第三单元 套类工件的车削

第三单元套类工件的车削在机械零件中，一般把轴套、衬套等零件称为套类零件。

由于齿轮、带轮等工件的车削工艺与套类工件相似，在此将其作为套类工件分析。

为了与轴类工件相配合，套类工件上一般加工有精度要求较高的孔，尺寸精度为IT7～IT8，表面粗糙度要求达到R a0.8～1.6μm。

此外，有些套类工件还有形位公差的要求，如图3—1所示。

套类工件的车削工艺主要是指圆柱孔的加工工艺，圆柱孔的加工比车外圆要困难得多，有以下几个特点：（1）孔加工是在工件内部进行的，观察切削情况较困难。

尤其是孔小而深时，根本无法观察。

（2）刀柄受孔径和孔深的限制，不能做得太粗，又不能太短，因此刚度不足。

特别是加工孔径小、长度长的孔时，此问题更为突出。

（3）排屑和冷却困难。

（4）圆柱孔的测量比较困难。

图3—1 轴承套因此，在学习本章时更应该引起重视。

项目一钻孔一、学习目标1. 掌握麻花钻的几何形状、选用和安装方法。

2. 掌握麻花钻的刃磨技术。

3. 掌握麻花钻的钻孔方法。

二、学习任务1. 项目任务本项目的任务是学习麻花钻的刃磨技术和钻孔方法。

2. 任务流程图麻花钻的几何形状→麻花钻的刃磨→钻孔的方法→麻花钻的刃磨实训→钻孔实训三、环境设备用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻孔。

钻孔属于粗加工，其尺寸精度一般可达IT11～IT12，表面粗糙度R a12.5～25μm。

根据形状和用途的不同，钻头可分为中心钻、麻花钻、锪钻和深孔钻等，本节只介绍麻花钻。

1. 麻花钻的几何形状（1）麻花钻的组成麻花钻由柄部、颈部和工作部分组成，如图3—2所示。

1）柄部麻花钻的柄部在钻削时起夹持定心和传递转矩的作用。

麻花钻的柄部有直柄和莫氏锥柄两种。

直柄麻花钻的直径一般为0.3～16mm。

莫氏锥柄麻花钻的直径见表3—1。

2）颈部直径较大的麻花钻在颈部标有麻花钻的直径、材料牌号与商标。

直径较小的直柄麻花钻没有明显的颈部。

3）工作部分工作部分是麻花钻的主要切削部分，由切削部分和导向部分组成。

切削部分主要起切削作用；导向部分在钻削过程中能起到保持钻削方向、修光孔壁的作用，同时也是切削的后备部分。

a）b）c）图3—2 麻花钻的组成a）直柄麻花钻b）锥柄麻花钻c）镶硬质合金麻花钻麻花钻的几何形状如图3—3所示，它的切削部分可看成是正反两把车刀。

所以其几何角度的概念和车刀基本相同，但也有其特殊性。

1）螺旋槽麻花钻的工作部分有两条螺旋槽，其作用是构成主切削刃、排出切屑和通入切削液。

螺旋槽上螺旋角的有关内容见表3—2。

2）前面指切削部分的螺旋槽面，切屑由此面排出。

3）主后面指麻花钻钻顶的螺旋圆锥面，即与工件过渡表面相对的表面。

4）主切削刃指前面与主后面的交线，担负着主要的切削工作。

钻头有两个主切削刃。

5）顶角2K r 在通过麻花钻轴线并与两条主切削刃平行的平面上，两条主切削刃投影间的夹角称为顶角，用符号2 K r 表示。

一般麻花钻的顶角2 K r 为100°～140°，标准麻花钻的的顶角2 K r 为118°。

在刃磨麻花钻时可根据表3—3来判断顶角的大小。

6）前角γ0 主切削刃上任一点的前角是过该点的基面与前刀面之间的夹角，如图3—4所示。

用符号γ0表示。

其有关内容见表3—2。

7）后角a 0 主切削刃上任一点的后角是该点正交平面与主后刀面之间的夹角，用符号a 0表示。

后角的有关内容见表3—2。

为了测量方便，后角在圆柱面内测量，如图3—5所示。

图3—3 麻花钻的几何形状a ）几何角度b ）外形图a ）b ）图3—4 麻花钻前角和后角的变化 图3—5 在圆柱面内测量后角a ）靠近外缘处b ）靠近钻心处表3—2 麻花钻切削刃上不同位置处的螺旋角、前角和后角的变化着钻心处的钻削任务。

