教材鉆中心孔.doc

教學單元三：車削套類零件課題一： 鉆孔、擴孔、鉸孔 學習目標1能正確刃磨、選用、安裝麻花鉆。 2掌握套類零件的加工方法。任務(wù)提出：掌握套類零件常用加工方法，學會麻花鉆的刃磨與裝夾。 課時安排與教學組織形式本課題 50 學時完成,講授 15 學時, 操作訓練 35 學時，一體化教學。工作準備一、 車套類零件的工藝準備（一）、套類零件的車削要求1.尺寸精度 指套的尺寸按用途不同達到不同的要求。2.形狀精度 指套的外圓及內(nèi)孔表面的圓度、圓柱度等。3.位置精度 指套的各表面之間的互相位置精度、如徑向圓跳動、同軸度及垂直度等。4.表面粗糙度 指套筒各表面應(yīng)達到設(shè)計的表面粗糙度。本項目要加工的齒輪坯外表面對內(nèi)孔軸線的跳動度誤差0.05mm，端面對內(nèi)孔軸線的垂直度誤差0.02mm；內(nèi)孔尺寸公差0.03 mm，表面粗糙度值Ra1.6，其余表面為Ra3.2。（二）、套類零件在車床上的加工方法套類零件孔的加工根據(jù)使用的刀具不同，可分為鉆孔（包括鉆孔、锪孔、鉆中心孔）、車孔和鉸孔等。 鉆孔是低精度孔的成形加工方法，也常用于車孔前的粗加工（如圖2.1-2a所示）。車孔是應(yīng)用較為廣泛的一種孔的加工方法，車孔可作為鉸孔前的半精加工，也可在單件小批生產(chǎn)中對尺寸較大的高精度孔作精加工（如圖2.1-2b所示）,因此，車孔經(jīng)常是高精度孔加工的重要手段。鉸孔在大批量生產(chǎn)中用于對尺寸不大的高精度孔作精加工(如圖2-1.2c所示)。圖2.1-2 孔的加工方法（三）、套類零件的裝夾套類工件是機械零件中精度要求較高的工件之一。套類工件的主要加工表面是內(nèi)孔、外圓和端面。這些表面不僅有尺寸精度和表面粗糙度的要求，而且彼此間還有較高的形狀精度和位置精度要求。因此，應(yīng)選擇合理的裝夾方法。盡可能在一次裝夾中完成車削車削套類工件時，如單件小批量生產(chǎn)，可在一次裝夾中盡可能把工件全部或大部分表面車削完畢。這種方法不存在因裝夾而產(chǎn)生的定位誤差，如果車床精度較高，可獲得較高的形位公差精度。但采用這種方法車削時，需要經(jīng)常轉(zhuǎn)換刀架。車削如圖2.1-3所示的工件，可輪流使用90車刀、45車刀、麻花鉆、鉸刀和切斷刀等刀具加工。如果刀架定位精度較差，則在一次裝夾中完成車削。常見的定位方法如下。圖2.1-3在一次裝夾中完成1、2軟卡爪 3定位圓柱圖2.1-4軟卡爪的形狀1.以外圓為基準保證位置精度 在加工外圓直徑很大、內(nèi)孔直徑較小、定位長度較短的工件時，多以外圓為基準來保證工件的位置精度。此時，一般應(yīng)用軟卡爪裝夾工件。軟卡爪用未經(jīng)淬火的45鋼制成，這種卡爪是在本車床上車削成形的，因而可確保裝夾精度。其次，當裝夾已加工表面或軟金屬時，不易夾傷工件表面。另外，還可根據(jù)工件的特殊形狀相應(yīng)地加工軟卡爪，以裝夾工件。因此，軟卡爪在工廠中已得到越來越廣泛的使用。軟卡爪的形狀如圖2.1-4所示。2.以內(nèi)孔為基準保證位置精度車削中小型的軸套、帶輪和齒輪等工件時，一般可用已加工好的內(nèi)孔為定位基準，并根據(jù)內(nèi)孔配置一根合適的心軸，再將套裝工件心軸支頂在車床上，精加工套類工件的外圓、端面等。常用的心軸個脹力心軸等。（1）實體心軸實體心軸分不帶臺階和帶臺階兩種。不帶臺階的實體心軸又稱小錐度心軸（如圖2.1-5a所示），其錐度C1：5 0001：1 000，這種心軸的特點是制造容易、定心精度高，但軸向無法定位，承受切削力小，工件裝卸時不太方便。帶臺階的心軸如圖2.1-5b所示，其配合圓柱面與工件孔保持較小的配合間隙，工件靠螺母壓緊，常用來一次裝夾多個工件。若裝上塊換墊圈，則裝卸工件就更加方便，但其定心精度較低，只能保證0.02mm左右的同軸度。（2）脹力心軸脹力心軸依靠材料彈性變形所產(chǎn)生的脹力來脹緊工件，圖2.1-5c所示為裝夾在機床主軸錐孔中的脹力心軸，脹力心軸的圓錐角最好為30左右，最薄部分的壁厚可為36mm。為了使脹力均勻，槽可做成三等分。使用時先把工件套在脹力心軸上，擰緊錐堵的方？，使脹力心軸脹緊工件。長期使用的脹力心軸可用65Mn彈簧鋼制成。