1、,第三章 钳工基本操作知识,主讲人：稼海星,第三节 孔加工,教学目的和要求：,1、熟悉标准麻花钻的结构特点、作用、切削角度及对切削性能的影响。掌握修磨方法。2、熟悉群钻的结构特点，掌握群钻的修磨方法。,教学重点：,1、麻花钻的切削角度及修磨。2、群钻的切削角度及修磨。,教学难点：,1、麻花钻的切削角度的确定。2、掌握实际操作中麻花钻的刃磨方法。,第三节 孔加工,钳工加工孔的方法主要有两类：一类是用麻花钻等在实体材料上加工出孔；另一类是用扩孔钻、锪钻和铰刀等对工件上已有孔进行再加工。,一、钻孔,用钻头在实体材料上加工孔的方法，称为钻孔，如下图：钳工钻孔时常在各类机床上进行。,第三节 孔加工,台式
2、钻床：,立式钻床：,摇臂钻床：,思考讨论,1、生活中你所见过的钻孔工具有哪些。,第三节 孔加工,第三节 孔加工,钻削时钻头是在半封闭的状态下进行切削的，转速高，切削量大，排屑困难，摩擦严重，钻头易抖动，加工精度低，一般尺寸精度只能达到IT11IT10，表面粗糙度Ra值只能达到5012.5m。,1、麻花钻,钻头的种类较多，如麻花钻、扁钻、深孔钻、中心钻等。其中，麻花钻是目前孔加工中应用最广泛的刀具。它主要用来在实体材料上钻削直径在0.180mm的孔。,第三节 孔加工,第三节 孔加工,（1）麻花钻的组成 麻花钻一般用高速钢制成，淬火后硬度达到6268HRC。它由柄部、颈部及工作部分组成，如下图：,
3、第三节 孔加工,柄部 柄部是钻头的夹持部分，用以定心和传递动力，有锥柄和直柄两种。一般直径小于13mm的钻头做成直柄；直径大于13mm的做成锥柄，见表310。,颈部 颈部在磨制钻头时做退刀槽使用，通常钻头的规格、材料和商标也打印在此处。,第三节 孔加工,工作部分 麻花钻的工作部分由切削部分和导向部分组成。 麻花钻的切削部分有两个刀瓣，主要起切作用。标准麻花钻的切削部分由五刃（两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃）六面（两个前刀面、两个后刀面和两个副后刀面）组成，如下图：,第三节 孔加工,第三节 孔加工,麻花钻的导向部分用来保持麻花钻钻孔时的正确方向并修光孔壁，重磨时可作为切削部分的后备。两条螺
4、旋槽的作用是形成切削刃，便于容屑、排屑和切削液输入。外缘处的两条棱带，其直径略有倒锥（0.050.1mm)/100mm，用以导向和减少钻头与孔壁的摩擦。,第三节 孔加工,（2）标准麻花钻的角度,确定麻花钻切削角度的辅助平面 基面 ：麻花钻主切削刃上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，实际上是通过该点与钻心连线的径向平面。由于麻花钻两主切削刃不通过钻心，所以主切削刃上各点的基面也就不同。 如下图： 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。切削平面即为该点切削速度与钻刃构成的
5、平面。 正交平面：能过主切削刃上任一点并垂直于基面和切削平面的平面。,第三节 孔加工,第三节 孔加工,柱剖面：通过主切削刃上任一点作与麻花钻轴线平行的直线，该直线绕麻花钻轴线旋转所形成的圆柱面的切面，如下图：,第三节 孔加工,标准麻花钻的切削角度,螺旋角 指钻头最外缘处螺旋线的切线与钻头轴线的夹角。,顶角2,顶角2 指两主切削刃在与它们平行的平面上投影的夹角。,顶角影响主切削刃上轴向力的大小，顶角越小，轴向力越小，外缘处刀尖角越大。 2 =118 2 ,前角o 是在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角 。,由于钻头的前刀面是螺旋面，且各点处的基面和正交平面位置亦不相同，故主切削刃上各处的前角也
