珩磨就是用粒度很细的油石,在一定压力下,对工件孔表面进行低速切削加工的方法。(1)珩磨原理及工艺特点珩磨头结构工艺特点:(1)珩磨尺寸精度可达IT6;(2)圆度、圆柱度可达0.003mm～0.005mm;(3)表面粗糙度的值一般为Ra0.63μm～Ra0.04μm,有时甚至可达到Ra0.02μm～Ra0.01μm的镜面;(4)不能用珩磨加工来纠正孔的位置误差;(5)珩磨时因磨头往复速度较高，参加切削的磨粒多，故生产率较高;(6)珩磨可加工铸铁、淬硬或不淬硬钢件。珩磨的切削条件：1)珩磨余量一般为前工序形状误差及表面变质层综合误差的2～3倍，通常不超过0.1mm；2)珩磨时一般要使用切削液以冲去切屑和脱落的磨粒，有利于表面粗糙度Ra值的降低。3)珩磨用量以及珩磨磨条主要参数的选择见P203表5-1和表5-2。5.2.8深孔加工长径比大于5的孔加工称为深孔加工。5.2.8深孔加工1.深孔加工的类型及特点(1)深孔加工的分类一般深孔加工(钻、镗、铰等)精密深孔加工(珩磨、滚压等)电深孔加工(电火花、电解等)一般深孔加工按加工方式可分为:1)实心钻孔法一般深孔加工按加工方式可分为:2)镗孔法一般深孔加工按加工方式可分为:3)套料钻孔法(2)深孔加工的特点1)不能直接观察到刀具的切削情况。2)切削热不易传散。3)切屑不易排出。4)工艺系统刚性差。2.深孔钻的结构枪钻内排屑深孔钻深孔麻花钻套料钻深孔扁钻单齿内排屑深孔钻结构刀体刀齿导向块枪钻枪钻钻孔深度与直径之比超过100，最大可至250；钻孔精度为IT7～IT9；钻孔表面粗糙度Ra为3.2～0.4µm。枪钻的结构头部钻杆传动部(柄部）3.切削用量的选择(1)切削速度高速钢枪钻一般取切削速度vc为35~70m/min。3.切削用量的选择(2)进给量高速钢枪钻常取f为0.01～0.032mm/r，直径大者取上限。5.2.9孔的典型加工方案选择1.在实体材料上加工孔的工艺方案:1)低精度内孔表面的加工。钻孔一般尺寸精度低于IT10；表面粗糙度Ra值为50～12.5μm。1.在实体材料上加工孔的工艺方案:2)中等精度内孔表面的加工一般尺寸精度为IT10～IT9；表面粗糙度为Ra6.3～3.2μm。D＜30mm时,钻孔－扩孔;D＞30mm时,钻孔－粗镗。1.在实体材料上加工孔的工艺方案:3)较高精度内孔表面的加工一般尺寸精度为IT8～IT7；表面粗糙度为Ra1.6～0.4μm。D＜20mm时,钻孔－铰孔;D＞20mm时,钻－扩－铰；钻－粗镗－精镗；钻－镗（或扩）－磨；钻－拉）1.在实体材料上加工孔的工艺方案:4)高精度内孔表面的加工一般尺寸精度为IT7～IT6；表面粗糙度为Ra0.8～0.4μm。D＜12mm时,钻－粗铰－精铰D＞12mm时,钻－扩（或镗）－粗铰－精铰；钻－拉－精拉；钻－扩（或镗）－粗磨－精磨1.在实体材料上加工孔的工艺方案:5)精密内孔表面的加工。一般尺寸精度为IT6以上；表面粗糙度为Ra0.4～0.025μm可在方案4）加工的基础上，根据零件表面的特点选用手铰、精细镗、精拉、研磨、珩磨、挤压或滚压等精细加工2.铸造或锻造毛坯孔加工的工艺方案:扩→粗磨→精磨粗镗→半精镗→精镗→珩磨