模塊二-金屬切削加工-課題四-鉆削與鏜削

機(jī)械制造工藝與裝備模塊二金屬切削加工課題四鉆削與鏜削加工學(xué)問(wèn)點(diǎn)鉆床及鉆削方法鏜床及鏜削方法技能點(diǎn)相識(shí)鉆床的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)，駕馭鉆削加工方法相識(shí)鏜床的種類(lèi)、結(jié)構(gòu)，駕馭鏜削加工方法一、任務(wù)引入如圖2-120所示為壓蓋的加工工序圖，零件材料為HT200的，加工件數(shù)為50件，試選擇孔加工方法和說(shuō)明加工要點(diǎn)。圖2-120壓蓋孔加工工序圖一、任務(wù)引入從壓蓋加工工序圖分析，精度和表面質(zhì)量要求較高，孔是與銷(xiāo)軸的協(xié)作表面，孔和均為自由公差，是聯(lián)接螺栓座孔。孔加工方法很能多，有鉆、車(chē)、鏜、磨等，由于工件是非回轉(zhuǎn)體零件，在實(shí)體零件上加工孔，且孔徑尺寸較小，加工精度以下，一般選擇鉆削加工來(lái)完成。盡管有多種不同的方法能夠加工孔，但鉆削仍是主要的孔加工方式，特殊是實(shí)心零件上孔的加工和深孔加工，鉆削加工的效率較高。所以鉆削加工是最常用的也是應(yīng)用最廣的切削加工方法。鏜削也是孔加工的主要方法之一，特殊是箱體零件和大型零件（非回轉(zhuǎn)零件）上孔的加工，此外由于鏜床功能較多，還可以加工平面、階臺(tái)、溝槽等。所以鏜削加工在切削加工中也占有特殊重要的地位。二.相關(guān)學(xué)問(wèn)1）臺(tái)式鉆床臺(tái)式鉆床是放置在臺(tái)桌上運(yùn)用的小型鉆床，用于鉆削中小型工件上的小孔，按最大鉆孔直徑劃分有：2，6，12，16，20mm等多種規(guī)格。臺(tái)式鉆床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，主軸通過(guò)變換V帶在塔形帶輪上的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)變速，鉆削時(shí)具能手動(dòng)進(jìn)給。臺(tái)式鉆床用于單件、小批量生產(chǎn)。（一）

鉆床及鉆削加工1.鉆床2）立式鉆床立式鉆床有：18，25，35，40，50，63，80mm等多種規(guī)格。主軸由電動(dòng)機(jī)通過(guò)主軸箱帶動(dòng)回轉(zhuǎn)，同時(shí)通過(guò)進(jìn)給箱獲得軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。可實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速的變換和進(jìn)給量的調(diào)整，還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)進(jìn)給。工作臺(tái)和進(jìn)給箱（主軸）可沿立柱上的導(dǎo)軌上下移動(dòng)，調(diào)整其位置凹凸。立式鉆床與臺(tái)式鉆床一樣，立軸（刀具）回轉(zhuǎn)中心固定，須要靠移動(dòng)工件使加工孔軸線與主軸軸線重合以實(shí)現(xiàn)工件的定位，因此，只適合于加工中小型工件，用于單件、小批量生產(chǎn)。3）搖臂鉆床搖臂鉆床外形如圖所示，它有一個(gè)能繞立柱回轉(zhuǎn)的搖臂，搖臂帶著主軸箱可沿立柱軸線上下移動(dòng)。主軸箱可沿?fù)u臂的水平導(dǎo)軌作手動(dòng)或機(jī)動(dòng)的移動(dòng)。因此，操作時(shí)能便利地調(diào)整主軸（刀具）的位置，使它對(duì)準(zhǔn)所需鉆孔的中心而不必移動(dòng)工件，適合于大型工件或多孔工件的鉆削。2.標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆

