如何加工盖板：注意事项与方法

知识要点

★扩孔、锪孔、铰孔及其相关工具

★扩孔、锪孔、铰孔的工艺方法和操作技能

★铰刀及铰削操作要领，铰削余量的作用和选择方法

学习目标

通过本任务的学习，完成图5-16所示盖板的加工，进一步掌握对孔的后续钻削或铰削加工，并做到以下几点。

(1)熟知扩孔、锪孔的用途，掌握其相关工艺方法。

(2)熟悉铰刀及铰削操作要领，知道铰削余量的作用和选择方法。

(3)熟悉工件上各种孔的加工方法和步骤，具有孔加工的综合技能。

图5-16　盖板生产实习图

相关知识

1.扩孔

生产加工中，为了避免钻孔过程中产生过多的热量造成工件变形，或更好地控制孔径尺寸，往往先钻出比图样要求小的孔，再把孔径扩大到要求尺寸，这种用扩孔工具将工件上已有的孔进行扩大的加工方法称为扩孔，如图5-17(a)所示。扩孔的尺寸精度可达IT9～IT10级，表面粗糙度值可达Ra6.3～25μm。

常用的扩孔方法有用麻花钻扩孔和用扩孔钻扩孔。

1)用麻花钻扩孔

在实际生产中，由于钻头横刃不参加切削，进给力小，进给省力，但因钻头外缘处前角较大，易把钻头从钻套中拉下来，出现扎刀情况，所以需适当磨小麻花钻钻头的前角刃。

2)用扩孔钻扩孔

扩孔钻的结构与麻花钻相比有较大的不同，如图5-17(b)所示。扩孔钻有3～4个刃带，因中心不参与切削，所以无横刃。前角和后角沿切削刃的变化小，加工时导向效果好，进给力小，切削条件优于钻孔，因此，多用于孔的半精加工及终加工，或铰削、磨削前的预加工。

扩孔时的进给量为钻孔进给量的1.5～2倍，切削速度是钻孔切削速度的1/2。由于扩孔钻的钻心较粗，并具有较好的刚性，因此在扩孔时可选择较大的进给量。

在实际生产中，单件或小批量生产一般用麻花钻代替扩孔钻使用，扩孔钻多用于大批量生产。

图5-17　扩孔与扩孔钻

(a)扩孔加工　(b)扩孔钻

3)扩孔加工注意事项

(1)扩孔前，确保工件底面与工作台面清洁。

(2)扩孔时，工件必须定位可靠、装夹牢固。当扩孔是在工件钻孔之后继续进行时，无特殊要求，工件一般不需重新装夹。

(3)扩孔钻的安装方法和锥柄钻头的安装方法相同。

(4)扩孔时要合理选用切削用量和切削液，可以提高孔的表面质量和生产率。

2.锪孔

用锪钻(或改制的钻头)在孔口处加工出一定形状的孔的过程称为锪孔。

锪孔类型主要有锪圆柱形埋头孔、锪圆锥形埋头孔以及锪平孔口端面，如图5-18所示。以上孔结构是保证孔与联接件具有正确的相对位置，使联接更可靠。

图5-18　锪孔类型

(a)锪圆柱形埋头孔　(b)锪圆锥形埋头孔　(c)锪平孔口端面

1)锪钻的种类

与锪削加工要求相对应，常用的锪钻有柱形锪钻、锥形锪钻和端面锪钻，如图5-19所示。

图5-19　锪钻的种类

(a)柱形锪钻　(b)锥形锪钻　(c)端面锪钻

柱形锪钻用于锪圆柱形埋头孔，其前端有导向柱(有整体式和可拆卸式两种)。导向柱直径与已有的孔采用H7/f7的间隙配合，使锪钻具有良好的定心和导向作用。

锥形锪钻用于锪圆锥形埋头孔。根据工件上圆锥形埋头孔的角度不同，锥形锪钻的锥角有60°、75°、90°和120°四种，其中以90°最为常用。锪钻是多齿刀具，锥形锪钻的齿数与其直径有关，直径为12～60mm的锥形锪钻，其齿数为4～12齿。选用时参照孔径进行选择。

柱形锪钻和锥形锪钻都可由标准麻花钻改制而成。

用麻花钻改制的不带导向柱的锪钻加工圆柱形埋头孔时，必须先用麻花钻扩出一个台阶孔作为导向，然后再用端面锪钻锪至深度要求，即按“一钻、二扩、三锪”的加工顺序进行，如图5-20所示。

