高速钢钻头在结构钢(σь=650MPa)上的钻孔的切削速度、轴向力、扭矩及功率
钻削与钻头
二、麻花钻的几何角度 1．钻头角度的参考系 基面pr :主切削刃上任 意点的基面，即通过该 点，垂直于该点的切削 速度方向的平面。 切削平面ps : 主切削刃上 任意点的切削平面，是 包含该点的切削速度方 向，而又切于该点加工 表面的平面。 正交平面po、假定工作平 面pf和背平面pp
端平面pt：与钻头轴 线垂直的投影面。 中剖面pc：过钻头轴 线与两主切削刃平行 的平面。 柱剖面pz：过切削刃选定点作与钻头轴线平行的 直线，该直线绕钻头轴线旋转形成的圆柱面。
(7-10)
式中Mc——切削扭矩； vc——切削速度； d ——钻头直径。
影响钻削力的主要因素有： • 螺旋角ω： 螺旋角ω↑，则前角γo↑，并改善了排屑情况， 轴向力F与扭矩M都显著↓。但当螺旋角β>30。 时，其影响减小。
• 顶角2φ： 顶 角 2φ↑ ， 会 使 切 削 厚 度 hD↑ ， 切 削 宽 度↓，从而切 向 力 Fz↓ 及 切 削扭矩M，轴向 力F↑
2．进给量 普通钻头进给量可按以下经验公式估算： f = (0.01～0.02)d (7-11) 合理修磨的钻头可选用 f = 0.03d 3．钻削速度
第三节 钻头的修磨 一、标准高速钢麻花钻存在问题 (1)沿主切削刃各点前角值差别悬殊(由+30°～-30°)，横 刃上的前角竟达-54°～-60°，造成较大的轴向力和扭矩， 使切削条件恶化。 (2)棱边近似为圆柱面(有稍许倒锥)的一部分，副后角为零 度，摩擦严重。 (3)在主、副切削刃相交处，切削速度最大，散热条件最差， 因此磨损很快。 (4)两条主切削刃很长，切屑宽，各点切屑流出速度相差很 大，切屑呈宽螺卷状，排屑不畅，切削液难于注入切削区； (5)横刃较长，其前、后角与主切削刃后角不能分别控制
加工中心刀具怎么选择合适的？
加工中心刀具怎么选择合适的？加工中心刀具怎么选择合适的？加工中心刀具主要分为铣削刀具和孔加工刀具两大类。
铣削刀具的选择主要是铣刀型别和铣刀尺寸的选择。
铣刀型别应与工件表面形状与尺寸相适应。
加工较大的平面应选择面铣刀；加工凹槽或者是较小的台阶及平面轮廓时应选择立铣刀；加工曲面应选择球头铣刀；加工模具型腔或凸模成形表面等多选用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀；加工变斜角面应选用鼓形铣刀；加工各种直的或圆弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成形铣刀。
当粗铣或铣不重要的加工平面时，可使用粗齿铣刀；当精铣时，可选用密齿铣刀，用小进给量达到低的表面粗糙度；当铣材料较硬的金属时，必须选用密齿铣刀，同时进给量要小，以防止振动。
铣刀尺寸也应与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。
刀具直径的选用主要取决于装置的规格和工件的加工尺寸，另外还要考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内。
粗铣时铣刀直径要小些，精铣时铣刀直径要尽量大些，最好能够包容整个加工宽度。
表面要求高时，还可以选择使用具有修光效果的刀片。
而孔加工刀具可分为钻孔刀具、镗孔刀具、扩孔刀具和铰孔刀具。
（1）钻孔刀具较多，主要有普通麻花钻、可转位浅孔钻以及扁钻。
用加工中心钻孔通常都会采用普通麻花钻，普通麻花钻主要由工作部分和柄部组成的。
刀具柄部分为直柄和锥柄两种。
直柄工具的刀柄主要是弹簧夹头刀柄，其具有自动定心、自动消除偏摆的优点，所以小规格的刀具最好选用该型别。
而工作部分包括切削部分和导向部分，所示，麻花钻的切削部分有2个主切削刃、2个副切削刃、1个横刃。
