机械制造技术基础 第5章 钻削加工方法.ppt

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1、钻、扩、铰的工作内容钻、扩、铰的工作内容5.1钻削用量及钻削参数计算钻削用量及钻削参数计算5.3钻削加工工艺系统组成钻削加工工艺系统组成5.2钻削加工案例分析钻削加工案例分析5.4第 5章 钻削加工方法钻削加工方法 钻削加工中常见问题及解决办法钻削加工中常见问题及解决办法5.5孔的挤光和滚压孔的挤光和滚压5.65.1 钻、扩、铰的工作内容钻、扩、铰的工作内容 孔是各种机器零件上出现最多的几何孔是各种机器零件上出现最多的几何表面之一。表面之一。孔加工的方法很多，除了常用的钻孔、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，扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔外，还有金刚镗

2、、珩磨、研磨、挤压以及孔的还有金刚镗、珩磨、研磨、挤压以及孔的特种加工等。特种加工等。钻削是在实体材料上一次钻成孔的工序，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。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。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。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铰孔是利用绞刀

3、对孔进行半精加工和精加工的工序。工的工序。滚压挤光是利用钢球或滚压头对孔作光整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，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。同时还有强化金属表面层的作用。5.2 钻削加工工艺系统组成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。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。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：钻削

4、有如下工艺特点：1.1.钻头容易钻头容易“引偏引偏”，影响加工精度。，影响加工精度。所谓所谓“引偏引偏”是指加工时由于钻头弯曲而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引起的孔径扩大、孔不圆或孔的轴线歪斜等。等。2.2.排屑困难，影响表面质量。排屑困难，影响表面质量。3.3.生产率低。生产率低。5.2.15.2.1钻床及技术参数钻床及技术参数 钻床的主要功用为钻孔和扩孔，也可以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用来铰孔、攻螺纹、锪沉头孔及锪凸台端面等。等。钻床的主要类型有台式钻床、立式钻床、钻床的主要类型有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、

5、深孔钻床、数控钻床以及其他钻摇臂钻床、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。床。钻床的主参数是最大钻孔直径。图图5-1 5-1 钻床加工方法钻床加工方法 5.2.2 钻削刀具钻削刀具 孔加工刀具是用于工件实心材料中形孔加工刀具是用于工件实心材料中形成孔或将已有孔扩大的刀具。成孔或将已有孔扩大的刀具。孔孔加加工工刀刀具具结结构构样样式式很很多多，按按用用途途可可分分为为从从实实心心材材料料上上加加工工孔孔的的刀刀具具和和对对已已有有孔孔进行再加工的刀具两大类。进行再加工的刀具两大类。5.2.2.1从实心材料上加工孔的刀具从实心材料上加工孔的刀具1.麻花钻麻花钻2.扁钻扁钻3

6、.中心钻中心钻4.深孔钻深孔钻5.2.2.1对已有的孔进行再加工的刀具对已有的孔进行再加工的刀具1.扩孔钻扩孔钻2.锪钻锪钻3.铰刀铰刀5.2.2.3孔加工复合刀具孔加工复合刀具1.同类刀具复合的孔加工复合刀具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孔加工复合刀具的特点 生产率高生产率高 用孔加工复合刀具加工时，可保证各加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。工表面之间获得较高的位置精度。采用孔加工复合刀具可以集中工序，从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

7、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。则可大大减少投资，降低加工成本。5.2.3钻床夹具钻床夹具 在钻床上进行孔的钻、扩、铰、锪、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。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，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，并可显著提之间的尺寸精度和位置精度，并可显著提高劳动生产率。高劳动生产率。5.2.3.1 夹具的主要类型夹具的主要类型1.固定式钻模固定式钻模 2.回转式钻模回转式钻模3.移

8、动式钻模移动式钻模 4.翻转式钻模翻转式钻模5.盖板式钻模盖板式钻模 6.滑柱式钻模滑柱式钻模5.2.3.2 典型钻床夹具的结构分析典型钻床夹具的结构分析5.2.3.3钻床夹具设计要点钻床夹具设计要点1.钻模类型的选择钻模类型的选择 钻模的类型很多，在设计钻模时，首钻模的类型很多，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。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的选择和设计 钻套和钻模板是钻床夹具的特殊元件。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，其作用是钻套装配在钻套模板或夹体

