第5章 鉆孔、擴孔、锪孔與鉸孔,5.1 鉆孔與鉆頭 5.1.1 鉆孔 鉆孔是指用鉆頭在實體材料上加工出孔的方法。 1.鉆削運動 鉆孔時，鉆頭與工件之間的相對運動稱為鉆削運動。鉆削運動由如下兩種運動構成: （1）主運動 鉆孔時，鉆頭裝在鉆床主軸（或其他機械）上所做的旋轉運動稱為主運動。 （2）進給運動 鉆頭沿軸線方向的移動稱為進給運動。,1,2.鉆削特點,鉆削時，鉆頭是在半封閉的狀態(tài)下進行切削的，轉速高，切削用量大，排屑又很困難，因此鉆削具有如下特點: （1）摩擦較嚴重，需要較大的鉆削力。 （2）產生的熱量多，而傳熱、散熱困難，因此切削溫度較高。 （3）鉆頭高速旋轉以及由此而產生的較高切削溫度，易造成鉆頭嚴重磨損。 （4）鉆削時的擠壓和摩擦容易產生孔壁的冷作硬化現(xiàn)象，給下道工序加工增加困難。 （5）鉆頭細而長，剛性差，鉆削時容易產生振動及引偏。 （6）加工精度低，尺寸精度只能達到IT10 IT11，表面粗糙度值只能達到 Ra 25100m。,2,5.1.2 麻花鉆,1.組成 麻花鉆直徑大于68 mm時，常制成焊接式。其工作部分的材料一般用高速鋼 （W18Cr4V或W6Mo5Cr4V2）制成，淬火后的硬度可達6268HRC。其柄部的材料一般采 用45鋼。 麻花鉆由柄部、頸部和工作部分組成。,3,麻花鉆的組成,4,1.組成,柄部是鉆頭的夾持部分，用來定心和傳遞動力，有錐柄和直柄兩種。一般直徑小于13 mm的鉆頭做成直柄;直徑大于13 mm的鉆頭做成錐柄，因為錐柄可傳遞較大扭矩。 頸部是為磨制鉆頭時供砂輪退刀用的，鉆頭的規(guī)格、材料和商標一般也刻印在頸部。 麻花鉆的工作部分又分為切削部分和導向部分。 標準麻花鉆的切削部分由五刃（兩條主切削刃、兩條副切削刃和一條橫刃）和六面（兩個前刀面、兩個后刀面和兩個副后刀面）組成。,5,麻花鉆切削部分的組成,6,麻花鉆切削部分的組成,7,3.標準麻花鉆頭的缺點,（1）橫刃較長，橫刃處前角為負值，在切削中橫刃處于擠刮狀態(tài)，會產生很大的軸向力，容易發(fā)生抖動，定心不準。根據(jù)試驗，鉆削時50%的軸向力和15%的扭矩是由橫刃產生的，這是鉆削中產生切削熱的主要原因。 （2）主切削刃上各點的前角大小不一樣，致使各點切削性能不同。 （3）鉆頭的棱邊較寬，副后角為零，靠近切削部分的棱邊與孔壁的摩擦比較嚴重，容易發(fā)熱和磨損。,8,3.標準麻花鉆頭的缺點,（4）主切削刃外緣處的刀尖角較小，前角很大，刀齒薄弱，而此處的切削速度卻最高，故產生的切削熱最多，磨損極為嚴重。 （5）主切削刃長，而且全寬參加切削，各點切屑流出速度的大小和方向都相差很大，會增加切屑變形，所以切屑卷曲成很寬的螺旋卷，容易堵塞容屑槽，致使排屑困難。,9,4.標準麻花鉆的修磨,（1）修磨橫刃 修磨后橫刃的長度為原來的1/51/3，以減小軸向力和擠刮現(xiàn)象，提高鉆頭的定心作用和切削性能。,10,標準麻花鉆的修磨,（2）修磨主切削刃 修磨主切削刃，主要是磨出二重頂角。延長鉆頭壽命，減少孔壁的殘留面積，降低孔的表面粗糙度值。,11,標準麻花鉆的修磨,（3）修磨棱邊 在靠近主切削刃的一段棱邊上磨出副后角o =68，保留棱邊寬度為原來的1/31/2，以減少對孔壁的摩擦，提高鉆頭的壽命。