钻削加工是用钻头或扩孔钻等刀具在工件上加工孔的方法。用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻孔,用扩孔钻扩大已有孔的方法称为扩孔。此外,还可以进行锪孔、锪埋头孔和攻螺纹等工作,如图3-32所示。
图3-32 钻削加工范围
(a)钻孔;(b)扩孔;(c)绞孔;(d)攻螺纹;(e)锪埋头孔;(f)锪端面
钻削时,钻床主轴的旋转运动为主运动,主轴的轴向移动为进给运动。
1.钻削特点和应用
①钻头的刚性差、定心作用也很差,因而易导致钻孔时的孔轴线歪斜,钻头易扭断。
②易出现孔径扩大现象。这不仅与钻头引偏有关,还与钻头的刃磨质量有关。钻头的两个主切削刃应磨得对称一致,否则钻出的孔径就会大于钻头直径,产生扩张量。
③钻孔加工是一种半封闭式切削,由于切屑较宽且切屑变形大,容屑槽尺寸又受到限制,所以排屑困难,加工表面质量不高。
④切削热不易传散。钻削时,高温切屑不能及时排出,切削液又难以注入切削区,因此,切削温度较高,刀具磨损加快,这就限制了切削用量的提高和生产率的提高。
由上述特点可知,钻孔的加工质量较差,尺寸精度一般为IT13~IT11,表面粗糙度Ra为50~12.5μm。钻孔直径一般小于80 mm。
钻孔是一种粗加工方法,对精度要求不高的孔,可作为终加工方法,如螺栓孔、润滑油通道孔等。对于精度要求较高的孔,由钻孔进行预加工后再进行扩孔、绞孔或镗孔。
2.钻床
(1)立式钻床(如图3-33所示)
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,不适用于加工大型零件,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。
(2)摇臂钻床
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。图3-34所示为摇臂钻床的外形图。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,外立柱可绕内立柱做任意角度的回转。由此主轴很容易地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孔带来了很大的方便。
图3-33 立式钻床
1—变速箱;2—进给箱;3—主轴;
4—工作台;5—底座;6—立柱
图3-34 摇臂钻床(www.xing528.com)
1—底座;2—立柱;3—摇臂;4—丝杠;
5,6—电动机;7—主轴箱;8—主轴
3.钻头
麻花钻头即标准麻花钻,是钻孔的常用刀具,一般由高速钢制成。麻花钻的结构如图3-35所示。
麻花钻主要由柄部(尾部)、颈部和工作部分组成。工作部分包括切削部分和导向部分。
柄部是钻头的夹持部分,有直柄和锥柄两种。锥柄可传递较大的转矩,而直柄传递的转矩较小。通常,锥柄用于直径大于16 mm的钻头,而钻头直径在12 mm以下的则用直柄。直径介于12 mm和16 mm之间的钻头,锥柄和直柄均可用。
颈部位于工作部分与柄部之间,钻头的标记(如钻孔直径等)就打印在此处。
导向部分有两条对称的棱边(棱带)和螺旋槽。其中较窄的棱边起导向和修光孔壁的作用,同时也减少了钻头外径和孔壁的摩擦面积;较深的螺旋槽(容屑槽)用来进行排屑和输送切削液。
图3-35 麻花钻的结构
(a)钻头整体结构;(b)钻头切削部分
1—前刀面;2,8—副切削刃(棱边);3,7—主切削刃;4,6—后刀面;5—横刃;9—副后面
切削部分担负主要的切削工作。它有两个刀齿(刃瓣),每个刀齿可看作是一把外圆车刀。两个主后刀面的交线称为横刃,它是麻花钻所特有而其他刀具所没有的。横刃上有很大的负前角,会造成很大的轴向力,恶化了切削条件。两主切削刃之间的夹角称为顶角(2φ),一般为118°±2°。
钻孔时,孔的尺寸是由麻花钻的尺寸来保证的。钻出孔的直径比钻头实际尺寸略有增大。
4.绞刀
绞刀从工件孔壁切除微量金属层,以提高其尺寸精度和降低表面粗糙度值。它适用于孔的半精加工及精加工,也可用于磨孔或研孔前的预加工。由于绞孔时切削余量小,所以绞孔后其公差等级一般为IT8~IT7,表面粗糙度Ra值为3.2~1.6μm,精细绞的尺寸公差等级最高可达IT6,表面粗糙度Ra值为1.6~0.4μm。绞削不适合加工淬火钢和硬度太高的材料。绞刀是定尺寸刀具,适合加工中小直径孔。在绞孔之前,工件应经过钻孔、扩(镗)孔等加工。
绞刀分为手用绞刀和机用绞刀。绞刀的结构如图3-36(b)所示。手用绞刀为直柄,工作部分较长,导向作用好,可以防止手工绞孔时绞刀歪斜。机用绞刀多为锥柄,可安装在钻床、车床和镗床上绞孔。
图3-36 绞孔和绞刀
(a)绞孔;(b)绞刀
绞刀的工作部分包括切削部分和修光部分。切削部分呈锥形,担负主要的切削工作。修光部分用于矫正孔径、修光孔壁并起导向作用。
绞刀有6~12个刀齿,刃带数与刀齿数相同,切削槽浅,刀芯粗大。因此,绞刀的刚度和导向性好。
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