（1）標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的組成

標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆由刀體、刀柄和頸部組成。1）刀體包括切削部分與導(dǎo)向部分。2）刀柄是麻花鉆上的夾持部分，切削時(shí)用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。刀柄有錐柄（莫氏標(biāo)準(zhǔn)錐度）和直柄兩種。3）頸部刀體與刀柄間的過(guò)渡部分，通常麻花鉆的直徑、材料牌號(hào)標(biāo)記在這個(gè)部分。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆（錐柄）麻花鉆的刀體1-前面2-后面3-副切削刃4-橫刃5-螺旋槽6-主切削刃7-第一副后面（刃帶）8-其次副后面（2kr—頂角

Ψ—橫刃斜角）麻花鉆的刀體結(jié)構(gòu)圖（2）麻花鉆的主要角度

（1）頂角兩主切削刃在與它們平行的軸平面上投影的夾角。頂角的大小影響鉆頭尖端強(qiáng)度、前角和軸向抗力。頂角大，鉆頭尖端強(qiáng)度大，并可加大前角，但鉆削時(shí)軸向抗力大。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的頂角一般為。（2）前角在正交平面內(nèi)測(cè)量的前面與基面的夾角。麻花鉆的前面是螺旋槽面，因此，主切削刃上各點(diǎn)的前角大小是不同的，鉆頭外緣處前角最大，約為，越近中心前角越小，靠近橫刃處的前角約為，橫刃上的前角則小至。前角的大小影響切屑的形態(tài)和主切削刃的強(qiáng)度，確定切削的難易程度。前角越大，切削越省力，但刃口強(qiáng)度降低。（3）后角在正交平面內(nèi)測(cè)量的后面與切削平面的夾角。（參考圖片）（4）側(cè)后角在假定工作平面內(nèi)測(cè)量的后面與切削平面的夾角。鉆削時(shí)實(shí)際起作用的是這個(gè)后角。主切削刃上各點(diǎn)的后角大小也不一樣，在鉆頭外緣處的側(cè)后角最小，約為，越近中心越大，靠近鉆心處約為。后角的大小影響后面的摩擦和主切削刃的強(qiáng)度，后角越大，麻花鉆后面與工件已加工面的摩擦越小，但刃口強(qiáng)度則降低。（5）橫刃斜角橫刃與主切削刃在端面上投影線之間的夾角。橫刃斜角一般取。橫刃斜角的大小與后面的刃磨有關(guān)，它可用來(lái)推斷鉆芯處的后角是否刃磨正確。當(dāng)鉆心處后角較大時(shí)，橫刃斜角就較小，橫刃相應(yīng)增長(zhǎng)，鉆頭定心作用變差，軸向抗力增大。（參考圖片）（3）標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆刃磨的基本要求（1）依據(jù)加工材料刃磨出正確的頂角，鉆削一般中等硬度的鋼和鑄鐵時(shí)，。（2）兩條主切削刃的長(zhǎng)度應(yīng)相等，與軸線的夾角也應(yīng)相等，且成直線，以防止鉆削時(shí)產(chǎn)生晃動(dòng)或單邊切削，而造成孔徑擴(kuò)大、軸線不直和孔壁粗糙等缺陷。（3）磨出恰當(dāng)?shù)暮蠼牵源_定正確的橫刃斜角，一般。（4）刃磨時(shí)留意冷卻，尤其是刃磨小直徑鉆頭時(shí)，應(yīng)防止切削部分過(guò)熱引起退火。（4）麻花鉆修磨1）標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的缺陷標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的麻花鉆由于其自身結(jié)構(gòu)的緣由，存在以下幾種缺陷：①橫刃太長(zhǎng)，則引鉆時(shí)不易定中心，工作時(shí)鉆頭旋轉(zhuǎn)軸線不穩(wěn)定，簡(jiǎn)潔造成鉆孔精度低及刃帶簡(jiǎn)潔磨損的結(jié)果。同時(shí)由于位于鉆芯的橫刃所形成的前角是較大負(fù)值，所以鉆芯處切削條件很差，軸向抗力大。②主切削刃上各點(diǎn)前角的數(shù)值相差很大，在鉆頭直徑d/3范圍內(nèi)的前角都是小于零度的負(fù)值，因而影響鉆孔精度與鉆頭耐用度。③大直徑鉆頭主切削刃較長(zhǎng)，主切削刃上各點(diǎn)切削速度不等，鉆削時(shí)切屑寬，卷不緊，占空間大，排屑與冷卻均不順當(dāng)。4）麻花鉆外刃與棱邊處刀尖角較小，前角較大，刀齒薄弱。該點(diǎn)切削速度最高，棱邊后角為零度，因此轉(zhuǎn)角處磨損最快，是提高鉆頭耐用度的薄弱環(huán)節(jié)。5）不能適應(yīng)不同的工件材料。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的鋒角為，螺旋角為，若用來(lái)鉆硬材料時(shí)，要使得鋒角過(guò)小，而螺旋角過(guò)大；若用來(lái)鉆薄板時(shí)，由于鉆尖鉆透后失去定心，孔的質(zhì)量難以保證。2）麻花鉆的修磨①修磨橫刃將鉆芯部分前刀面磨出新的較大前角，同時(shí)將橫刃縮短到原來(lái)長(zhǎng)度的1/3～1/5，在主切削刃上形成轉(zhuǎn)折點(diǎn)。修磨后的橫刃前角為～，橫刃斜角為～。這種修磨能顯著減小軸向力，有利于分屑與斷屑，并能保持確定的鉆尖強(qiáng)度。