麻花钻的导向部位起导向、修光排屑和输送切削液作用。
麻花钻一般用于精度较低孔的粗加工，由于加工中心所用夹具没有钻套定心导向，钻头在高速旋转切削时容易会发生偏摆运动，而且钻头的横刃长，所以在钻孔时，要用中心钻打中心孔，用以引正钻头。
（2）镗削的主要特点是获得精确的孔的位置尺寸，得到高精度的圆度、圆柱度和表面粗糙度，所以，对精度较高的孔可用镗刀来保证。
车工工艺与技能练习--钻中心孔、钻孔
（8）在车床上钻孔的教学视频
主要内容： 1、基本操作技术 2、钻孔 3、容易产生的问题及原因
（9）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”
（4）中心孔的标注意义
（5）在车床上钻中心孔的教学视频
主要内容： 1、基本操作技术 2、钻中心孔 3、容易产生的问题及原因
2、钻孔
用钻头在实体材料上加工孔的方法叫钻孔。钻孔 属于粗加工，其尺寸精度一般可达IT11~IT12，表 面粗糙度Ra12.5~25mm。
麻花钻是钻孔的常用刀具，材料一般用高速钢制 成，由于高速切削的发展，镶硬质合金的钻头也 得到了广泛的应用。这里介绍高速钢麻花钻及其 钻孔方法。 对于精度要求不高的孔，可用麻花钻直接钻出， 对于精度要求较高的孔，钻孔后还要经过精加工 才能完成（在以后的课程中要涉及到孔的精加 工）。
课题说明
在工件安装中，一夹一顶或两顶都要先预制中心 孔，在钻孔时为了保证同轴度也往往要先钻中心 孔来决定中心位置。 在车床上钻孔加工也是比较常见的工艺，如齿轮、 轴套、带轮、盘盖类等零件的孔，都必须要先进 行钻孔加工。 钻中心孔和钻孔是车工必须要首先掌握的基本技 能。 在传统的教材教学中，这两项内容是在不同的单 元中进行的。本学期在教学改革活动中，我们以 典型零件加工为载体，本着“急用先学”的原则， 对这两项教学内容作了调整性的整合，以满足后 续课的需要，希望能达到预期的效果。
课题之钻头与孔加工
2、切削角度
要弄清其切削角度，先确定表示切削角度的辅助平面： 基面、切削平面、正交平面、端平面、中剖面、柱剖 面。
基面：麻花钻任一点的基面是通过该点，且
垂直于该点切削速度方向的平面，实际上就 是通过该点与钻心连线的径向平面。由于两 切削刃不通过钻心，所以主切削刃上各点的 基面也就不同。 切削平面：麻花钻主切削刃上任一点的切削 平面，是由该点的切削速度方向与该点切削 刃的切线所构成的平面。也就是该点与钻心 连线的垂线方向。 正交平面：是通过主切削刃上任一点并垂直 于基面和切削平面的平面。
4-5、修磨分屑槽
五、群钻
群钻是利用标准麻花钻头合理刃磨而成的高
生产率、高加工精度、适应性强、寿命长的 新型钻头。
群钻
铸铁群钻
钻头直径
尖高
圆弧半径
横刃长
分外刃长 L1/L2
总外刃长
外刃顶角
第二顶角
横刃斜角
外刃后角
圆弧后角
5~7
0.11
0.75
0.15
1.9
120
70
65
18
20
7~10
0.15
1.25
0.2
L1=L2
2.6
120
70
65
18
20
10~15
0.2
1.75
0.3
4
120
70
65
18
20
薄板群钻
钻头刃磨的三种境界：
二、衣带渐宽终不悔，为伊消） ——清朝、王国维
九、铰孔和铰刀
定义：用铰刀从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值的方法。 特点：铰刀刀齿数量多，切削余量小，故切削阻力 小，导向性好，加工精度高，可达IT9~IT7级，表面 粗糙度可达Ra1.6 种类：1、整体圆柱铰刀（机用、手用）2、可调节 手用铰刀（铰削非标准孔、）3、锥铰刀包括1:50锥 铰刀（定位销孔）、1:30锥铰刀（套式刀具上的锥 孔）、莫氏锥铰刀（铰削0~6号莫氏锥孔，锥度近 似1:20）、1:10锥铰刀（铰削联轴器上的锥孔）4、 螺旋槽铰刀(铰削带键槽孔) 5、硬质合金机用铰刀
