如何操作钻床和刃磨麻花钻？

一、相关知识

1.钻床的种类与操作方法

1)钻床的种类

(1)台钻:台钻是一种安装在工作台上、主轴垂直布置的小型钻床。一般用来加工小型工件上直径不大于12 mm的小孔。

(2)立钻:立式钻床简称立钻，是主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床，一般用来钻中、小型工件上的孔，其最大钻孔直径有25 mm、35 mm、40 mm、50 mm几种。常用的Z525型立钻如图1-47所示，其最大钻孔直径为25 mm。

(3)摇臂钻床:如图1-48所示，摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。内立柱固定在底座的一端，在它的外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱回转360°。摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱上做上下移动。由于丝杠与外立柱连成一体，而升降螺母固定在摇臂上，因此摇臂不能绕外立柱转动，只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构、钻床的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可以通过手轮操作，使其在水平导轨上沿摇臂移动。

摇臂钻床用于对大、中型工件在同一平面内、不同位置的多孔系进行钻孔、扩孔、镗孔、锪孔、铰孔、刮端面和攻螺纹、套螺纹等。常用型号有Z3040、Z3050、Z3063、Z3080等几种。

图1－47　立钻

图1－48　摇臂钻床

2)钻床的操作方法

下面以台钻为例介绍钻床的操作方法。

(1)根据加工需要调整主轴箱高度，先松开主轴箱锁紧手柄，再转动升降手柄，使主轴箱升降到所需位置，然后夹紧主轴箱锁紧手柄使主轴箱固定。

(2)工作台需升降时，必须用手托住工作台部件，再松开支架锁紧手柄，调整工作台至所需位置后，再靠夹紧支架锁紧手柄。

(3)进给机构设有定深装置，应根据加工需要调整钻孔深度，先松开锁紧手柄(或松开锁紧螺钉)，使钻刃接触工件表面，转动刻度盘至钻孔所需位置，再紧固锁紧手柄(或紧固锁紧螺钉)。

(4)钻孔时，应根据工件材料的切削性能、钻孔直径和加工要求，选取适宜的转速，主轴转速的变换通过传动带在带轮中不同的挡位来实现。

(5)将加工的工件装夹在工作台上，启动机床，进行加工。

(6)完成工作或暂停工作使主轴回程时，应用手扶住主轴以适当的速度退回，不得将手放开，以免产生冲击。

(7)工作结束后，应及时清除机床表面的切屑、灰尘，并在立柱等外露非涂漆表面涂防锈油。

2.钻头及钻头的刃磨

1)钻头

用钻头在实体材料上加工出孔称为钻孔。钻孔时，工件固定，钻头装在钻床主轴上做旋转运动，称为主运动；同时钻头沿轴线方向移动，称为进给运动。钻孔是对孔进行粗加工，精度为IT11～12，表面粗糙度≥Ra 12.5μm。

如图1-49所示，麻花钻由柄部、颈部及工作部分组成，一般用高速钢(W18Cr4V或W9Cr4V2)制成，淬硬后硬度可达HRC62～68。

(1)柄部:柄部用来夹持、定心和传递动力，分为锥柄和柱柄两种。一般直径小于13 mm的钻头做成柱柄，直径大于13 mm的钻头做成锥柄。

(2)颈部:颈部是工作部分和柄部之间的连接部分。一般钻头的规格和标号都刻在颈部。

(3)工作部分:工作部分包括导向部分和切削部分。导向部分在钻削时起引导钻头方向的作用，同时是切削部分的后备部分。它由两条对称分布的螺旋槽和刃带组成。螺旋槽的作用是形成切削刃和前角，并起排屑和输送切削液的作用。刃带的作用是引导钻头在钻孔时保持钻削方向，使之不偏斜。为了减少钻头与孔壁间的摩擦，导向部分的直径有倒锥，倒锥量为0.03/100～0.12/100 mm。

2)麻花钻的切削部分

如图1-50所示，麻花钻的切削部分由两个前面、两个主后面、两个副后面、两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃构成。

图1－49　麻花钻

(a)锥柄麻花钻；(b)直柄麻花钻

图1－50　麻花钻的切削部分

(1)前面:螺旋槽的表面为钻头的前面，切屑沿此面流走。

(2)主后面:切削部分顶端两曲面称为主后面，它与工件加工表面(即孔底)相对。

(3)副后面:钻头两侧的刃带与已加工表面相对，称为副后面。

(4)主切削刃:前面与主后面的交线为主切削刃。

(5)副切削刃:前面与副后面的交线为副切削刃，即棱刃。

(6)横刃:两个主后面的交线为横刃。

3)标准麻花钻的刃磨

麻花钻刃磨的目的是使已钝的切削部分恢复锋利，保持正确的几何形状，同时适应不同性质工件材料的加工。

标准麻花钻的刃磨要求如下:

