钻削加工

机械设计基础电子教案
电子教案
第 5章 钻削加工方法
5.1
钻、扩、铰的工作内容 钻削加工工艺系统组成 钻削用量及钻削参数计算 钻削加工案例分析
5.2
5.3 5.4
5.5
5.6
钻削加工中常见问题及解决办法 孔的挤光和滚压
5.1 钻、扩、铰的工作内容
孔是各种机器零件上出现最多的几何 表面之一。 孔加工的方法很多，除了常用的钻孔、 扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔外， 还有金刚镗、珩磨、研磨、挤压以及孔的 特种加工等。
5.2.3钻床夹具 在钻床上进行孔的钻、扩、铰、锪、 攻螺纹加工所用的夹具，称为钻床夹具。 钻床夹具用钻套引导刀具进行加工， 有利于保证被加工孔对其定位基准和各孔 之间的尺寸精度和位置精度，并可显著提 高劳动生产率。
5.2.3.1 夹具的主要类型 1.固定式钻模 2.回转式钻模 3.移动式钻模 4.翻转式钻模 5.盖板式钻模 6.滑柱式钻模
5.2.4钻、扩、铰加工工艺 1．制定加工方法的依据和应考虑的问题 ①工件的年生产纲领是确定工件生产类型 （单件、批量、大量生产）及其工艺方案的 首要条件； ②工件的加工内容和精度要求是作为对孔、 孔系安排加工或终加工的依据； ③工件的材质、结构形式、工件的刚性、孔 的毛坏状态等是考虑加工方法和选用工夹具 的主要内容； ④工厂的设备状况和工夹具供给能力； ⑤经济性。
5.2 钻削加工工艺系统组成
用钻头在实体材料上加工孔的工艺方 法为钻孔，它是加工孔的一种基本方法。 在钻床上钻孔时，钻头的旋转是主运 动，而钻头沿其轴线的移动是进给运动。
钻削有如下工艺特点： 1.钻头容易“引偏”，影响加工精度。 所谓“引偏”是指加工时由于钻头弯曲而 引起的孔径扩大、孔不圆或孔的轴线歪斜 等。 2.排屑困难，影响表面质量。 3.生产率低。
5.2.2.1从实心材料上加工孔的刀具 1. 麻花钻 2. 扁钻 3. 中心钻 4. 深孔钻
5.2.2.1对已有的孔进行再加工的刀具 1. 扩孔钻 2. 锪钻 3. 铰刀
5.2.2.3孔加工复合刀具 1.同类刀具复合的孔加工复合刀具 2.不同类刀具复合的孔加工复合刀具 3.孔加工复合刀具的特点 ①生产率高 ②用孔加工复合刀具加工时，可保证各加 工表面之间获得较高的位置精度。 ③采用孔加工复合刀具可以集中工序，从 而减少了机床台数或工位数，对于自动线 则可大大减少投资，降低加工成本。
2.不同的孔加工方法达到孔径精度与表面粗糙度
加工方法 孔径精度 表面粗糙度Ra(μm)
12.5 3.2～6.3 1.6～3.2 0.8～3.2 0.8～1.6 0.025～0.4
IT12～13 钻 IT10～12 钻、扩 IT8～11 钻、铰 IT6～8 钻、扩、铰 钻、扩、粗铰、精铰 IT6～8 挤光 IT5～6
4)工序内容安排如下： 工步一：扩φ22.5mm孔 工步二：倒角4.5×45º 表面粗糙度Ra12.5µ m 工步三：扩φ23.7mm孔 工步四：锪平面。保证加工平面与孔中心线交 点距定位平面41mm;表面粗糙度Ra12.5µ m 工步五：铰孔。表面粗糙度Ra6.3µ m 5)采用标准刀具、刀辅具及量具。
±0.03～0.1
采用专用夹具
大批、大量生产
5.3钻削用量及钻削参数计算
5.3.1钻、扩、铰进给量的选择 1.钻孔的进给量 2.扩孔的进给量 3.铰孔的进给量
5.3.2钻、扩、铰切削速度、轴向力、扭矩 及切削功率的计算 1. 钻、扩、铰切削速度的计算公式
zv cv d 0 v kv xv yv m T p f
钻套类型 1.固定钻套 2.可换钻套 3.快换钻套 4.特殊钻套
钻套的尺寸、公差及材料 设计钻床夹具时，在选定钻套的结构 类型之后，需要确定钻套的内孔尺寸、公 差及其他有关尺。
钻模板设计 钻模板通常装配在夹具体或支架上， 或与夹具上的其他元件相连接。常见的有 如下几种类型。 1.固定式钻模板 2.铰链式钻模板 3.可卸式钻模板 4.悬挂式钻模板
钻削是在实体材料上一次钻成孔的工序， 钻孔加工的孔精度低，表面较粗糙。 扩孔是对已有的孔眼（铸孔、锻孔、预钻 孔等）再进行扩大，以提高其精度或降低其 表面粗糙度的工序为。 锪孔是在钻孔孔口表面上加工出倒棱、平 面或沉孔的工序，锪孔属于扩孔范围。 铰孔是利用绞刀对孔进行半精加工和精加 工的工序。 滚压挤光是利用钢球或滚压头对孔作光整 加工，校准孔的几何形状，降低表面粗糙度， 同时还有强化金属表面层的作用。