横刃太短，会影响麻花钻的钻尖强度，横刃太长会使轴向力增大，对钻削不利。

9）横刃斜角ψ在垂直于钻头轴线的端面投影中，横刃与主切削刃之间的夹角称为横刃斜角，用符号ψ表示。

横刃斜角的大小与后角有关，后角增大时，横刃斜角减小，横刃也就变长。

后角小时，情况相反，横刃斜角一般为55°。

10）棱边也称刃带，它既是副切削刃，也是麻花钻的导向部分。

在切削中能保持确定的钻削方向、修光孔壁及作为切削部分的后备部分。

表3—3 麻花钻顶角的大小对切削刃和加工的影响（1）麻花钻的刃磨要求麻花钻的刃磨质量直接关系到钻孔的尺寸精度、表面粗糙度和钻削效率。

如同车刀的刃磨一样，它也是车工必须掌握的基本功。

麻花钻一般只刃磨两个主后面并同时磨出顶角、后角以及横刃斜角。

麻花钻的刃磨要求如下：1）保证顶角（2K r）和后角a 0大小适当。

2）两条主切削刃必须对称，即两主切削刃与轴线的夹角相等，且长度相等。

3）横刃斜角ψ为55°。

（2）麻花钻的刃磨情况对钻孔质量的影响（见表3—4）表3—4 麻花钻的刃磨情况对加工质量的影响3. 钻孔的方法（1）麻花钻的选用1）对于精度要求不高的内孔，可用麻花钻直接钻出；对于精度要求较高的内孔，钻孔后还要再经过车削或扩孔、铰孔才能完成，在选用麻花钻时应留出下道工序的加工余量。

2）选用麻花钻长度时，一般应使麻花钻螺旋槽部分略长于工件孔深；麻花钻过长则刚性较差，不利于钻削，过短又会使排屑困难，也不宜钻穿孔。

（2）麻花钻的安装1）钻夹头装夹直柄麻花钻用钻夹头直接装夹，再将钻夹头的锥柄插入尾座套筒的锥孔中，如图3—6 a所示。

a）b）图3—6 麻花钻的安装a）直柄麻花钻的安装b）锥柄麻花钻的安装2）用过渡套安装锥柄麻花钻可直接安装或用莫氏（MORSE）过渡锥套（变径套）插入尾座锥孔中，如图3—6b所示。

3）专用工具装夹有的时候，因加工需要，锥柄麻花钻也使用专用工具进行装夹，如图3—7所示。

a）b）图3—7 用专用夹具装夹钻头（3）钻孔时切削用量与切削液的选择1）切削用量的选用切削用量包括三个要素：①背吃刀量pa钻孔时的背吃刀量为麻花钻的半径，即：2pda （3—1）式中 p a —背吃刀量（mm ）；d —麻花钻的直径（mm ）。

②切削速度c v 可按下式计算： 1000c dnv π= （3—2 ）式中 c v —切削速度（m/min ）；d —麻花钻直径（mm ）；n —车床转速（r/min ）。

用高速钢麻花钻钻钢料时，切削速度一般取v c ＝15～30m/min ；钻铸铁时，切削取v c ＝10～25m/min ；钻铝合金时，取v c ＝75～90m/min 。

③进给量 ƒ 在车床上钻孔时的进给量是用手转动尾座手轮来实现的。

用小直径麻花钻钻孔时，进给量太大会使麻花钻折断。

用直径为12～15mm 的麻花钻钻钢料时，选ƒ=0.15～0.35mm/r ；钻铸件时，进给量略大一些，一般选ƒ=0.15～0.4mm/r 。

2）切削液的选用 钻孔时切削液的选用见表3—5。

表3—5 钻孔时切削液的选用（4）钻孔步骤1）钻孔前先将工件平面车平，中心处不允许留有凸台，以利于钻头正确定心。

2）找正尾座，使钻头中心对准工件的旋转中心，否则可能会使孔径钻大、钻偏甚至折断钻头。

3）用细长麻花钻钻孔时，为防止钻头晃动，可在刀架上夹一挡铁，以支持钻头头部来帮助钻头定心，如图3—8所示。

具体操作是：先用钻头钻入工件端面少许，然后缓慢摇动中滑板，移动挡铁逐渐接近钻头前端，以使钻头的中心稳定在工件回转中心的位置上，但挡铁不能将钻头支顶过工件回转中心，否则容易折断钻头，当钻头已正确定心后，则可退出挡铁。