圖2-128修磨橫刃②修磨螺旋槽前刀面將螺旋槽前刀面外緣處刃磨出倒棱前刀面。這種修磨目的是變更前角的不合理分布，以滿(mǎn)足不同的加工要求，一般有特殊要求時(shí)才進(jìn)行這項(xiàng)修磨。如鉆黃銅和塑料時(shí)，為避開(kāi)產(chǎn)生“扎刀”現(xiàn)象，應(yīng)使外緣處前角減小到～；鉆膠木時(shí)為～。③修磨棱邊在靠近主切削刃的一段棱邊上，磨出副后角主～，并縮短棱邊的寬度，使棱邊的寬度為原來(lái)的1/3～1/2。其目的是削減棱邊與孔壁的摩擦，適合加工韌性材料或軟金屬，以提高加工表面質(zhì)量。圖2-129修磨前刀面

圖2-130修磨棱邊④磨出雙重鋒角由于麻花鉆外刃與棱邊處刀尖角較小，該點(diǎn)切削速度最高，轉(zhuǎn)角處磨損最快。接受雙重刃磨，即磨出其次鋒角(～)，增大了轉(zhuǎn)角處的刀尖角，可有效地增加這部分的強(qiáng)度，削減鉆頭的磨損，并可減小孔的表面粗糙度值。這種方法適用于加工鑄鐵。⑤開(kāi)分屑槽當(dāng)在鋼材上鉆削直徑較大的孔時(shí)，可在鉆頭的前刀面或后刀面上交織磨出小狹槽，使切屑變窄，有利于排出。分屑槽必需交織開(kāi)，單邊或磨出階梯刃等。圖2-132開(kāi)分屑槽圖2-131雙重鋒角⑥磨出內(nèi)凹圓弧刃

將麻花鉆的兩主切削刃磨出內(nèi)凹圓弧刃，可加強(qiáng)鉆頭穩(wěn)定性，有助于分屑、斷屑。在鉆薄板時(shí)，應(yīng)使內(nèi)凹深度大于薄板厚度，以形成外刃套料鉆孔。這種方法也可用于不規(guī)則毛坯孔的擴(kuò)孔。

圖2-133磨出內(nèi)凹圓弧刃

鉆床除用于鉆孔和擴(kuò)孔外，還可以進(jìn)行鉸孔、锪孔和攻螺紋等作業(yè)。鉆削的主要內(nèi)容a）鉆孔B）擴(kuò)孔c）鉸孔d）攻螺紋e）锪孔f）刮平面3、鉆削方法（1）鉆頭的裝夾鉆頭柄部結(jié)構(gòu)分成直柄和錐柄兩種。直柄鉆頭需用帶錐柄的鉆夾頭夾緊，再將鉆夾頭的錐柄插入鉆床主軸的錐孔中。假如鉆夾頭的錐柄不夠大，可套上過(guò)渡用鉆套再插入主軸錐孔。對(duì)于錐柄鉆頭若其錐柄規(guī)格與主軸錐孔規(guī)格相符，則將鉆頭錐柄干脆插入主軸錐孔，不相符時(shí)也可加用鉆套。