5.2.1钻床及技术参数 钻床的主要功用为钻孔和扩孔，也可以 用来铰孔、攻螺纹、锪沉头孔及锪凸台端面 等。 钻床的主要类型有台式钻床、立式钻床、 摇臂钻床、深孔钻床、数控钻床以及其他钻 床。钻床的主参数是最大钻孔直径。
图5-1
钻床加工方法
5.2.2 钻削刀具 孔加工刀具是用于工Байду номын сангаас实心材料中形 成孔或将已有孔扩大的刀具。 孔加工刀具结构样式很多，按用途可分 为从实心材料上加工孔的刀具和对已有孔 进行再加工的刀具两大类。
滚压
IT6～8
0.05～0.4
3．不同孔距精度及其加工方法
孔距精度（mm） ±0.25～0.5 ±0.1～0.25 ±0.1～0.25 加工方法 划线找正、配合测量与简易钻模 用普通夹具或组合夹具、配合快换卡 头 盘、套类工件可用通用分度夹具 采用多轴头配以夹具或多轴钻床 利用坐标工作台、对百分表、量块、 专用对刀装置或采用坐标、数控钻床 小、中批生产 单件、小批生产 适用范围 单件、小批生产 小、中批生产
5.4.2. 小孔、微孔的钻削方法 小孔、微孔的加工特点 1)加工直径小于或等于3mm。 2)排屑困难，在微孔加工中更加突出，严 重时切削阻塞，钻头易折断。 3)切削液很难注入孔内，刀具耐用度底。 4)刀具重磨困难，小于1mm钻头需在显微 镜下刃磨。
5.4.3深孔钻削 当钻削孔的深度与直径之比（L/D） 大于5时称为深孔钻削。 由于深孔钻削与其它加工方法有所不 同，其刀具进入工作时，是在半封闭条件 下工作，所以受到很多限制，切削处理、 刀具冷却润滑、合理导向等，有许多不利 因素。
挤光加工分为推挤和拉挤二种方式， 一般加工短孔时采用推挤，加工较长的孔 （深径比L/D＞8）时，采用拉挤， 挤光工具可采用滚珠（淬硬钢球或硬 质合金球）、挤压刀（单环或多环）等， 以实现工件的精整（尺寸）、挤光（表面） 和强化（表层）等目的。
5.6.2 孔的滚压 孔的滚压加工可应用于直径6～500mm， 长3～5mm以内的的钢、钢、铸铁和有色 金属的工件。内孔滚压中工原理与圆滚压 相同。
3)夹具及定位基准的选择： 选用高效快换钻模专用夹具，用已加工底 平面与Φ12.5mm两孔定位。为解决孔轴线与 定位平面呈93º 角，将定位平面与夹具底板平 面设计呈3º 角。因销孔中心不在定位支承平面 内，所以在工件定位夹紧后，必须将销也底平 面辅助支承销锁紧，以承受钻削轴向力。由于 所选择的定位基准与设计、测量基准重合，所 以不必进行工艺尺寸链计算。
2. 钻、扩、铰轴向力、扭矩及切削功率的计算 钻、扩、铰轴向力 z F CF d 0 F f y F k F N 钻、扩、铰扭矩 z m M CM d0 M f yM kM N·
5.4钻削加工案例分析
5.4.1 一般的钻削方法 支架销孔的加工
工序分析： 1)工件的年生产纲领为1000件，属批量生 产。销孔加工前已完成底平面及三个 Φ12.5mm孔的加工。且销孔已铸出 Φ16mm通孔。 2)机床的选择：因工件为批量生产，可考 虑采用Z535立式钻床加工。
5.2.3.2 典型钻床夹具的结构分析
5.2.3.3钻床夹具设计要点 1.钻模类型的选择 钻模的类型很多，在设计钻模时，首 先需要根据工件的形状尺寸、质量、加工 要求和批量来选择钻模的结构类型。
2.钻套的选择和设计 钻套和钻模板是钻床夹具的特殊元件。 钻套装配在钻套模板或夹体上，其作用是 确定被加工孔的位置和引导刀具加工。
5.5钻削加工中常见问题及解决办法
5.5.1钻孔质量分析 1.孔径扩大和孔轴线偏斜 2.钻头的崩刃和折断
5.5.2 铰孔质量分析 1.孔径的扩大与收缩 2.刀齿崩刃 3.孔的表面粗糙度过大
5.6孔的挤光和滚压
5.6.1 孔的挤光 挤光加工是小孔精加工中高效率的工艺方法 之一，它可得到IT5～6级精度、粗糙度 Ra0.025～0.4μm的孔，所使用的工具简单、 制造容易，对设备除要求刚性较好外，无其 他特殊要求。但挤压加工时径向力较大，对 形状不对称，壁厚不均匀的工件，挤压时易 半生畸变。挤光工艺适用于加工孔径2～ 30mm(最大不超过50mm)、壁厚较大的孔。