9、上，其作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工。确定被加工孔的位置和引导刀具加工。钻套类型钻套类型1.固定钻套固定钻套 2.可换钻套可换钻套 3.快换钻套快换钻套 4.特殊钻套特殊钻套 钻套的尺寸、公差及材料钻套的尺寸、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、公类型之后，需要确定钻套的内孔尺寸、公差及其他有关尺。差及其他有关尺。钻模板设计钻模板设计 钻模板通常装配在夹具体或支架上，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。常见的有或与夹具上的其他元件相连接。常见的有如下几种类型。如下几种类型。1.固定式钻模板

10、固定式钻模板 2.铰链式钻模板铰链式钻模板 3.可卸式钻模板可卸式钻模板 4.悬挂式钻模板悬挂式钻模板 5.2.4钻、扩、铰加工工艺钻、扩、铰加工工艺 1制定加工方法的依据和应考虑的问题制定加工方法的依据和应考虑的问题工件的年生产纲领是确定工件生产类型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（单件、批量、大量生产）及其工艺方案的首要条件；首要条件；工件的加工内容和精度要求是作为对孔、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；孔系安排加工或终加工的依据；工件的材质、结构形式、工件的刚性、孔工件的材质、结构形式、工件的刚性、孔的毛坏状态等是考虑

11、加工方法和选用工夹具的毛坏状态等是考虑加工方法和选用工夹具的主要内容；的主要内容；工厂的设备状况和工夹具供给能力；工厂的设备状况和工夹具供给能力；经济性。经济性。2.不同的孔加工方法达到孔径精度与表面粗糙度不同的孔加工方法达到孔径精度与表面粗糙度 加工方法加工方法孔径精度孔径精度表面粗糙度表面粗糙度Ra(m)钻钻钻钻、扩扩钻钻、铰铰钻钻、扩扩、铰铰钻钻、扩扩、粗、粗铰铰、精、精铰铰IT1213IT1012IT811IT68IT6812.53.26.31.63.20.83.20.81.6挤挤光光IT560.0250.4滚压滚压IT680.050.43不同孔距精度及其加工方法不同孔距精度及其加工方

12、法 孔距精度孔距精度（mm）加工方法加工方法适用范适用范围围0.250.5划划线线找正、配合找正、配合测测量与量与简简易易钻钻模模单单件、小批生件、小批生产产0.10.25用普通用普通夹夹具或具或组组合合夹夹具、配合快具、配合快换换卡卡头头小、中批生小、中批生产产盘盘、套、套类类工件可用通用分度工件可用通用分度夹夹具具0.10.25采用多采用多轴头轴头配以配以夹夹具或多具或多轴钻轴钻床床小、中批生小、中批生产产0.030.1利用坐利用坐标标工作台、工作台、对对百分表、量百分表、量块块、专专用用对对刀装置或采用坐刀装置或采用坐标标、数控、数控钻钻床床单单件、小批生件、小批生产产采用采用专专用用夹

13、夹具具大批、大量生大批、大量生产产5.35.3钻削用量及钻削参数计算钻削用量及钻削参数计算5.3.1钻、扩、铰进给量的选择钻、扩、铰进给量的选择1.钻孔的进给量钻孔的进给量2.扩孔的进给量扩孔的进给量3.铰孔的进给量铰孔的进给量5.3.2钻、扩、铰切削速度、轴向力、扭矩钻、扩、铰切削速度、轴向力、扭矩及切削功率的计算及切削功率的计算1.钻、扩、铰切削速度的计算公式钻、扩、铰切削速度的计算公式2.钻、扩、铰轴向力、扭矩及切削功率的计算钻、扩、铰轴向力、扭矩及切削功率的计算钻、扩、铰轴向力钻、扩、铰轴向力 N钻、扩、铰扭矩钻、扩、铰扭矩 Nm5.45.4钻削加工案例分析钻削加工案例分析5.4.1

