钻削

孔加工的一种基本方法

钻削是孔加工的一种基本方法，钻孔经常在钻床和车床上进行，也可以在镗床或铣床上进行。常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。

简介

钻削运动构成：钻头的旋转运动为主切削运动，加工精度较低。

加工方法

用钻头在实体材料上加工孔的工艺方法称为钻削加工。钻削是孔加工的基本方法之一，钻削通常在钻床或车床上进行，也可在镗床或铣床上进行。

钻床是孔加工的主要机床。在钻床上主要用钻头（麻花钻）进行钻孔。在车床上钻孔时，工件旋转，刀具做进给运动。而在钻床上加工时，工件不动，刀具做旋转主运动，同时沿轴向移动做进给运动。故钻床适用于加工没有对称回转轴线的工件上的孔，尤其是多孔加工，如加工箱体、机架等零件上的孔。除钻孔外在钻床上还可完成扩孔、铰孔、锪平面、攻螺纹等工作，其加工方法如下图1所示。

钻削的工艺特点

(1)麻花钻的两条切削刃对称地分布在轴线两侧，钻削时，所受径向抗力相互平衡，因此不像单刃刀具那样容易弯曲。

(2)钻孔时切削深度达到孑孔径的一半，金属切除率较高。

(3)钻削过程是半封闭的，钻头伸人工件孔内并占有较大空间，切屑较宽且往往成螺旋状，而麻花钻容屑槽尺寸有限，因此排屑较困难，已加工孔壁由于切屑的挤压摩擦常被划伤，使表面粗糙度Ra值较大。

(4)钻削时，冷却条件差，切削温度高，因此，限制了切削速度，影响生产率的提高。

(5)钻削为粗加工，其加工经济精度等级为ITl3～IT11，表面粗糙度为Ra50～12．5μm。一般用作要求不高的孔(如螺栓通过孔、润滑油通道孔等)的加工或高精度孔的预加工。

钻削用刀工具

中心钻

中心钻用于轴类等零件端面上的巾心孔加工。中心钻有三种形式，如下图所示。加工直径d=1～10mm的中心孔时，通常采用A型，用于不需要多次装夹或不保留中心孔的工件；工序较长、精度要求较高的工件，为了避免60°定心锥被损坏，一般采用B型，用于多次安装的工件。R型中心钻可减小中心孔与顶尖的接触面积，减小摩擦力，提高定位精度。

麻花钻

（一）标准麻花钻的结构。麻花钻主要用来在工件上钻孔，其结构有相应的标准，标准麻花钻通常由刀体、刀柄和颈部组成，如图1-41所示。

1)刀体：也称作工作部分，刀体有两条对称的螺旋槽，用于容屑、排屑和导入切削液。刀体包括切削部分与导向部分。

刀体的前端为切削部分，承担主要的切削工作；麻花钻在其轴线两侧对称分布有两个切削部分，如图2所示。两螺旋槽面是前面，麻花钻顶端的两个曲面是后面，两后面的交线称为横刃，前面与后面的交线是主切削刃。刀体的后端为导向部分，导向部分是切削部分的后备部分，在钻削时沿进给方向起引导钻头作用。导向部分包括副切削刃、第一副后面（刃带）、第二副后面、螺旋槽等。

2)刀柄：刀柄是麻花钻上的夹持部分，切削时既用于连接又用来传递转矩。刀柄有锥柄（莫氏标准锥度）和直柄两种。钻头直径大于Φ12时做成圆锥柄，小直径钻头则做成圆柱柄。

3)颈部：刀体与刀柄间的过渡部分，在麻花钻制造的磨削过程中起退刀槽作用，通常麻花钻的直径、材料牌号标记在这个部分。为制造方便，小直径直柄钻头没有颈部。

（二）先进钻头——群钻。

1)标准麻花钻使用中存在的问题：①主切削刃上各点前角相差较大（-30°～30°），切削能力悬殊；②横刃前角小（负值），横刃且长，钻削轴向力大，定心差；③主切削刃长，切削宽度大，切屑卷曲困难，不易排屑；④主切削刃与副切削刃转角处（即刀尖）切削速度高，但该处后角为零，因而刀尖磨损最快；⑤切削速度口变化大，外径处最大，钻心处v=0，此处挤压严重；⑥棱带处副偏角近似为零，副后角为零，因此摩擦严重；⑦两条主刀刃不易磨对称，径向分力的合力易引起孔的直径加大或孔的直线偏斜。

2)群钻。群钻是由倪志福发明的，他当时提出这种钻头的发明主要是群众的功劳，群钻由此得名。群钻是标准高速钢麻花钻综合修磨方法的应用。下图1-43所示为基本型群钻几何形状。修磨的方法是：先磨出两条外直刃（AB），然后再在两个后刀面上分别磨出月牙形圆弧槽（BC），最后修磨横刃，使之缩短、变尖、变低，以形成两条内直刃（CD），留下一条窄横刃bΨ，此外，在外刃上还要磨出分屑槽。群钻的加工精度和生产效率大大高于标准高速钢麻花钻。

群钻主要用于切削钢材，两条主刀刃各分三段，标准群钻外直刃锋角2Ψ=125°；圆弧刃2εc；内直刃锋角2τ=135°。将横刃修短、磨低、磨尖，形成三个尖，o尖、B尖和B块。开分屑槽，当D≥15～40mm时效果好。

群钻的特点是钻削力小、温度低、进给量提高、切入快、定心好、直线度好、排屑顺利。可用下面四句话来概括：三尖七刃锐当先，月牙弧槽分两边，一侧外刃再开槽，横刃磨低窄又尖。