鉆夾頭和鉆套a）鉆夾頭b）鉆套（2）工件的裝夾孔徑較小的小型工件，接受平口鉗裝夾即可鉆削；當(dāng)工件孔徑較大時(shí)，鉆削時(shí)轉(zhuǎn)矩較大，為保證裝夾牢靠和操作平安，應(yīng)接受壓板、V形塊、螺栓等裝夾工件。

工件的裝夾a）工件用壓板夾緊b）工件用V形塊定位、壓板夾緊（3）鉆孔在單件、小批量生產(chǎn)中，用劃線工具劃出待加工孔的輪廓線和中心位置，然后在孔輪廓線、孔中心處用樣沖打出沖點(diǎn)（打樣沖眼），找正孔中心與鉆頭的相對(duì)位置后即鉆削。批量較大或孔的位置精度要求較高，則需用夾具（鉆模）保證，運(yùn)用鉆模可提高生產(chǎn)率，孔的加工精度一股可較不用鉆模鉆削提高一級(jí)，表面粗糙度Ra值也有所減小，孔的位置精度則由鉆模保證。鉆削較深的孔時(shí)，要常常退出鉆頭，解除切屑，并進(jìn)行冷卻、潤(rùn)滑；為防止因切屑堵塞而扭斷鉆頭還應(yīng)接受較小的進(jìn)給。用鉆模鉆孔1-鉆套2，5鉆模板3，7－工件4-擋塊6-弓形架8-夾具體4.鉆削的工藝特點(diǎn)（1）麻花鉆的兩條切削刀對(duì)稱(chēng)分布，鉆削時(shí)，所受徑向抗力相互平衡，因此不像單刃刀具那樣簡(jiǎn)潔彎曲。但由于麻花鉆剛性差、導(dǎo)向作用差、橫刃的不利影響和兩個(gè)主切削刃不對(duì)稱(chēng)等的緣由，鉆頭也簡(jiǎn)潔產(chǎn)生“引偏”（2）鉆孔時(shí)切削深度達(dá)到孔徑的一半，金屬切除率較高。（3）排屑較困難，已加工孔壁由于切屑的擠壓摩擦常被劃傷，使表面粗糙度Ra值較大。（4）鉆削時(shí)，冷卻條件差，切削溫度高，影響生產(chǎn)率的提高。（5）鉆削為粗加工，其加工經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT13～I(xiàn)T11，表面粗糙度Ra值為50～12.5μm。一般用作要求不高的孔（如螺栓通過(guò)孔、潤(rùn)滑油通道孔等）的加工或高精度孔的預(yù)加工。5.擴(kuò)孔與鉸孔簡(jiǎn)介（1）擴(kuò)孔用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔，可以是為鉸孔作準(zhǔn)備，也可以是精度要求不高孔加工的最終工序。鉆孔后進(jìn)行擴(kuò)孔，可以校正孔的軸線偏差，使其獲得較正確的幾何形態(tài)與較小的表面粗糙度值。擴(kuò)孔的加工經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT11～I(xiàn)T10，表面粗糙度Ra值為6.3～3.2μm。擴(kuò)孔鉆（2）鉸孔