课题四 钳工基本操作知识
薄板群钻
刃磨薄板钻头
3、硬质合金钻头
由于高速切削的发 展，硬质合金钻头也得 到了广泛的应用。硬质 合金钻头是在钻头切削 部分嵌焊一块硬质合金 刀片，如图所示。它适 用于高速钻削铸铁及钻 高锰钢、淬硬钢、玻璃 等坚硬材料。硬质合金 刀片材料是碳化钨类 YG8。使用硬质合金钻 头时，进给量要小一些， 以免刀片碎裂，两切削 刃要磨得对称。
麻花钻的刃磨要求
• 根据加工材料的材质，刃磨出正确的顶角2κr，钻削一
般中等硬度的钢和铸铁时，2κr =116°～118°
• 两条主切削刃必须关于轴线对称，即长度应相等，它们
与轴线的夹角也应相等，主切削刃应成直线 • 后角应刃磨适当，以获得正确的横刃斜角ψ，一般 ψ=50°～55° • 主切削刃，刀尖和横刃应锋利，不允许有钝口、崩刃
（2）标准麻花钻的切削角度
1）确定麻花钻切削角度的辅助平面 麻花钻主切削刃上任意一点的基面、 切削平面和主截面的相互位置，三者互相 垂直。 ①基面 切削刃上任一点的基面是通过该点并 与该点切削速度方向垂直的平面，实际上 是过该点与钻心连线的径向平面。
②切削平面 麻花钻主切削刃上任一点的切削平面，是 由该点的切削速度方向与该点切削刃的切线所构 成的平面。标准麻花钻主切削刃为直线，其切线 就是钻刃本身。 ③正交平面 通过主切削刃上任一点并垂直于切削平面和 基面的平面为主截面。 ④柱剖面 通过主切削刃上任一点作与钻头轴线平行 的直线，该直线绕钻头轴线旋转所形成的圆 柱 面的切面即为柱截面。
（4）标准麻花钻的修磨
为延长钻头的寿命、提高切削性能和 钻削效率，通常要对切削部分进行修磨。 修磨措施主要包括： 1)磨短横刃并增大靠近钻心处的前角， 以减小轴向抗力和刮削现象，提高钻头的 定心作用和切削的稳定性，是最基本的修 磨方式；
习题与思考题
第一章 金属切削基本知识习题与思考题1-1 何谓金属切削加工？切削加工必须具备什么条件？ 1-2 形成发生线的方法有哪几种？各需要几个成形运动？ 1-3 何为简单成形运动和复合成形运动？各有何特点？ 1-4 切削加工由哪些运动组成？它们各有什么作用？1-5 什么是主运动？什么是进给运动？各有何特点？分别指出车削圆柱面、铣削平面、磨外圆、钻孔时的主运动和进给运动。
1-6 什么是切削用量三要素？在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系? 1-7 车刀正交平面参考系由哪些平面组成？各参考平面是如何定义的？ 1-8 刀具的基本角度有哪些？它们是如何定义的？角度正负是如何规定的？1-9 用高速钢钻头在铸铁件上钻φ3与φ30的孔，切削速度为30m/min 。
试问钻头转速是否一样？各为多少？1-10 工件转速固定，车刀由外向轴心进给时，车端面的切削速度是否有变化？若有变化，是怎样变化的？1-11 切削层参数包括哪几个参数？ 1-12 切削方式有哪几种？1-1345º弯头车刀在车外圆和端面时，其主、副刀刃和主、副偏角是否发生变化？为什么？如图1-22所示，用弯头刀车端面时，试指出车刀的主切削刃、副切削刃、刀尖以及切削时的背吃刀量、进给量、切削宽度和切削厚度。
1-14试绘出外圆车刀切削部分工作图。
已知刀具几何角度为： 90=rκ， 10'=r κ，15=o γ， 8'==o o αα， 5+=s λ。
1-15 试述刀具的标注角度与工作角度的区别。
为什么横向切削时，进给量不能过大？ 1-16 影响刀具工作角度的主要因素有哪些?1-17在CA6140机床上车削直径为80mm ，长度180mm 的45钢棒料，选用的切削用量为a p =4mm ；f =0.5mm/r ；n =240r/min 。