扩孔钻

用扩孔工具(如扩孔钻)扩大工件孔径的加工方法称为扩孔。扩孔是用扩孔钻在工件上已经钻出、铸出或锻出的孔的基础上所做的进一步加工，以扩大孔径，提高孔的加工精度。对精度要求高、表面要求光洁的小孔，在钻削后常常采用扩孔来进行半精加工。扩孔钻的类型如图3所示，有整体锥柄扩孔钻、镶齿套式扩孔钻和硬质合金可转位式扩孔钻三种。

用扩孔钻扩孔，加工余量比钻孔时小得多。它可以是为铰孔前的预加工，也可以是精度要求不高孔的最终加工工序。如图4所示，扩孔钻在结构上具有以下特点：

(1)导向性好。扩孔钻与麻花钻相似，由于容屑槽浅而窄，通常可在刀体上做出有3或4个切削刃，这样既能提高生产效率，又增加了切削刃的棱边数．从而增强了扩孔时刀具的导向及修光作用，有利于提高加工质量，切削也比较稳定。

(2)刚性好。由于扩孔时切削深度较小，ap=(D-d)/2，切屑少，容屑槽可做的浅而窄，使钻心部分较粗大，大大提高了刀体的刚度。

(3)切削条件好。扩孔钻的切削刃不必自外缘延续到中心，无横刃，避免了横刃及其引起的不良影响。轴向力较小，可采用较大的进给量，生产率较高。另外．由于切屑少，排屑就比较顺利，从而不易刮伤已加工表面。

由于上述原因，扩孔比钻孔的精度高，扩孔的加工经济精度等级为IT11、IT10，表面粗糙度为Ra6.3～3.2μm。且在一定程度上还可以校正原有孔的轴线偏差，使其获得较正确的几何形状。

锪钻

用锪钻加工各种沉头螺钉孔、锥孔、凸台面的方法称为锪孔。锪孔一般在钻床上进行。图5所示为锪孔的几种形式。其中，图5(a)是带导柱的平底锪钻，适用于加工六角螺栓、带垫圈的六角螺母、圆柱头螺钉的沉头孔；图5(b)、(c)分别是带导柱和不带导柱的锥面锪钻，用于加工锥面沉孔；图5(d)是端面锪钻，用于加工凸台。锪钻上带有定位导柱矗。，用来保证被锪孔或端面与原来孔的同轴度或垂直度。

钻削机床

钻削机床——钻床，其主参数是最大钻孔直径。根据用途和结构的不同，钻床可分为立式钻床、摇臂钻床、台式钻床、深孔钻床及其他钻床等。

立式钻床

如下图所示，立式钻床是一种将主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床。加工时工件直接或通过夹具安装在工作台上，主轴的旋转运动由电动机经变速箱传动。加工时主轴既做旋转的主运动，又做轴向的进给运动。工作台和进给箱可沿立柱上的导轨调整其上下位置，以适应在不同高度的工件上进行钻削加工。由于在立式钻床上是通过移动工件位置的方法，使被加工孔的中心与主轴中心对中，因而操作很不方便，不适于加工大型零件，生产率也不高。此外，立式钻床的自动化程度一般均较低，故常用于单件、小批生产中加工中小型工件。在大批大量生产中通常被组合钻床所代替。

摇臂钻床

如下图所示，摇臂钻床是一种摇臂可绕立柱回转和升降，主轴箱又可在摇臂上做水平移动的钻床。工件固定在底座1的工作台上，主轴8的旋转和轴向进给运动是由电动机通过主轴箱7来实现的。主轴箱可在摇臂3的导轨上移动，摇臂借助电动机5及丝杠4的传动，可沿立柱2上下移动。立柱2由内立柱和外立柱组成，外立柱可绕内立柱在±180°范围内回转。因此，主轴很容易被调整到所需的加工位置上，这就为在单件、小批生产中，加工大而重的工件上的孑L带来了很大的方便。

台式钻床

如下图所示，台式钻床是一种主轴垂直布置的小型钻床，钻孔直径一般在Φ15mm以下。由于加工孔径较小，台钻主轴的转速可以很高，一般可达每分钟几万转。台钻小巧灵活，使用方便，但一般自动化程度较低，适用于单件、小批生产中加工小型零件上的各种孔。

应用

在各类机器零件上经常需要进行钻孔，因此钻削的应用还是很广泛的，但是，由于钻削的精度较低，表面较粗糙，一般加工精度在IT10以下，表面粗糙度Ra值大于12.5μm ，生产效率也比较低。因此，钻孔主要用于粗加工，例如精度和粗糙度要求不高的螺钉孔、油孔和螺纹底孔等。但精度和粗糙度要求较高的孔，也要以钻孔作为预加工工序。

单件、小批生产中，中小型工件上的小孔（一般D<13 mrn）常用台式钻床加工；中小型工件上直径较大的孔（一般D<50mm）常用立式钻床加工；大中型工件上的孔应采用摇臂钻床加工；回转体工件上的孔多在车床上加工。

在成批和大量生产中，为了保证加工精度，提高生产效率和降低加工成本，广泛使用钻模、多轴钻的或组合机床进行孔的加工。

钻削的引偏

钻削加工容易产生“引偏”，“引偏”是由于钻头弯曲、孔的轴线歪斜而引起孔径扩大，孔不圆。

引偏产生的原因：

1)麻花钻是最常用刀具，由于细长而刚性差。

2)麻花钻上有两条较深的螺旋槽，刚性差。

3)钻头仅有两条很窄二棱边与孔壁接触，接触刚度和导向作用也很差。

4)钻头横刃处前角有很大负值，切削条件极差，钻孔时一半以上的轴向力由横刃产生，稍有偏斜将产生较大附加力矩，使钻头弯曲此外，两切削刃不对称，工件材料不均匀，也易引偏。

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