鉸孔是用鉸刀從工件孔壁上切除微量金屬層，以提高其尺寸精度和減小其表面祖糙度值的方法。鉸孔一般在孔半精加工（擴(kuò)孔或半精鏜）后用鉸刀進(jìn)行。

鉸刀結(jié)構(gòu)圖

鉸刀的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：直徑、齒數(shù)z、主偏角(頂角2)、前角和后角和槽形角等。鉸刀由工作部分、頸部和柄部組成。工作部分有切削部分和校準(zhǔn)部分。增加校準(zhǔn)部分的長(zhǎng)度，可提高鉸削時(shí)的導(dǎo)向作用，但這會(huì)使摩擦加大，排屑困難。因此，手用鉸刀應(yīng)做得長(zhǎng)些，以增加導(dǎo)向作用；機(jī)用鉸刀應(yīng)做得短些，以削減機(jī)床主軸和鉸刀不同軸的影響和避開(kāi)過(guò)大的摩擦。鉸刀分手用鉸刀和機(jī)用鉸刀兩種。手用鉸刀的切削部分較長(zhǎng)；導(dǎo)向作用好，用于單件、小批盤(pán)生產(chǎn)或裝配工作，直徑范圍為1～71mm，刀柄為直柄。機(jī)用鉸刀用于成批生產(chǎn)，裝在鉆床或車(chē)床、銑床、鏜床等機(jī)床上進(jìn)行鉸孔，分直柄和錐柄兩種：直柄機(jī)用鉸刀的直徑范圍為1～20mm，錐柄機(jī)用鉸刀的直徑范圍為5.5～50mm。成批生產(chǎn)中，鉸直徑較大的孔可運(yùn)用套式機(jī)用鉸刀，鉸刀套在專(zhuān)用的1：30錐度心軸上鉸削，其直徑范圍為25～80mm。鉸孔的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT9～I(xiàn)T7，表面祖糙度Ra值為1.6～0.4μm。（二）鏜削加工1.鏜床與鏜削方法鏜削是鏜刀旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)、工件或鏜刀作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的切削加工方法。鏜削時(shí)，工件被裝夾在工作臺(tái)上，并由工作臺(tái)帶動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，鏜刀用鏜刀桿或刀盤(pán)裝夾，由主軸帶動(dòng)回轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)。主抽在回轉(zhuǎn)的同時(shí)，可依據(jù)須要作軸向移動(dòng)，以取代工作臺(tái)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（1）鏜床鏜削在鏜床上進(jìn)行。帶用的鏜床有立式鏜床、臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床等。下圖為T(mén)618型臥式鏜床的外形圖，主軸直徑為80mm。T618臥式鏜床的外形圖1－主軸箱2－主立柱3－主軸4－平旋盤(pán)5－工作臺(tái)6－上滑座7－下滑座8－床身9－鏜刀桿支承座10－尾立柱（2）鏜刀

1）單刃鏜刀2）浮動(dòng)鏜刀2、鏜削方法

在鏜床上除鏜孔外，還可以進(jìn)行鉆孔、鉸孔，以及用多種刀具進(jìn)行平面、溝槽和螺紋的加工。

臥式鏜床上鏜削的主要內(nèi)容a）用主軸安裝鏜刀桿鏜不大的孔b）用平旋盤(pán)上鏜刀鏜大直徑孔

c）用平旋盤(pán)上徑向刀架鏜平面d）鉆孔e）用工作臺(tái)進(jìn)給鏜螺紋

f）用主軸進(jìn)給鏜螺紋（1）鏜削同軸孔系鏜削同軸孔系（2）鏜削軸線在同一垂直平面內(nèi)的平行孔系鏜削軸線在同一垂直平面內(nèi)的平行孔系（3）鏜削垂直孔系鏜削垂直孔系3.鏜削的工藝特點(diǎn)（1）與以工件回轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)的孔加工方式比較，特殊適合箱體、機(jī)架等結(jié)構(gòu)困難的大型零件上的孔加工，因?yàn)椋?）大型工件回轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于工件外形尺寸大，轉(zhuǎn)速不宜太高，工件上的孔或孔系直徑相對(duì)較小，不易實(shí)現(xiàn)高速切削；2）工件結(jié)構(gòu)困難，外形不規(guī)則，孔或孔系在工件上往往不處于對(duì)稱(chēng)中心或平衡中心，工件回轉(zhuǎn)時(shí)，平衡較因難，簡(jiǎn)潔因平衡不良而引起加工中的振動(dòng)。（2）鏜削可以便利地加工直徑很大的孔。（3）鏜削能便利