,12,標準麻花鉆的修磨,（4）修磨前刀面 修磨主切削刃和副切削刃交角處的前刀面，磨去一塊，如圖中陰影部位所示，這樣可提高鉆頭強度。鉆削黃銅時，還可避免切削刃過分鋒利而引起扎刀現(xiàn)象。,13,標準麻花鉆的修磨,（5）修磨分屑槽 在兩個后刀面上磨出幾條相互錯開的分屑槽，使切屑變窄，以利于排屑。直徑大于15 mm的鉆頭都要磨出。若有的鉆頭在制造時后刀面上已有分屑槽，那就不必再開槽。,14,5.1.3 硬質合金鉆頭,硬質合金鉆頭有整體式 和鑲嵌式。 直徑較小的常做成整體式; 直徑較大的常做成鑲嵌式，它是在鉆頭切削部分嵌焊硬質合金刀片 硬質合金刀片的材料是YG8或YT2。,15,5.1.4 群鉆,群鉆是利用標準麻花鉆頭合理刃磨而成的生產率和加工精度較高、適應性強、壽命長的新型鉆頭。 群鉆主要用來鉆削碳鋼和各種合金鋼。 群鉆是把標準麻花鉆的切削部分磨出兩條對稱的月牙槽，形成圓弧刃，并在橫刃和鉆心處經修磨形成兩條內直刃。這樣，加上橫刃和原來的兩條外直刃，就將標準麻花鉆的“一尖三刃”磨成了“三尖七刃”,16,群鉆,群鉆特點： 三尖七刃銳當先， 月牙弧槽分兩邊。 一側外刃開屑槽， 橫刃磨低窄又尖。,17,5.1.4 群鉆,18,5.1.5 鉆削用量及其選擇,1.鉆削用量 鉆削用量包括三要素 ：切削速度 vc、 進給量 f 切削深度ap （1）切削速度 vc 指鉆削時鉆頭切削刃上最大直徑處的線速度，可由下式計算: vc =Dn/1000 m/min 式中 D鉆頭直徑，mm; n鉆頭轉速，r/min。,19,1.鉆削用量,（2）進給量 f 指主軸每轉一轉鉆頭對工件沿主軸軸線相對移動的距離，單位為mm/r。 （3）切削深度 ap 指已加工表面與待加工表面之間的垂直距離，即一次走刀所能切下的金屬層厚度，ap =D/2，單位為mm。,20,2.鉆削用量的選擇,（1）選擇原則 鉆削用量選擇的目的，首先是在保證鉆頭加工精度和表面粗糙度的要求以及保證鉆頭有合理的使用壽命的前提下，使生產率最高; 不允許超過機床的功率和機床、刀具、夾具等的強度和剛度的承受范圍。 鉆削時，由于背吃刀量已由鉆頭直徑決定，所以只需選擇切削速度和進給量。,21,2.鉆削用量的選擇,鉆孔時選擇鉆削用量的基本原則是在允許范圍內，盡量先選擇較大的進給量 f，當f的選擇受到表面粗糙度和鉆頭剛性的限制時，再考慮選擇較大的切削速度vc。 切削深度 直徑小于30 mm的孔一次鉆出;直徑為3080 mm的孔可分兩次鉆削，先用（0.5 0.7）D（D為要求加工的孔徑）的鉆頭鉆底孔，然后用直徑為D的鉆頭將孔擴大。,22,2.鉆削用量的選擇,進給量 孔的精度要求較高且表面粗糙度值較小時，應選擇較小的進給量;鉆較深孔、鉆頭較長以及鉆頭剛性、強度較差時，也應選擇較小的進給量。 鉆削速度 當鉆頭直徑和進給量確定后，鉆削速度應按鉆頭的壽命選取合理的數(shù)值，一般根據(jù)經驗選取?？纵^深時，取較小的切削速度。,23,5.1.6 鉆孔方法,鉗工鉆孔方法與生產規(guī)模有關。當需要大批生產時，要借助于夾具來保證加工位置的 正確;當需要小批生產和單件生產時，則要借助于劃線來保證其加工位置的正確。 1.一般工件的加工 鉆孔前應把孔中心的樣沖眼用樣沖再沖大一些，使鉆頭的橫刃預先落入樣沖眼的錐坑 中，這樣鉆孔時鉆頭不易偏離孔的中心。