(1)顶角:一般为2ϕ＝118°±2°。

(2)后角:当钻头直径小于15 mm时，后角为10°～14°。

(3)横刃斜角:ψ≈55°。

(4)两个主切削刃长度相等，相对于钻心对称。

(5)钻头后面光滑。

标准麻花钻的刃磨方法如下:

常用标准麻花钻只刃磨两个主后面和修磨横刃，但刃磨以后要保证顶角、横刃斜角以及两主切削刃长短相等、左右等高。修磨横刃后，要使钻头在钻孔过程中切削轻快、排屑正常。

口诀一:“刃口摆平轮面靠。”这里是指钻头与砂轮的相对位置，即没有把刃口摆平就靠在砂轮上开始刃磨，肯定是磨不好的。这里“刃口”是指主切削刃，“摆平”是指被刃磨部分的主切削刃处于水平位置。“轮面”是指砂轮表面。“靠”是指慢慢靠拢。此时钻头还不能接触砂轮。

口诀二:“钻轴斜放出锋角。”这里是指钻头轴心线与砂轮表面之间的位置关系。 “锋角”即顶角118°±2°的1/2，约为60°，这个位置很重要，直接影响钻头顶角大小、主切削刃形状和横刃斜角。这里要牢记60°角度的大小，可做一个120°的角度样板，以便于掌握。

口诀三:“由刃向背磨后面。”这里是指从钻头刃口开始对整个后面缓慢刃磨，这样便于散热和刃磨。在巩固口诀一、口诀二操作的基础上，钻头可轻轻接触砂轮，进行较少量刃磨，刃磨时要观察火花的均匀性，要及时调整压力大小，并注意钻头冷却。当冷却后重新开始刃磨时，要继续摆好口诀一、口诀二所说的位置，这一点往往初学时不易掌握，常常会不由自主地改变其位置。

口诀四:“上下摆动尾别翘。”这个动作在钻头刃磨过程中也很重要，“上下摆动”易混淆为“上下转动”，使钻头另一主切削刃被破坏。同时钻头尾部不能高翘于砂轮水平中心线之上，否则会使刃口磨钝，无法切削。

标准麻花钻的刃磨方法如图1-51所示。

3.钻削运动及钻削用量的选择

1)钻削运动

图1－51　标准麻花钻的刃磨方法(www.xing528.com)

钻孔时，钻头装夹在钻床的主轴上，工件固定不动，依靠钻头与工件之间的相对运动来完成钻削加工的运动叫钻削运动。钻孔时，钻头必须同时完成两个运动:一是主运动即钻头绕其轴线的旋转运动，它是切下切屑所需的基本运动；二是进给运动，即钻头沿轴线方向的移动，它是使被切削工件连续投入切削的运动。

钻削时，钻头是在半封闭的状态下进行的，转速高，切削量大，排屑困难，摩擦严重，钻头易抖动，因此加工精度较低，尺寸精度只能达到IT11～10，表面粗糙度只能达到Ra 25～100μm，适用于加工精度要求不高的孔或做孔的粗加工。

2)钻削用量及其选择

钻削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量三要素。

(1)切削速度(vc):钻孔时钻头直径上的线速度，可由下式计算。

vc＝πDn/1 000

式中:D——钻头直径(mm)；

n——钻头转速(r/min)；

vc——切削速度(m/min)。

(2)进给量(f):主轴转一转，钻头与工件沿轴线的相对移动量，单位为mm/r。

(3)背吃刀量(ap):已加工表面与待加工表面之间的垂直距离，钻削时ap＝D/2。

钻削用量的选择:

(1)背吃刀量的选择:背吃刀量由钻头直径决定，直径D小于30 mm的孔一次钻出。直径为30～80 mm的孔可分为两次钻削，先用(0.5～0.7)D的钻头粗钻，然后用直径为D的钻头将孔扩大。

(2)进给量的选择:高速钢钻头进给量可参考表1-14选取。

表1－14　高速钢标准麻花钻的进给量

当孔的精度要求较高和粗糙度要求较小时，应取较小的进给量。当钻孔较深、钻头较长时也应取较小的进给量。

(3)切削速度的选择:可按下列公式确定钻床主轴转速:

n＝1 000v/(πD)(r/min)

4.钻孔方法

1)钻孔的方法

钳工钻孔方法与生产规模有关，单件小批量生产时，要借助划线来保证其钻孔位置的正确性。下面主要介绍划线钻孔的方法。

(1)钻孔前划线:当钻直径较大的孔时，应划出几个大小不等的检查圆，如图1-52(a)所示，以便钻孔时检查并校正孔的位置。

当钻孔的位置精度要求较高时，可直接划出以孔中心线为对称中心的几个大小不等的方格，如图1-52(b)所示，作为钻孔的检查线。然后将中心的样冲眼冲大，以便使钻头定心。