6、是不相同的，由外缘向中心逐渐减小。前角越大越省力。,主后角o 是后刀面与切削平面之间的夹角。,主后角的作用是减小麻花钻后刀面与切削面间的摩擦。为改善切削条件，并能与切削刃上变化的前角相适应，而使各点的楔角大致相等，麻花钻的后角刃磨时应由外缘向中心逐渐增大。,第三节 孔加工,图219 麻花钻的几何角度,第三节 孔加工,图220 横刃切削角度,第三节 孔加工,横刃角度 横刃与主切削刃在钻头端面内的投影之间的夹角。,在刃磨钻头时自然形成。其大小与主后角有关。主后角大，则横刃斜角小，横刃较长。 对于直径较大的麻花钻，一般都需要修磨横刃。,第三节 孔加工,（3）标准麻花钻的缺点,横刃较长，横刃处前角为负
7、值。切削中，横刃处于挤刮状态，产生很大轴向力，钻头易抖动，导致不易定心。主切削刃上各点的前角大小不一样，致使各点切削性能不同。由于靠近钻心处的前角是负值，切削为挤刮状态，切削性能差，产生热量大，钻头磨损严重。棱边处的副后角为零。靠近切削部分棱边与孔壁的摩擦比较严重，易发热磨损。主切削刃外缘处的刀尖角较小，前角很大，刀齿薄弱，而此处的切削速度最高，故产生的切削热最多，磨损较为严重。主切削刃长且全部参与切削。增大了切屑变形，排屑困难。,（4）标准麻花钻的修磨,第三节 孔加工,标准麻花钻的修磨表3-12,加工薄板麻花钻的修磨,麻花钻的改进：,修磨横刃：,修磨棱边：,修磨前刀面：,修磨切削刃：,磨出分
8、屑槽：,第三节 孔加工,第三节 孔加工,2、群钻 群钻是利用标准麻花钻经合理刃磨而成的高生产率、高加工精度、适应性强、长寿命的新型钻头。,群钻的优点：（1）、钻削轻快，轴向力和力偶矩分别下降35%50%和10%30%。（2）、钻孔进给量较普通麻花钻可提高3倍。（3）、耐用度约提高23倍，钻头寿命延长。（4）、钻孔精度提高，形位误差和加工表面粗糙度值减小。（5）、使用不同钻型，可改善对不同材料的钻孔质量，并能满足薄板，斜面，扩孔等多种情况的加工要求。,第三节 孔加工,群钻特点： 三尖七刃锐当先， 月牙弧槽分两边。 一侧外刃开屑槽， 横刃磨低窄又尖。见表13-13,第三节 孔加工,了解：1、铸铁群
9、钻 2、黄、青铜群钻 3、薄板群钻 表1314、15、16,第三节 孔加工,3、硬质合金钻头 加工硬脆材料如合金铸铁、玻璃、脆硬钢等难加工材料，必须使用硬质合金钻头。,4、钻削用量的选择 （1）钻削用量 钻削用量是指在钻削过程中，切削速度、进给量和背吃刀量的总称。如下图所示：,第三节 孔加工,钻削时的切削速度（v） 指钻孔时钻头直径上一点的线速度。计v算公式如下： v=Dn/1000 (m/min) V 切削速度 m/min D 钻头直径 mm n 钻床主轴转速, r/min 例3-5,第三节 孔加工,钻削时的进给量（f） 指主轴每转一周，钻头对工件沿主轴轴线相对移动量，单位是mm/r。背吃刀
