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1、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
2、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 Ra 25100m。,5.1.2 麻花钻,1.组成 麻花钻直径大于68 mm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6268HRC。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13 m
3、m的钻头做成直柄;直径大于13 mm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
4、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1/51/3，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
5、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o =68，保留棱边宽度为原来的1/31/2，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15 mm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
6、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.
7、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 =Dn/1000 m/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
8、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。 切削深度 直径小于30 mm的孔一次钻出;直径为3080 mm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,进给量 孔的精度要求较高且表面粗糙度值较
9、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。 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，
10、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
11、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
12、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34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IT7IT9级，表面粗糙度值可达 Ra 0.83.2m。,铰刀,5.4.1 铰刀的种类和特点,按使用方式
13、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。,