,24,5.1.6 鉆孔方法,（1）起鉆 鉆孔時，應把鉆頭對準鉆孔的中心，然后啟動主軸，待轉速正常后，手搖進給手柄，慢慢地起鉆，鉆出一個淺坑，這時觀察鉆孔位置是否正確，如鉆出的錐坑與所劃的鉆孔圓周線不同心，應及時借正。 （2）借正 如鉆出的錐坑與所劃的鉆孔圓周線偏位較少，可移動工件（在起鉆的同時用力將工件向偏位的反方向推移）或移動鉆床主軸（搖臂鉆床鉆孔時）來借正;如偏位較多，可在借正方向打上幾個樣沖眼或用油槽鏨鏨出幾條槽 。,25,5.1.6 鉆孔方法,（3）限位 鉆不通孔時，可按所需鉆孔深度調整鉆床擋塊限位，當所需孔深度要求不高時，也可用表尺限位。 （4）排屑 鉆深孔時，若鉆頭鉆進深度達到直徑的3倍，鉆頭就要退出排屑一次，以后每鉆進一定深度，鉆頭就要退出排屑一次。應防止連續(xù)鉆進，使切屑堵塞在鉆頭的螺旋槽內而折斷鉆頭。 （5）手動進給 通孔將要鉆穿時，必須減小進給量，如果采用自動進給，則應改為手動進給。,26,5.1.7 鉆孔時的冷卻和潤滑,鉆孔時，由于加工零件的材料和加工要求不同，所用切削液的種類和作用就不同。 鉆孔一般屬于粗加工，又是半封閉狀態(tài)加工，摩擦嚴重，散熱困難，加切削液的目的應以冷卻為主。,27,5.2 擴孔與擴孔鉆,5.2.1 擴孔 擴孔是用擴孔鉆對工件上已有孔進行擴大的加工方法。,28,5.2.2 擴孔鉆,由于擴孔切削條件大大改善，所以擴孔鉆的結構與麻花鉆相比有較大不同。如圖所示為擴孔鉆工作部分的結構簡圖，其結構特點如下: （1）由于中心不切削，沒有橫刃，切削刃只做成靠邊緣的一段。 （2）由于擴孔產生的切屑體積小，不需大容屑槽，擴孔鉆可以加粗鉆芯，提高剛度，工作平穩(wěn)。 （3）由于容屑槽較小，擴孔鉆可做出較多刀齒，增強導向作用。一般整體式擴孔鉆為34齒。 （4）由于切削深度較小，切削角度可取較大值，使切削省力。,29,5.3 锪孔與锪鉆,锪孔是用锪鉆刮平孔的端面或切出沉孔的加工方法,30,5.4 鉸孔與鉸刀,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降低表面粗糙度的加工方法稱為鉸孔。 由于鉸刀的刀齒數(shù)量多，切削余量小，切削阻力小，導向性好，加工精度高。 一般尺寸精度可達IT7IT9級，表面粗糙度值可達 Ra 0.83.2m。,31,鉸刀,32,5.4.1 鉸刀的種類和特點,按使用方式可分為 手用鉸刀 機用鉸刀 按鉸刀結構可分為 整體式鉸刀 套式鉸刀 可調節(jié)式鉸刀 按鉸刀切削部分材料可分為 高速鋼鉸刀 硬質合金鉸刀 按鉸刀用途可分為 圓柱鉸刀 錐度鉸刀,33,5.4.2 鉸削用量,鉸削用量包括鉸削余量、切削速度和進給量。 1.鉸削余量 鉸削余量是指上道工序（鉆孔或擴孔）完成后留下的直徑方向的加工余量。鉸削余量不宜過大，否則會使刀齒切削負荷和變形增大，切削熱增加，使鉸刀的直徑脹大，加工孔徑擴大，被加工表面呈撕裂狀態(tài)，致使尺寸精度降低，表面粗糙度值增大，同時加劇鉸刀磨損。 鉸削余量也不宜太小，否則上道工序的殘留變形難以糾正，原有刀痕不能去除，鉸削質 量達不到要求。,34,5.4.4 鉸孔時的冷卻和潤滑,鉸削的切屑細碎，易黏附在刀刃上，甚至擠在孔壁與鉸刀之間，從而刮傷加工表面，使孔徑擴大。鉸削時必須用適當?shù)那邢饕簺_掉切屑，減少摩擦，降低工件和鉸刀的溫度，防止產生積屑瘤。,35,36,