10、量（ ap ） 指已加工表面与待加工表面之间的垂直距离。钻削时， ap =D/2。,（2）钻削用量选择 钻孔时由于背吃刀量已由钻头直径所定，所以只需选择切削速度和进给量。,对钻孔生产率的影响，切削速度比进给量大；对孔的表面粗糙度的影响，进给量比切削速度大。综合以上的影响因素，钻削用量的选用原则是：在允许范围内，尽量选用较大的进给量，当进给量受到表面粗糙度和钻头刚度的限制时，再考虑选较大的切削速度。,第三节 孔加工,背吃刀量的选择 直径小于30mm的孔一次钻出，达到规定要求的孔径和孔深；直径为30-80mm的孔可以分两次钻削，先用（0.5-0.7）D(D为要求的孔径)的钻头钻底孔，然后用直径为D
11、的钻头将孔扩大至要求尺寸。这样可以提高钻孔质量，减少轴向力，保护机床和刀具等。,进给量的选择 当孔的尺寸精度、表面粗糙度要求较高时，应选较小的进给量；当钻小孔、深孔时，钻头细而长，强度低，刚度差，钻头易扭断，应选较小的进给量。钻削速度的选择 当钻头的直径和进给量确定后，钻削速度度应按钻头的寿命选取合理的数值，一般根据经验选取。孔深较大时，应取较小的钻削速度。 具体选择钻削用量时，根据钻头直径、钻头材料、工件材料、加工精度及表面粗糙度等方面的要求，查表选取，见附表1、2。,第三节 孔加工,5、钻孔用切削液 钻孔一般属于粗加工，钻削过程中，钻头处于半封闭状态下工作，摩擦严重，散热困难。注入切削液是
12、为了延长钻头寿命和提高切削性能，因此以冷却为主。 见表3-17,在高强度材料上钻孔时，钻头前刀面要承受较大压力，为减少摩擦和钻削阻力，可使用硫化切削油。 在塑性、韧性较大的材料上钻孔时，要求加强润滑作用，在切削液中可加入适当的动物油和矿物油。 孔的精度要求较高和表面粗糙度值要求很小时，应选用主要起润滑作用的切削液，如菜油、猪油等。,钻削产生的热量大部分集中在工件和钻头中，而且不易传散出去。使刀具磨损加剧。,第三节 孔加工,6、钻孔的操作要点 （1）、钻孔前先检查工件加工孔位置和钻头刃磨是否正确，钻床转速是否合理。 （2）、起钻时，先钻出一浅坑，观察钻孔位置是否正确。达到钻孔位置要求后，即可压紧
13、工件继续钻孔。 （3）、选择合理的进给量，以免造成钻头折断或发生事故。 （4）、选择合适的切削液，以延长钻头寿命和改善加工孔的表面质量。,第三节 孔加工,二、扩孔,用扩孔钻对工件上原有的孔进行扩大加工的方法称为扩孔，如下图：,加工精度：IT10-IT9，表面粗糙度：Ra=12.5-3.2um,第三节 孔加工,第三节 孔加工,1、扩孔的特点,（）扩孔钻无横刃，避免了横刃切削所引起的不良影响。（）背吃刀量较小，切屑易排出，不易擦伤已加工面。（）扩孔钻强度高、齿数多，导向性好、切削稳定，可使用较大切削用量（进给量一般为孔的1.52倍,切削速度约为钻孔的1/2），提高了生产效率。（）加工质量较高。一般
14、公差等级可达IT10IT9，表面粗糙度可达Ra12.5-3.2um，常作为孔的半精加工及铰孔前的预加工。,第三节 孔加工,、扩孔注意事项,（）扩孔钻多用于成批大量生产。小批量生产常用麻花钻代替扩孔钻使用，此时，应适当减小钻头前角，以防止扩孔时扎刀。（）用麻花钻扩孔，扩孔前钻孔直径为0.5-0.7倍的要求孔径；用扩孔钻扩孔，扩孔前钻孔直径为0.9倍的要求孔径。（）钻孔后，在不改变钻头与机床主轴相互位置的情况下，应立即换上扩孔钻进行扩孔，使钻头与扩孔钻的中心重合，保证加工质量。,1、加工质量好，效率高2、扩孔钻齿数较多（一般有34刃），导向棱带多，导向性好，切削平稳 。3、切削刃不必自外缘一直到中