另一种办法是先将直径小于5mm 麻花钻钻孔，钻孔前先在工件端面上钻出中心孔，这样既便于定心且钻出的孔同轴度好。

4）在实体材料上钻孔，小径孔可一次钻出，若孔径超过30mm ，不宜一次钻出。

最好先用小直径钻头钻出底孔，再用大钻头钻出所需尺寸孔径，一般情况下，第一支钻头直径为第二次钻孔直径的0.5～0.7倍。

5）钻不通孔与钻通孔的方法基本相同，不同的是钻不通孔时需要控制孔的深度。

具体操作是：开动车床，摇动尾座手轮，当钻尖开始切入工件端面时，用钢直尺量出尾座套筒的伸出长度，那么钻不通孔的深度就应该控制为所测伸出长度加上孔深，如图3—9所示。

（5）钻孔时的注意事项1）保证钻头轴线与工件旋转轴线相重合，否则钻削时会使钻头折断。

2）钻孔时，工件端面不能留有凸头。

图3—8 用挡铁支顶钻头图3—9 钻不通孔3）当钻头起钻时或是快钻穿孔时，手动进给要缓慢，以防钻头折断。

4）在钻削过程中，要经常退出钻头清除切屑，以免切屑堵塞在孔内造成钻头被“咬死”或折断。

5）在钻削钢料时必须浇注切削液，但在钻削铸件时可不用切削液。

4. 麻花钻的刃磨实训（1）麻花钻的刃磨方法麻花钻的刃磨方法如下：1）砂轮修整刃磨前应检查砂轮表面是否平整，如果不平整或有跳动，则应先对砂轮进行修正。

2）手握姿势用右手握住钻头前端作支点，左手紧握钻头柄部。

3）刃磨位置将钻头放置于砂轮中心平面以上，摆正钻头与砂轮的相对位置（使钻头轴心线与砂轮外圆母线在水平内的夹角等于顶角的1/2。

即为59°），同时钻尾向下倾斜，如图3—10所示。

a) b)图3—10 麻花钻刃磨时与砂轮的相对位置4）刃磨方法刃磨时，将切削刃逐渐靠向砂轮，见火花后，给钻头加一个向前的较小压力，并以钻头前端支点为圆心，缓慢使钻头作上下摆动并略带转动，见图3—11所示。

同时磨出主切削刃和后面。

但要注意摆动与转动的幅度和范围不能过大，以免磨出负后角或将另一条主切削刃磨坏。

重复上述刃磨动作4～5次，即可刃磨好。

双手握钻头的位置转动过180°刃磨另一个主切削刃，方法与上相同。

a）b）图3—11 麻花钻的刃磨方法（2）麻花钻角度的检测麻花钻角度的检测量方法有以下几种：1）目测法把刃磨好的麻花钻垂直竖在与眼等高的位置上，转动钻头，交替观察两条主切削刃的长短、高低以及后角等，如图3—12所示。

如果不一致，则必须进行修磨，直到一致为止。

2）角度尺检查将游标万能角度尺的一边贴在麻花钻的棱边上，另一边靠近钻头的刃口上，测量刃长和角度，如图3—13所示。

3）在钻削过程中检测若麻花钻刃磨正确，切屑会从两侧螺旋槽内均匀排出，如果两主切削刃不对称，切屑则从主切削刃高的那边螺旋槽向外排出；据此可卸下钻头，将较高的一边主切削刃磨低一些，以避免钻孔尺寸变大。

麻花钻在刃磨时应该注意以下几点：①刃磨时用力要均匀，不能过大，应经常目测磨削情况，随时修正。

②刃磨时，钻头切削刃的位置应略高于砂轮中心平面，以免磨出负后角，致使钻头无法使用。

③刃磨时不要用刃背磨向刀口，以免造成刃口退火。

④刃磨时应注意磨削温度不应过高，要经常用水冷却，以防钻头退火降低硬度，使切削性能降低。

a）b）图3—12 目测法检测图3—13 用角度尺检测a）刃磨正确b）刃磨错误（3）麻花钻的修磨由于麻花钻在结构上存在很多缺点，因而麻花钻在使用时，应根据工件材料、加工要求，采用相应的修磨方法进行修磨。