试求：①切削速度；②如果kr =45º, 计算切削层公称宽度b D 、切削层公称厚度h D 、切削层公称横截面积A D 。
机制课程总结
车削圆柱面时：
●
法向分量△y (将直接反映到工件的半径上) (△y ＝ △R y)。
●
切向分量△ z：半径误差△R y为：
机床误差
主轴回转误差
径向跳动 轴向窜动 角度摆动
误差敏感方向
水平面内的直线度误差
导轨误差
垂直平面内的直线度误差
两导轨间的平行度误差
传动链误差: 首、末两端传动元件之间相时运动的误差
适用于：单件小批生产。
盘状模数齿轮铣刀
（2）展成法齿轮刀具
●刀具相当于一个蜗杆（有一定螺旋角的斜齿圆柱齿轮）与被切齿轮作大侧 隙啮合，工件齿形由刀具切削刃在展成过程中逐渐切削包络而成。 ●展成法齿轮刀具：滚齿刀、插齿刀、剃齿刀等。
●加工直齿：滚刀轴线与工件端面倾斜一定角度。滚刀每 转一转，工件转过一个齿。 ●加工斜齿: 除具备加工直齿所需的运动外，工件一个附
2－1金属切削刀具的基本知识
1、定义：刀具从工件毛坯上切去一层多余的金属，从而使工件达到规定
的几何形状、尺寸精度和表面质量的机械加工方法。
2、切削运动：主运动和进给运动
3、切削用量 ： v c、f、αp三者的总称
4、切削时的工件表面——（已、待、加工表面） 二、刀具角度
1、三面两刃一尖： 面：前刀面、主后面、副后面 刃：主切削刃、副主切削刃
工件的装夹方法直接找正装夹划线找正装夹用夹具装夹工件四工件的定位原理六点定位原理1工件的自由度及其限制工件六点定位xoy平面123xoz平面45点yoz平面一个点61完全定位2不完全定位3欠定位4过定位2完全定位与不完全定位和过定位3支承点与定位元件便于理解六点定位原理中使用支承点来限制工件的自由度一个支承点限制工件的个自由度
（3）刀具安装高低对工作角度的影响
常用刀具的切削参数
附录2 常用刀具的切削参数附录2-1 硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量背吃刀量p a /mm≤3 >3～5 >5～8 >8～12>12工件材料车刀刀杆尺寸 B ×H /mm工件直径 d /mm 进给量f /mm·r –116×2520 4060 100 400 0.3～0.4 0.4～0.5 0.5～0.7 0.6～0.9 0.8～1.2 — 0.3～0.4 0.4～0.6 0.5～0.6 0.7～1.0 — — 0.3～0.5 0.5～0.6 0.6～0.8 — — — 0.4～0.5 0.5～0.6 — — — — — 碳素钢、合金钢、耐热钢20×30 25×2520 40 60 100 400 0.3～0.4 0.4～0.5 0.5～0.7 0.8～1.0 1.2～1.4 — 0.3～0.4 0.5～0.7 0.7～0.9 1.0～1.2 — — 0.4～0.6 0.5～0.7 0.8～1.0 — — — 0.4～0.7 0.6～0.9 — — — — 0.4～0.6 16×254060 100 400 0.4～0.5 0.5～0.8 0.8～1.2 1.0～1.4 — 0.5～0.8 0.7～1.0 1.0～1.2 — 0.4～0.6 0.6～0.8 0.8～1.0 — — 0.5～0.7 0.6～0.8 — — — — 铸铁 铜合金20×30 25×2540 60 100 4000.4～0.5 0.5～0.9 0.9～1.3 1.2～1.8— 0.5～0.8 0.8～1.2 1.2～1.6— 0.4～0.7 0.7～1.0 1.0～1.3— — 0.5～0.8 0.9～1.1— — — 0.7～0.9 注：1. 加工断续表面及有冲击的工件时，表内进给量应乘系数k =0.75～0.85。