图5-20　用麻花钻锪柱形沉孔

端面锪钻主要用来锪平孔口端面和凸台平面。其中，将孔口端面锪平，并与孔中心线垂直，能使连接螺栓(或螺母)的端面与连接件保持良好接触，使连接可靠。

2)锪孔加工注意事项

锪孔时，刀具容易产生振动，使锪出的端面或锥面出现振痕，特别是由麻花钻改制的锪钻尤为严重。因此，锪孔时需注意如下事项。

(1)锪孔时的进给量为钻孔的2～3倍，切削速度为钻孔的1/3～1/2为宜。锪削至尺寸时，可停车利用钻轴惯性来刮锪，修刮振痕，使工件获得较好的表面质量。

(2)使用麻花钻改制锪钻时，尽量选用较短的钻头，并适当减小后角和外缘处的前角，以防止扎刀和减小振动。

(3)锪钢件时，应在导向柱和切削表面加注切削液。

3.铰孔

用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高孔壁尺寸精度和降低表面粗糙度值的方法称为铰孔。铰孔主要用于工件上钻削加工后的孔的精加工或半精加工，其公差等级可达IT7～IT9，表面粗糙度值可达Ra1.6μm。

1)铰刀

铰刀是尺寸精确的多刃工具，因刀齿数量多，切削余量小，故具有切削阻力小，导向性好，加工精度高等特点。铰刀种类很多，按加工孔的形状的不同，分为圆柱形铰刀和圆锥形铰刀。按使用方式的不同，分为手用铰刀和机用铰刀(见图5-21)，手用铰刀是直柄型的，机用铰刀则有直柄和锥柄之分。

手用铰刀工作部分较长，柄部做成方榫形，以便扳手或铰杠套入夹持，用手旋转铰刀来进行铰削；手用铰刀铰孔时定心稳，轴向力小，操作方便，应用较为广泛。机用铰刀的特点是工作部分较短，而颈部较长，切削锥角φ较大。

图5-21　铰　刀

(a)手用铰刀　(b)机用铰刀　(c)铰刀实物

2)铰削用量的选择(www.xing528.com)

铰削用量包括铰削余量、切削速度和进给量。

(1)铰削余量。上道工序(钻孔或扩孔)完成后留下的直径方向的加工余量称为铰削余量。铰削余量是否适当，对铰出孔的表面粗糙度值和精度有很大影响。

铰削余量太大，会加大刀齿的切削负荷，增加切削热量，加大变形，使铰出孔的尺寸精度降低，表面粗糙度值增大，加剧铰刀磨损；铰孔余量太小，使上道工序残留的变形和加工刀痕难以纠正和去除，影响孔的尺寸精度和表面质量，同时，由于余量过小，铰刀在啃刮状态下切削，磨损严重，从而缩短了铰刀寿命。

选择铰削余量，应从孔径大小、材料软硬、尺寸精度、表面粗糙度要求及铰刀类型等进行综合考量。铰削余量参照表5-7进行选取。

表5-7　铰削余量

(2)机铰时切削速度的选择。机铰时，为获得较高的表面质量，必须避免产生刀瘤，减少切削热变形，因而应取较小的切削速度。用高速钢铰刀铰削钢件时，切削速度为4～8m/min；铰削铸件时，切削速度为6～8m/min；铰削铜或铝件时，切削速度为8～12m/min。

(3)机铰时的进给量。铰削钢件及铸铁件时，进给量为0.5～1mm/r；铰削铜或铝材料时，进给量为1～1.2mm/r。

3)铰孔时的冷却润滑

铰孔时，铰削的切屑细碎且易粘在切削刃上或挤压在孔壁与铰刀之间，使已加工表面被拉毛、孔径扩大，同时因散热困难，也会加快铰刀的磨损。铰孔时，根据工件材料的不同选用适当的切削液对铰刀进行冷却的同时，应对切屑进行冲洗，改善铰削条件，提高铰孔质量，延长铰刀寿命。

