课次

13

课型

理论

章

节

第三章

3.1、钻削加工

教

学

目

的

1、掌握钻床的分类及选用；

2、掌握钻削加工时钻头、工件的装夹及钻削方法。

3、准确标注麻花钻刀头切削部分各刀面与刀刃。

4、掌握麻花钻5个主要角度概念、实用意义。

5、了解钻床主要部件的运动及应用。

教学重点

麻花钻、工件的装夹、麻花钻切削部分各刀面和刀刃的标注

麻花钻的5个主要角度

教学

难点

麻花钻切削部分各刀面和刀刃的标注，麻花钻的5个主要角度

教学方法

讲授

教具

挂图

录像、挂图、钻头实物

授课

班级

授课

日期

相关

素材

《机械制造基础》（高等教育出版社司乃钧许小村主编）

教

学

后

记

教

学

过

程

u引言

我们知道：对于回转体零件，如轴、套的加工，可以选用车削加工，那么普通的圆孔粗、精加工由谁完成呢？这节课我们就来学习一下关于孔的加工的有关知识。

u教学内容正文

3.1钻削加工

3.1.1钻床

a钻削：用钻头或扩孔钻在工件上加工孔的方法。

b运动：主运动：钻头或扩孔钻的回转运动。

进给运动：钻头或扩孔钻沿自身轴线方向的移动。

1、钻床

台式钻床

特点：放置在台桌上使用的小型钻床。结构简单，主轴通过变换V带在塔形带轮上位置来实现变速，只能手动进给。

应用：单件小批量生产中小型工件上的小孔。

b、立式钻床

Z 5 1 3 5

最大钻孔直径为35mm，折算系数为1

方柱立式钻床

立式钻床组

钻床

主要部件及运动：

主运动：电动机主轴箱（箱内有变速机构）主轴高速回转钻头回转。

进给运动：主轴箱进给箱（箱内有变速机构）沿立柱轴向进给钻头轴向进给，可完成机动进给和进给量调整。

工作台和进给箱沿立柱导轨可上、下调整位置。

注：刀具回转中心固定，需要靠移动工件使加工孔轴线与主轴轴线重合以实现工件的定位。

应用：单件小批生产中小型工件。

C、摇臂钻床

主要部件及运动：

摇臂绕立柱回转，且能沿立柱上、下移动。主轴箱沿摇臂水平导轨手动或机动移动。

应用：大型工件或多孔工件钻削。

3.1.2、标准麻花钻

1、标准麻花钻的组成

标准麻花钻由刀体、刀柄和颈部组成。

刀体：包括切削部分和导向部分

a 切削部分：★

b 导向部分：是切削部分的后备部分，有“倒锥”（防扎刀）

作用：沿进给方向起引导作用。

刀柄：夹持部分，用来传递转矩

刀柄： 直柄：一般d=0.3～16mm

锥柄：莫氏锥度

颈部：刀体与刀柄间过渡部分，在麻花钻制造的磨削过程中起退刀槽

作用，标注麻花钻直径、材料牌号等。

2、麻花钻的主要角度

a螺旋角β：麻花钻外缘螺旋线与钻头轴线的夹角。

关系式：tgβ=2ΠR/S 其中：S为导程

麻花钻螺旋角从外缘到中心逐渐减小，即外缘处螺旋角β最大，越

近中心，螺旋角β越小。

标准麻花钻：β=18°～30°

b顶角（2Kr）：两主切削刃在与它们平行的轴平面上的投影的夹角。

标准麻花钻：2Kr =118°±2°

其中：2Kr =118°时，两主切削刃为直线。

2Kr >118°时，两主切削刃为曲线，内凹。

2Kr <118°时，两主切削刃为曲线，外凸。

实用意义：顶角减小、切削刃长度增加、负荷减小、轴向抗力减小、易定心，散热好，刀具耐用度提高，但排屑困难。

c横刃斜角Ψ：横刃与主切削刃在端面上投影线之间的夹角。

标准麻花钻：Ψ=50°～55°

实用意义：钻心处后角较大时，横刃斜角就较小，横刃相应增大，钻头定心作用变差，轴向抗力增大。

d前角γo：在正交平面Po内测量Ar与Pr间夹角。

主切削刃上各点的前角大小不同，钻头外缘处前角最大，约为30°，越近中心处前角越小，靠近横刃处前角约为-30°，横刃上的前角小至-50°～-60°，前角越大切削越省力，但刀头强度降低。