14、一般的钻削方法一般的钻削方法支架销孔的加工支架销孔的加工 工序分析：工序分析：1)工件的年生产纲领为工件的年生产纲领为1000件，属批量生件，属批量生产。销孔加工前已完成底平面及三个产。销孔加工前已完成底平面及三个12.5mm孔的加工。且销孔已铸出孔的加工。且销孔已铸出16mm通孔。通孔。2)机床的选择：因工件为批量生产，可考机床的选择：因工件为批量生产，可考虑采用虑采用Z535立式钻床加工。立式钻床加工。3)夹具及定位基准的选择：夹具及定位基准的选择：选用高效快换钻模专用夹具，用已加工底选用高效快换钻模专用夹具，用已加工底平面与平面与12.5mm两孔定位。为解决孔轴线与定两孔定位。为解决孔轴

15、线与定位平面呈位平面呈93角，将定位平面与夹具底板平面角，将定位平面与夹具底板平面设计呈设计呈3角。因销孔中心不在定位支承平面内，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。必进行工艺尺寸链计算。4)工序内容安排如下：工序内容安排如下：工步一：扩工步一：扩22.5mm孔孔工步二：倒角工步二：倒角4.545表面粗糙度表面粗糙度Ra12.5m工步三：

16、扩工步三：扩23.7mm孔孔工步四：锪平面。保证加工平面与孔中心线交工步四：锪平面。保证加工平面与孔中心线交点距定位平面点距定位平面41mm;表面粗糙度表面粗糙度Ra12.5m工步五：铰孔。表面粗糙度工步五：铰孔。表面粗糙度Ra6.3m5)采用标准刀具、刀辅具及量具。采用标准刀具、刀辅具及量具。5.4.2.小孔、微孔的钻削方法小孔、微孔的钻削方法小孔、微孔的加工特点小孔、微孔的加工特点1)加工直径小于或等于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。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。切

17、削液很难注入孔内，刀具耐用度底。4)刀具重磨困难，小于刀具重磨困难，小于1mm钻头需在显微钻头需在显微镜下刃磨。镜下刃磨。5.4.3深孔钻削深孔钻削 当钻削孔的深度与直径之比（当钻削孔的深度与直径之比（L/D）大）大于于5时称为深孔钻削。时称为深孔钻削。由于深孔钻削与其它加工方法有所不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、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，有许多不利刀具冷却润滑、合理导向等，有许多不利因素。因素。5.55.5钻削加工中常见问题及解决办法钻削加工中常见

18、问题及解决办法5.5.1钻孔质量分析钻孔质量分析1.孔径扩大和孔轴线偏斜孔径扩大和孔轴线偏斜 2.钻头的崩刃和折断钻头的崩刃和折断 5.5.2 铰孔质量分析铰孔质量分析1.孔径的扩大与收缩孔径的扩大与收缩 2.刀齿崩刃刀齿崩刃 3.孔的表面粗糙度过大孔的表面粗糙度过大 5.65.6孔的挤光和滚压孔的挤光和滚压5.6.1 孔的挤光孔的挤光挤光加工是小孔精加工中高效率的工艺方法挤光加工是小孔精加工中高效率的工艺方法之一，它可得到之一，它可得到IT56级精度、粗糙度级精度、粗糙度Ra0.0250.4m的孔，所使用的工具简单、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，无其制造容易，对设

19、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半生畸变。挤光工艺适用于加工孔径230mm(最大不超过最大不超过50mm)、壁厚较大的孔。、壁厚较大的孔。挤光加工分为推挤和拉挤二种方式，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，加工较长的孔一般加工短孔时采用推挤，加工较长的孔（深径比（深径比L/D8）时，采用拉挤，）时，采用拉挤，挤光工具可采用滚珠（淬硬钢球或硬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，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）以实现工件的精整（尺寸）、挤光（表面）和强化（表层）等目的。和强化（表层）等目的。5.6.2 孔的滚压孔的滚压 孔的滚压加工可应用于直径孔的滚压加工可应用于直径6500mm，长长35mm以内的的钢、钢、铸铁和有色金以内的的钢、钢、铸铁和有色金属的工件。内孔滚压中工原理与圆滚压相属的工件。内孔滚压中工原理与圆滚压相同。同。