铰孔时切削液的选择可参照表5-8。

表5-8　铰孔时切削液的选择

小提示

铰孔加工注意事项

(1)铰孔时工件装夹要牢固可靠，孔的轴线要垂直。对薄壁零件，装夹要适当，防止夹紧力过大使孔变形。

(2)手动铰孔时，两只手用力均匀稳定，以免在孔的进口处出现喇叭状或使状径扩大；进给时，不要猛力推压铰刀，应一边旋转，一边均匀加压。

(3)只能顺时针方向转动铰刀，不能倒转，防止铰刀磨损及划伤孔壁。

(4)铰刀排屑功能差，要及时取出切屑，以免铰刀被卡住。

(5)铰刀是精加工工具，要保护好铰刀的切削刃，避免碰撞，切削刃上如有毛刺或切屑，可用油石小心地磨去，以保持其精度。

(6)机动铰孔退刀时，应先退刀，后停车。铰通孔时铰刀的校准部分不要全部露出，以防孔的下端被刮伤。

(7)机动铰孔时，要注意机床主轴、铰刀、待铰孔三者之间的同轴度是否符合要求，对于高精度孔的加工，必要时采用浮动铰刀夹头装夹铰刀。

任务实施

1.加工要求与工艺分析

盖板是材料为Q235、外形尺寸为100mm×46mm×14mm的多孔零件。由图样可知，盖板钻削加工包括四个ϕ9mm圆柱形埋头孔、两个ϕ7mm圆锥形埋头孔和两个ϕ10mm销孔。各埋头孔(圆柱形、圆锥形)表面粗糙度值要求为Ra12.5μm。两个销孔加工精度要求最高，其表面粗糙度值为Ra1.6μm，尺寸公差为0.036mm，查表可知，该孔的公差代号为H9，即基本偏差代号为H，公差等级为9级的基准孔。按其精度要求，铰削至图样尺寸要求，同时要保证两孔的相对位置。

以上分析可知，盖板上各孔的钻削加工需要经过钻孔、扩孔、铰孔多个工步完成。在钻削两个ϕ10mm的销孔时，要预留铰削余量。为保证各孔的钻削质量，钻头刃磨要保持切削刃锋利和光洁。用钻头代替锪钻时，角度刃磨要正确。工件画线要准确，确保各孔的相对位置；工件采用平口钳悬空装夹并找正，装夹要稳定可靠。手动铰孔时的操作要正确稳定。

2.加工操作

加工盖板的步骤如下。

检查坯料尺寸→划出工件在水平、垂直方向的对称中心线→以对称中心线为基准划出各孔定位线→划出各孔圆周线后打样冲眼→按画线完成各埋头孔的钻削→钻削ϕ10mm销孔，预留0.2mm的铰削余量→铰孔至尺寸要求→清理孔口毛刺→检验。

任务评价与反馈

通过本任务，体会并掌握孔加工各项技能的基本方法和操作要领。注重理论与实践相结合，理清孔加工的工艺要点，使孔加工技能的形成和实践应用能力提升。

1.自我测评

(1)是否已基本掌握扩孔、锪孔和铰孔的基本操作?铰孔操作应注意哪些问题?

(2)本次加工中遇到哪些困难?是如何解决的?

2.任务考评

用钢直尺、游标卡尺配合自检，填写任务考评表(见表5-9)。

3.实训感悟

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表5-9　加工盖板任务考评表

知识储备

零件图上几何公差的识读

零件图样上的尺寸都是有公差要求的，这一要求有的注写在图形上，有的注写在技术要求或技术文件上。图5-16中有些尺寸没有标注公差，例如盖板中80mm、20mm等定位尺寸、ϕ9mm、ϕ7mm直径尺寸等，因为这些尺寸在车间通常加工条件下能够保证其尺寸精度，这类尺寸公差称为一般公差。采用一般公差的尺寸，在该尺寸后不需注出其极限偏差数值或公差带代号，又称未注公差。

在本任务中，80mm、20mm、ϕ9mm、ϕ7mm等尺寸都是未注公差尺寸，即该类尺寸要求通过画线和机床精度就可保证其加工要求而无需标注。

同理，对零件上的几何精度也是有要求的。当加工精度要求高于制造设备通常情况下所能保证的中等制造精度时，需要在图样上标出。若加工精度可以在设备精度下保证时，则同样无须在图样上注出。

在识读图样时，应对图样上未注公差的要求有所了解，并在加工中注意保证该类尺寸及各要素的几何精度。

项目拓展

钻孔相关资讯收集与学习

小组合作，分头收集、共享加工资讯。

(1)通过网络或查阅相关书籍了解钻头几何角度对钻削材料的影响及选用原则，结合任务完成情况，体会钻头的刃磨要求和重要性。

(2)查阅、搜集群钻相关信息，了解群钻的应用场合和刃磨要求，扩大钻头认知范围，积累相关工艺知识。

(3)通过网络或查阅相关书籍了解孔加工的相关工艺知识，结合任务完成情况，体会各种方法的异同和各自的操作要点。

拓展任务

端盖制作

端盖生产实习图如图5-22所示。看懂图样，明确加工要求，拟订加工方法和钻孔步骤，完成加工准备工作；学会分度头的分度方法和画线操作。

端盖属圆盘类零件，备件为车制半成品，本任务需完成端盖画线、钻孔和70mm偏方的锯削、锉削加工，根据教学安排择机加工。

图5-22　端盖生产实习图