15、心，没有横刃，轴向力小，不易偏，可避免横刃对切削的不利影响。4、扩孔钻钻心粗，强度和刚度好，可选较大的切削用量。5、加工质量好，效率高,第三节 孔加工,第三节 孔加工,三、锪孔,用锪钻在孔口表面加工出一定形状的孔或表面的方法，称为锪孔。可分为锪圆柱形沉孔、圆锥形沉孔和锪平面等几种形式，如下图：,锪孔视频,第三节 孔加工,锪孔时刀具容易产生振动，使所锪的端面或锥面出现振痕，特别是使用麻花钻改制的锪孔钻，振痕更为严重。为此在锪孔时应注意以下几点：,（1）锪孔时的进给量为钻孔的23倍，切削速度为钻孔的1/31/2。精锪时可利用停车后的主轴惯性来锪孔，以减少振动而获得光滑表面。,（2）使用麻花钻改制锪
16、钻时，尽量选用较短的钻头，并适当减小后角和外缘处前角，以防止扎刀和减少振动。,（3）锪钢件时，应在导柱和切削表面加切削液润滑。,第三节 孔加工,四、铰孔,用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以获得较高尺寸精度和较小表面粗糙度值的方法，称为铰孔。如下图：,铰孔视频,钻扩铰 是非常典型的工艺。,钻、扩、铰只能保证孔本身的精度，不易保证孔与孔之间的尺寸精度和位置精度。,第三节 孔加工,铰刀是精度较高的多刃刀具，具有切削余量小、导向性好、加工精度高等特点。一般尺寸精度可达IT9IT7级，表面粗糙度Ra值可达3.2-0.8um。,1、铰刀铰刀的组成铰刀由工作部分、颈部和柄部组成,第三节 孔加工,铰 刀,第
17、三节 孔加工,第三节 孔加工,612个刀刃，排屑槽更浅，刚性。 有修光刃，可校准孔径和修光孔壁。 切削条件好，切削余量小。,铰刀是对预制孔进行半精加工或精加工的多刃刀具。铰孔是一种操作方便、生产效率高、能够获得高质量孔的切削方式，故在生产应用中应用广泛。 根据使用方法铰刀可分为手用和机用两大类。手用铰刀工作部分较长，齿数较多；机用铰刀工作部分较短。按铰刀结构有整体式（锥柄和直柄）和套装式。,第三节 孔加工,图222 铰刀的类型（a）直柄机用铰刀（b）锥柄机用铰刀c）硬质合金锥柄机用铰刀（d）手用铰刀（e）可调节手用铰刀（f）套式机用铰刀（g）直柄 莫式圆锥铰刀（h）手用1:50锥度铰刀,第四节
18、 螺纹加工,一、攻螺纹,用丝锥在孔中切削出内螺纹的加工方法，称为攻螺纹（亦称攻丝），如下图所示：,攻螺纹视频,1、攻螺纹用的工具,第四节 螺纹加工,（1）丝锥 丝锥分为手用丝锥和机用丝锥。如图354所示。,丝锥的结构 丝锥由柄部和工作部分组成。柄部是攻螺纹时被夹持的部分，起传递扭矩的作用。工作部分由切削部分L1和校准部分L2组成，切削部分的前角0=8-10，后角0=6-8，起切削作用。校准部分有完整的牙形，用来修光和校准已切出的螺纹，并引导丝锥沿轴向前进。,第四节 螺纹加工,成组丝锥 攻螺纹时，为了减小切削力和延长丝锥寿命，一般将整个切削分配给几支丝锥来承担。通常M6M24丝锥每组两支；M6以