外缘中心γo

+30°-30°

e后角αf：在假定工作平面内测量的Aα与Ps间夹角。

钻削实际起作用的是αf，在钻头外缘处侧后角最小，约为8°～14°越近中心处αf越大，约为20°～25°。αf主要影响后面的摩擦与主切削刃强度。

从外缘中心αf

这种变化与前角相适应，以致楔角βo变化不大，此外，越近中心处，工作后角越小，所以αf内大外小，可弥补工作后角减小值。

3.麻花钻的修磨

麻花钻的修磨是指钻头在使用过程中对不够合适的结构参数进行补充刃磨。如果修磨得当，对提高钻孔效率、减少钻头磨损、改善加工质量等，均会收到较好效果。

3.1.3钻孔 ：用钻头在实体材料上加工孔的方法。

1、工件的装夹

孔径小的小型工件：平口钳装夹。

孔径较大的工件：采用压板、V形块、螺栓等装夹工件，以确保装夹可靠和操作安全。

2、钻头的装夹

钻头的装夹：柄部分直柄和锥柄两种。

直柄钻头：用带锥柄的钻夹头夹紧，再将钻夹头的锥柄插入主轴锥孔中，若钻夹头锥柄不够大，可套上过渡用的钻套，再插入主轴锥孔。

锥柄钻头：若与主轴锥孔相符，直接插入主轴锥孔。不相符也可用钻套。

3、钻孔的工艺特点和应用

（1）钻头容易偏斜。由于横刃的影响定心不准，切入时钻头容易引偏；且钻头的刚性和导向作用较差，切削时钻头容易弯曲。在钻床上钻孔时，如下图a所示，容易引起孔的轴线偏移和不直，但孔径无显著变化；在车床上钻孔时，容易引起孔径的变化，但孔的轴线仍然是直的。因此，在钻孔前应先加工端面，并用钻头或中心钻预钻一个锥坑，以便钻头定心。钻小孔和深孔时，为了避免孔的轴线偏移和不直，应尽可能采用工件回转方式进行钻孔。

（2）排屑困难。钻孔时，由于切屑较宽，容屑尺寸又受限制，因而，在排屑过程中，往往与孔壁产生很大的磨擦和挤压，拉毛和刮伤已加工表面，从而大大降低孔壁质量。

（3）切削热不易传散。由于钻削是一种半封闭式的切削，切削时所产生大量的热量，并且大量的高温切屑不能及时排出，切削液又难以注入切削区，切屑、刀具与工件之间摩擦又很大，因此，切削温度较高，致使刀具磨损加剧，从而限制了钻削用量和生产效率的提高。

钻削操作简便、适应性强，应用很广。但在钻床上钻孔精度低，但可通过钻孔-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。

u总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

小结：

今天学习了钻床的种类、麻花钻的结构组成，重点学习了麻花钻的组成结构、麻花钻切削部分的组成以及麻花钻的修磨，对钻削有了深入的理解。

考核知识点：

1、钻床的分类及选用；

2、麻花钻的结构和角度：

3、钻削的工艺特点。

作业：

1、画图表示麻花钻的结构。

课次

14

课型

理论

章

节

3.2、扩孔与铰孔

3.3、镗削

教

学

目

的

1、了解扩孔钻、铰刀、镗刀的结构及选用；

2、掌握扩孔的工艺特点：

3、掌握镗削的工艺特点

教学重点

掌握钻、扩、镗的工艺特点

教学

难点

镗床的基本组成

教学方法

讲授

教具

挂图

多媒体课件

授课

班级

授课

日期

相关

素材

《机械制造基础》（高等教育出版社司乃钧许小村主编）

教

学

后

记

教

学

过

程

u引言

在机械零件加工过程中，孔的加工是比较普遍的，通过本节学习，我们将掌握常用孔加工方法。

教学内容正文

2．扩孔

3.2扩孔、铰孔

3.2.1扩孔

扩孔常用于已铸出、锻出或钻出孔的扩大。扩孔可作为铰孔、磨孔前的预加工，也可以作为精度要求不高的孔的最终加工。扩孔比钻孔的质量好，生产效率高。扩孔对铸孔、钻孔等预加工孔的轴线的偏斜，有一定的校正作用。扩孔精度一般为IT10左右，表面粗糙度Ra值可达6.3～3.2μm。扩孔钻如下图。

扩孔钻的结构与麻花钻相比有以下特点：

（1）刚性较好。由于扩孔的背吃刀量小，切屑少，扩孔钻的容屑槽浅而窄，钻芯直径较大，增加了扩孔钻工作部分的刚性。

（2）导向性好。扩孔钻有3~4个刀齿，刀具周边的棱边数增多，导向作用相对增强。

（3）切屑条件较好。扩孔钻无横刃参加切削，切削轻快，可采用较大的进给量，生产率较高；又因切屑少，排屑顺利，不易刮伤已加工表面。

因此扩孔与钻孔相比，加工精度高，表面粗糙度值较低，且可在一定程度上校正钻孔的轴线误差。此外，适用于扩孔的机床与钻孔相同。

3.2.2铰孔

铰孔是利用铰刀从工件孔壁切除微量金属层，以提高其尺寸精度和减小表面粗糙度值的方法。它适用于孔的半精加工及精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。铰孔精度一般为IT9～IT7，表面粗糙度Ra值为3.2～1.6μm，精细铰尺寸公差等级最高可达IT6，表面粗糙度Ra值为1.6～0.4μm。

