钻削加工：钻床、钻头与麻花钻的使用技巧与精度掌握

1）钻床

钻削加工的主运动为刀具随主轴的旋转运动，进给运动是刀具沿主轴轴线的移动。常见的钻床主要有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床等。

（1）台式钻床。台式钻床是一种小型钻床，常用来钻直径在13mm以下的孔，一般采用手动进给。常见型号为Z4012，其最大钻孔直径为12mm，图5-83为台式钻床外形图。台式钻床小巧灵活，使用方便，适用于加工小型零件上的各种小孔。

图5-83　台式钻床

（2）立式钻床。如图5-84所示，电动机将动力经主轴箱4，传给主轴2，使主轴带动钻头旋转，同时把动力传给进给箱3，使主轴沿轴向作机动进给运动。利用手柄，也可以实现手动轴向进给，进给箱和工作台可沿立柱上的导轨上下调整位置，以适应加工不同高度的工件。

立式钻床主轴的轴线位置是固定的，工作时要移动工件，使刀具旋转轴线与被加工孔的中心线重合。这对大而重的工件来说，操作很不方便。因此，它只适用于单件、小批量生产中加工中、小型零件。

图5-84　立式钻床

1—工作台　2—主轴　3—进给箱　4—主轴箱　5—立柱　6—底座

图5-85　摇臂钻床

1—主轴箱　2—摇臂　3—主轴　4—立柱

（3）摇臂钻床。图5-85为摇臂钻床外形图。钻床的摇臂2可在立柱4上作上下移动和作360°回转，主轴箱1可沿摇臂2上的导轨作水平移动。所以，摇臂钻床工作时可以很方便地调整主轴3的位置。为了使主轴在加工时能保持正确的位置，摇臂钻床上备有立柱、摇臂及主轴箱的锁紧机构。当主轴的位置调整好后，可以将它们快速锁紧。

摇臂钻床适用于在笨重的大工件以及多孔工件上钻孔。它是在不移动工件的情况下，靠移动钻轴对准工件上孔的中心来钻孔的，效率很高。因此，适用于单件和中、小批量生产加工大、中型工件。

2）钻削加工

在钻床上用钻头等刀具，对工件进行切削加工的过程称为钻削加工。钻削工作可分为钻孔、扩孔、铰孔及锪孔等。在钻床上能完成的工作见图5-86。

（1）钻孔。钻孔最常用的刀具是麻花钻。麻花钻由柄部、颈部和切削部分组成，如图5-87所示。柄部是钻头的夹持部分，用来传递动力。钻柄有锥柄和直柄两种，一般直径大于13mm的做成锥柄（见图5-87（a）），可直接插入钻床主轴锥孔内，或插入钻套后再插入钻床主轴孔内；直径小于13mm的钻头做成直柄（见图5-87（b）），钻削时用装在钻床主轴上的钻夹头将其夹紧。颈部是柄部和工作部分的过渡部分，通常作为砂轮退刀和打印标记的部位，工作部分分为导向部分和切削部分。

图5-86　钻床上的工作

图5-87　麻花钻的组成与几何参数(www.xing528.com)

导向部分主要由两条对称的螺旋槽和刃带（副后面）组成。螺旋槽的作用是正确地形成切削刃和前角，并起着排屑和输送切削液的作用。刃带的作用是引导钻头保持切削方向，使之不偏斜。

切削部分由下列要素组成：两螺旋沟形成的两个螺旋形前刀面，两个由刃磨得到的后刀面，前刀面和后刀面的交线形成的两主切削刃，螺旋形前刀面和刃带的圆柱形副后刀面的交线形成的两副切削刃，两后刀面的交线形成的横刃。横刃用于切削孔底的中心部位，其切削条件很差。两条主切削刃之间的夹角称为顶角（2φ），出厂时为118°。顶角对钻头的切削性能影响很大，在使用时，必须合理地选择顶角。一般加工钢料和铸铁的钻头顶角为116°～120°，顶角较小时，轴向力小，容易切入工件，但强度降低；难钻削材料选较大值。

钻孔前先要在工件上划线，打样冲眼，以便钻孔时起定位作用。较小的工件用台虎钳夹紧，大的工件用螺栓、压板装夹。装夹时，应使工件表面与钻头垂直。

钻孔时，应根据孔径大小选择钻头。一般当孔径小于20mm时，可一次钻出；大于20mm时，应先钻出一小孔，然后再将孔扩大。第一次钻头直径取工件孔径的0.5～0.7倍。

用直径较大的钻头钻孔时，钻床主轴转速应低些，以免钻头很快磨钝；用较小的钻头钻孔时，钻床主轴转速可高些，但进给量应小些，以免钻头折断。钻孔开始时，应先钻一浅坑，检查孔的位置是否正确；当孔将要钻穿时，应减小进给量，以免由于横刃产生的很大的轴向切削力的迅速消失，使钻头突然切入工件而发生事故。钻深孔时，应经常提起钻头，排出切屑和使钻头冷却。钻韧性材料时，要使用切削液。

大批量钻孔时，为了提高生产率和质量，可先按照工件的形状和尺寸制成钻模，钻削时按照钻模位置进行加工，这样加工前就不必在工件上划线，见图5-88。

由于钻头的结构和钻削的工作条件较差，钻孔精度较低，一般为IT11～IT12级，表面粗糙度值Ra为12.5～50μm。

图5-88　用钻模钻孔

1—钻套　2—钻模　3—工件

图5-89　扩孔钻

Ⅰ—工作部分　Ⅱ—导向部分　Ⅲ—柄部　Ⅳ—切削部分

（2）扩孔、铰孔及锪孔。扩孔是用扩孔钻扩大孔径的加工方法。一般的扩孔工作可以用麻花钻进行，对于精度要求较高的孔则用专门的扩孔钻（见图5-89）。扩孔钻的切削刃一般有三个或四个，比一般钻头多。由于切削刃和刃带多，故导向性好，工作起来比较稳定，振动小，不易偏斜，而且扩孔钻没有横刃，轴向切削力小，刀具强度好，所以扩出孔的精度和表面质量比较高。利用扩孔钻扩孔，加工精度可达IT9～IT10级公差，表面粗糙度Ra可达3.2～6.3μm，常用作钻孔后的半精加工。扩孔余量一般为孔径的1／8～1／10。

（3）铰孔。为了提高孔的表面质量和精度，用铰刀对孔进行精加工称为铰孔。铰孔精度可达IT7～IT9级公差（手铰可达IT6级），表面粗糙度Ra可达0.4～1.6μm。

铰刀根据使用方法，可分为手用铰刀和机用铰刀两种。手用铰刀工作部分较长，齿数较多，直径通常为1～50mm。机用铰刀工作部分较短，直径通常在10～80mm（见图5-90）。

图5-90　铰刀

铰孔是精加工，所以加工余量不应过大。为了保证铰孔质量，铰孔时必须使用适当的切削液，借以冲掉切屑和消散热量。机铰时，为了避免工件与机床主轴中心线的同轴度误差，常把铰刀安装在浮动夹头中。

（4）锪孔。有些零件的连接孔，有时为了适应装配要求（装平头或沉头螺钉），需要在孔的端部或端面锪孔。锪孔是用锪孔钻加工平底或锥形沉孔，或锪平孔的局部端面。锪孔钻的工作情况见图5-86（e）、（f）、（g）所示。

扩孔和铰孔只能保证孔本身的精度，当孔距离精度较高时，可利用夹具或镗孔来保证。