19、下及M24以上的丝锥每组有三支；细牙螺纹丝锥为两支一组。成组丝锥切削量的分配形式有两种，如图355所示。,（2）铰杠 铰杠是手工攻螺纹时用来夹持丝锥的工具。铰杠分为普通铰杠和丁字形铰杠两类。每类铰杠又有固定式和可调式两种。如图356、57所示。,第四节 螺纹加工,2、攻螺纹前底孔直径与孔深的确定,（1）攻螺纹前底孔直径的确定 攻螺纹时，丝锥对金属层有较强地挤压作用，使攻出螺纹的小径小于底孔直径，此时，如果螺纹牙顶与丝锥牙底之间没有足够的容屑空间，丝锥就会被挤压出来的材料箍住，易造成崩刃、折断和螺纹烂牙。因此，攻螺纹之前的底孔直径应稍大于螺纹小径，如图358所示。一般应根据工件材料的塑性和钻孔时
20、的扩张量来考虑，使攻螺纹时既有足够的空隙容纳被挤出的材料，又能保证加工出来的螺纹具有完整的牙形。,第四节 螺纹加工,在加工钢和塑性较大的材料及扩张量中等的条件下: D孔=D-P 在加工铸铁和塑性较小的材料及扩张量较小的条件下: D孔=D-（1.051.1）P 式中 D孔攻螺纹时钻螺纹底孔所用钻头直径，mm; D螺纹大径，mm; P螺距，mm。 普通螺纹直径与螺距见附表4。 常用粗牙、细牙普通螺纹攻螺纹时钻螺纹底孔用钻头直径可以从附表5、6、7中选用。,第四节 螺纹加工,（2）攻螺纹前底孔深度的确定 攻盲孔螺纹时，由于丝锥切削部分有锥角，端部不能切出完整的牙型，所以钻孔深度要大于螺纹的有效长度，
21、如图：,第四节 螺纹加工,钻孔深度的计算式为 ： H深=h有效+0.7D 式中 H深底孔深度，mm; h有效螺纹有效长度，mm; D螺纹大径，mm。,【例3-6】计算在钢件和铸铁件上攻M10螺纹时的钻底孔钻头直径各为多少?攻不通螺纹，其螺纹有效深度为60 mm，求底孔深度为多少?如果钻孔时， n =400 r/min， f =0.5mm/r，求钻一个孔的最少基本时间为多少?（2=120，只计算钢件） 解：查附表4，M10螺纹的 P =1.5 mm。 1.在钢件上攻螺纹时的钻底孔所用钻头直径为 D钻=D-P =10-1.5=8.5 mm 2.在铸铁件上攻螺纹时的钻底孔所用钻头直径为 D钻=D-（
22、1.051.1）P =10-（1.051.1）1.5 =10-（1.5751.65） =8.358.425 mm 取D钻=8.4 mm（按钻头直径标准系列取一位小数）。 3.底孔深度为 H钻= h有效+0.7D =60+0.710=67 mm,第四节 螺纹加工,钻孔基本时间t：,第四节 螺纹加工,其中 H=H钻+h钻尖,h钻尖,所以,第四节 螺纹加工,3、攻螺纹的操作要点,（1）按确定的攻螺纹的底孔直径和深度钻底孔，并将孔口倒角，便于丝锥顺利切入。（2）起攻时，可一手用手掌按住铰杠中部沿丝锥轴线用力加压，另一手配合作顺向旋进；或两手握住铰杠两端均匀施压，并将丝锥顺向旋进，保证丝锥中心线与孔中心
23、线重合，如图359所示。（3）当丝锥攻入12圈进，应检查丝锥与工件表面的垂直度，并不断校正，如图360所示；丝锥的切削部分全部进入工件时，要间断性地倒转1/41/2圈，进行断屑和排屑。（4）攻螺纹时，必须以头攻、二攻、三攻的顺序攻削至标准尺寸。（5）攻韧性材料螺孔时，要加合适的切削液。,第四节 螺纹加工,二、套螺纹,用板牙在圆柱或管子上切削出外螺纹的加工方法，称为套螺纹，（亦称套丝、套扣），如下图所示：,第四节 螺纹加工,第四节 螺纹加工,第四节 螺纹加工,第四节 螺纹加工,第四节 螺纹加工,第四节 螺纹加工,第一节 金属切削的基本概念,思考讨论,1、分析削铅笔的过程。,2、分析菜刀切菜的过程。,第一节 金属切削的基本概念,本讲到此结束，请进入下一部分学习！,