1、铰刀

（1）.铰刀的种类

1．铰刀的种类（图3-63）

图3 铰刀的种类

（2）．铰刀的结构与几何参数

按使用方法的不同，铰刀分为手用铰刀和机用铰刀。手用铰刀多为直柄，铰削直径范围为l～50 mm，手用铰刀的工作部分较长，锥角2φ较小，导向作用好，可以防止手工铰孔时铰刀歪斜。机用铰刀多为锥柄，铰削直径范围为10～80mm。机用铰刀可安装在钻床、车床、铣床和镗床上铰孔。

铰刀的工作部分包括切削部分和修光部分。切削部分呈锥形，担负主要的切削工作。修光部分用于矫正孔径、修光孔壁和导向。修光部分的后部具有很小的倒锥，以减少与孔壁之间的摩擦和防止铰削后孔径扩大。

2.铰削的工艺特点

（1）铰孔的精度和表面粗糙度主要不取决于机床的精度，而取决于铰刀的精度、铰刀的安装方式、加工余量、切削用量和切削液等条件。例如在相同的条件下，在钻床上铰孔和在车床上铰孔所获得的精度和表面粗糙度基本一致。

铰削余量小，且综合了切削和挤光作用，能获得较高的加工精度和表面质量。余量过大，会因切削热多而导致铰刀直径增大，孔径扩大；余量过小，会留下底孔的刀痕，使表面粗糙度达不到要求。粗铰余量一般为0.15～O.35 mm，精铰余量一般为0.05～0.15 mm。

铰削时采用较低的切削速度，并且要使用切削液，以免积屑瘤对加工质量产生不良影响，粗铰时取0.07～0.17m/s，精铰时取0.025～0.08m/s。

（2）铰刀为定径的精加工刀具，精度较高，铰刀齿数较多，心部直径大，导向性及刚性好。铰孔比精镗孔容易保证尺寸精度和形状精度，生产率也较高，对于小孔和细长孔更是如此。但由于铰削余量小，铰刀常为浮动联接，故不能校正原孔的轴线偏斜，孔与其它表面的位置精度则需由前工序或后工序来保证。

（3）铰孔的适应性较差。一定直径的铰刀只能加工一种直径和尺寸公差等级的孔，如需提高孔径的公差等级，则需对铰刀进行研磨。铰削的孔径一般小于Φ80mm，常用的在Φ40mm以下。对于阶梯孔和盲孔则铰削的工艺性较差。

6)机用铰刀不可倒转，以免崩刃。

3.3 镗削加工

3.3.1镗床

镗床可分为卧式镗床、坐标镗床和精镗床等，卧式镗床的应用最为广泛。

卧式镗床由床身、主轴箱、工作台、平旋盘和前、后立柱等组成。

卧式镗床的工艺范围非常广泛，此外还可加工各种沟槽、扩孔、铰孔等。

卧式镗床的工艺范围非常广泛，典型加工方法如下图。此外还可加工各种沟槽、扩孔、铰孔等。卧式镗床的主要参数是镗轴直径。

3.3.2镗孔

1．镗孔

常用镗刀的类型、结构和特点：

（1）单刃镗刀右图a所示的单刃镗刀为镗通孔用的通孔镗刀，右图b所示的单刃镗刀为镗盲孔用的盲孔镗刀。

（2）双刃镗刀双刃镗刀就是镗刀的两端有一对对称的切削刃同时参与切削，切削时可以消除径向切削力对镗杆的影响，工件孔径的尺寸精度由镗刀来保证。双刃镗刀分为固定式和浮动式两种。固定式镗刀块及其安装如右图。

浮动式镗刀结构如右图。其镗刀块以间隙配合装入镗杆的方孔中，无需夹紧，而是靠切削时作用于两侧切削刃上的切削力来自动平衡定位，因而能自动补偿由于镗刀块安装误差和镗杆径向圆跳动所产生的加工误差。用该镗刀加工出的孔径精度可达IT7～IT6表面粗糙度Ra为1.6～0.4μm。缺点是无法纠正孔的直线度误差和相互位置误差。

2、镗孔

镗床上镗孔按进给方式分为主轴进给和工作台进给两种方式。

主轴进给方式中，进给时主轴悬伸长度和刚性是变化的，容易带来误差。所以此方法只适宜加工长度较短的孔。

工作台进给方式可加工孔径较大且孔深短的孔。对于孔深深又有同轴度要求的孔系，可用主轴前锥孔和后立柱上的尾座来支承镗杆进行加工。

3、镗削工艺的特点和应用

（1）镗床的适应性强，功用多，加工范围广。

（2）可通过多次走刀来校正原孔的轴线偏斜。

（3）镗床和镗刀调整复杂，操作技术要求较高，在不使用镗模的情况下，生产率低。

（4）可加工刚、铸铁和有色金属，但不宜加工淬火刚和硬度过高的材料。

u总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

小结：

今天学习了扩孔、铰孔以及镗孔的工艺特点，对孔的加工有了深入的理解。

考核知识点：

1、扩孔钻、铰刀、镗刀的结构及选用；

2、扩孔的工艺特点：

3、钻削的工艺特点。

4、镗削的工艺特点

作业：

1、镗削有那些的工艺特点以及应用范围如何？