钻孔前必须按孔的位置、尺寸要求划出孔位的十字中心线，并打上中心样冲眼。要求冲眼要小，位置要准确。孔将钻穿时，钻头切削刃会被孔底剩余部分材料咬住，工件会产生很大的扭力，并随着钻头旋转。因此，这时的进给量应减小。如果是机动进给，则应改为手动进给，以免折断钻头或破坏孔的加工质量。

(2)钻头的安装:用台钻钻削直径小于13 mm的孔时，应选用直柄钻头，在钻夹头中装夹，钻头伸入钻夹头中的长度不小于15mm。钻夹头上有三个小孔，通过用钻钥匙转动，可使三个卡爪伸出或缩进，将钻头夹紧或松开，如图1-53所示。

钻削直径为13 mm以上的孔时，应选用柄部为外莫氏锥度的钻头。随着钻头直径的增大，柄部的莫氏锥度号数也增大。较小的钻头不能与钻床主轴的内莫氏锥度相配合，必须选用相应的钻套与其连接起来才能进行钻孔。莫氏扁头钻套如图1-54所示。

图1－52　钻孔前划线

图1－53　钻夹头和扳手

图1－54　莫氏扁头钻套

在每个钻套的上端有一扁尾，套筒内腔和主轴锥孔上端均有一扁槽，钻头或钻套的扁尾沿主轴锥孔进入扁槽中，防止它们在主轴孔中转动，并传递转矩，使钻头顺利工作。

扁尾的下部有一长椭圆槽，安装钻头或钻套时，将扁尾的厚度方向对准钻套或主轴上的椭圆槽宽度方向，同时可在椭圆槽中插入楔铁拆卸钻头或钻套。拆卸时，楔铁的圆弧面放在上方，手握钻头，或将主轴稍向下移，工作台上垫木板，敲击楔铁大端，迫使钻头或钻套与主轴脱离，其下端落在木板上，上移主轴，钻头与钻套即可取下。

(3)工件的装夹:如图1-55所示，根据工件形状及钻削力的大小，可采用不同装夹方法来保证钻孔的质量和安全。若工件较小，可用手虎钳装夹工件钻孔；若工件较长，可以在工作台上固定一物体，将长工件紧靠在该物体上进行钻孔；在较平整、略大的工件上钻孔时，可将其夹持在机用虎钳上进行钻孔。

图1－55　工件的装夹方法

(a)平口钳装夹；(b)V形铁装夹；(c)压板、螺栓装夹；(d)角铁装夹；(e)手虎钳装夹；(f)自定心卡盘装夹

若钻削力较大，可先将机用虎钳用螺栓固定在机床工作台上，然后再钻孔；在圆柱表面上钻孔时，应将工件安放在V形铁中固定；另外，根据工件的形状可以选用压板、自定心卡盘或专用工具等进行装夹。

2)起钻和手进给操作

(1)起钻:钻孔时，先将钻头对准样冲眼钻一浅坑，观察其与划线圆周是否同心。如果偏心，则应及时校正。校正方法:如果偏位较少，可在钻削的同时用力将工件向偏位反方向推移，达到逐步校正的目的；如偏位较多，可在校正方向上打几个样冲眼或用油槽錾錾出几条小槽，以减少此处的钻削阻力，达到校正的目的。

(2)手进给操作:当起钻满足孔位置要求后，即可固定工件完成钻孔。手进给操作时应注意以下几方面:

①手进给时，不应用力过大，否则会造成钻头弯曲、孔径歪斜。

②钻小孔或深孔时，进给量要小，并要及时退钻排屑，以免切屑阻塞而折断钻头。一般在钻深达直径的3倍时，一定要退钻排屑。

③孔快钻穿时，进给力必须减小，以防进给量突然增大，造成钻头突然折断，或使工件随钻头转动造成事故。

3)钻孔时使用的切削液

钻孔过程中，切屑变形及钻头和工件的摩擦将产生大量切削热，会引起切削刃退火和严重损坏，降低切削能力，影响加工质量。所以，钻削时应注入充足的切削液以降低切削温度和增加润滑性能，提高钻头耐用度，保证钻孔质量和提高钻孔效率。

钻钢件时，可用3%～5%的乳化液；钻铸铁时，一般不加切削液，或用5%～8%的乳化液连续加注。

二、工作步骤

(1)按图1-46所示要求对以前加工过的凸形工件进行修整，重点修整基准面A和B的垂直度，垂直度误差不大于0.03 mm，保证宽度尺寸为50 mm±0.05 mm，表面粗糙度值不大于Ra 3.2μm。

(2)划线。

①以B面为基准，划出10 mm的尺寸线。

②以A面为基准，划出工件的对称中心线，再以此中心线为基准划出26 mm的两个侧面尺寸线。

(3)打样冲眼:根据划线找到两孔的中心位置，用样冲打出样冲眼，并用游标卡尺检验样冲眼的位置是否正确。

(4)钻孔:装夹好工件和ϕ6.7 mm的钻头，进行钻孔。

(5)去飞边，对孔的尺寸和位置精度进行全面检测。