脹力心軸裝卸方便，定心精度高，故應(yīng)用廣泛。a)小錐度心軸 b)臺階心軸 c)脹力心軸1、4、8工件 2小錐度心軸 3臺階心軸 5開口墊圈 6螺母7脹力心軸 9錐堵圖2.1-5常用心軸 二、刃磨麻花鉆用鉆頭在實體材料上加工孔的方法叫鉆孔。鉆孔的加工精度一般可達IT11IT12。精度要求不高的孔，可以用鉆頭直接鉆出。鉆頭根據(jù)形狀的不同，可以分為扁鉆、麻花鉆、中心鉆、锪孔鉆、深孔鉆等。鉆頭一般用高速鋼制成。近幾年來，由于高速切削的發(fā)展，鑲硬質(zhì)合金的鉆頭也得到了廣泛的使用。這里只介紹高速鋼麻花鉆。 (a) 錐柄麻花鉆(b)直柄麻花鉆圖2.1-6麻花鉆的組成（一）麻花鉆三幾何形狀1.麻花鉆的組成（如圖2.1-6所示）（1）柄部 鉆削時起傳遞扭矩和鉆頭的夾持定心作用。麻花鉆有直柄和莫氏錐柄兩種。直柄鉆頭的直徑一般為0.313mm。莫氏錐柄鉆頭直徑表2-1。為了節(jié)約高速鋼，較大直徑的麻花鉆的柄部材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼。（2）頸部 直徑較大的鉆頭在頸部標注商標、鉆頭直徑和材料牌號。（3）工作部分 這是鉆頭的主要部分，由切削部和導向部組成，其切削和導向的作用。表2-1 莫氏錐柄鉆頭直徑莫氏錐度號1 2 3 4 5 6鉆頭直徑（mm）615.515.623.523.632.532.649.549.66570802.麻花鉆工作部的幾何形狀 如圖2.1-7所示，麻花鉆切削部分可以看作正反的兩把車刀，所以它的幾何角度的概念與車刀基本相同，但也有其特別性。 (b)（1）螺旋槽 鉆頭的工作部有兩條螺旋槽，它的作用是構(gòu)成削刃、排出切削和通過切削液。（2）螺旋角（） 螺旋角指螺旋槽上最外緣的螺旋線展開成直線后與軸線之間的夾角。由于同一鉆頭螺旋一致，所以不同直徑處的螺旋角大小不同，越靠近中心螺旋角越小。鉆頭的名義螺旋角是指邊緣處的螺旋角。標準麻花鉆的螺旋角在1830之間。 (a) 圖2.1-7 麻花鉆的各部分名稱（3）前面 指螺旋槽面。（4）后面 指鉆頂?shù)穆菪龍A錐面。（5）頂角（2kr） 鉆頭兩主切削刃之間的夾角。頂角大、主切削刃短、定心差，鉆出的孔容擴大。但頂角大、前角也增大、切削省力些。頂角小則反之。一般標準麻花鉆的鋒角為118。當麻花鉆頂角為118時，兩主切削刃為直線，如果頂角不為118時，主切削刃就變?yōu)榍€，（如圖2.1-8所示）。麻花鉆頭基本上可以根據(jù)圖2-1.8所示的切削刃形狀來鑒別頂角的大小。 (a) (b) (c)a) 2kr=118 b) 2kr=118 c) 2kr=118圖2.1-8麻花鉆頂角大小對主切削刃的影響（6）前角（0） 前角是基面與前面的夾角。麻花鉆前角的大小與螺旋角、頂角、鉆心直徑等有關(guān)，而其中影響最大的是螺旋角。螺旋角越大，前角也越大。由于螺旋角隨直徑的大小而改變，所以切削刃上各點的前角也是變化的，如圖圖2.1-9所示。前角靠近外緣處最大，自外緣向中心逐漸減小，并約在D/3以內(nèi)開始為負前角。前角變化范圍大約為3030。 圖2.1-10麻花鉆后角的測量 (a) (b)圖2.1-9麻花鉆的前角變化 （7)后角（0） 后角是切削平面與后刀面的夾角。為了測量方便，后角在圓柱面內(nèi)測量。麻花鉆主切削刃上各點的后角數(shù)值也是變化的?？拷饩壧幍暮蠼亲钚?，靠近中心處的后角最大，外緣處后角一般為810（見圖2.1-10）。（8)橫刃 鉆頭兩切削刃的連線，也是兩個主后面的交線。橫刃太短會影響麻花鉆鉆尖的強度，橫刃太長使軸向力增大，對鉆削不利。（9)橫刃斜角（） 在垂直于鉆頭軸線端面的投影中，橫刃與主切削之間的夾角。它的大小由后角的大小決定。后角大時，橫刃斜角就減小，橫刃變長。后角小時情況相反。橫刃斜角一般為55(10)棱邊和倒錐 麻花鉆的導向部在切削過程中能保持鉆削方向、修光孔壁以及作切削部分的后備部分。在切削過程中，為了減少與孔壁間的摩擦，在麻花鉆上特地制出了兩條略帶倒錐形的刃帶（即棱邊）。（二）麻花鉆的刃磨1.麻花鉆刃磨的要求麻花鉆的刃磨質(zhì)量直接關(guān)系到鉆孔的質(zhì)量和鉆孔效率。麻花鉆刃磨時一般只刃磨兩個主后面，但同時要保證后角、頂角和橫刃斜角正確。所以麻花鉆刃磨是比較困難的。麻花鉆刃磨必須達到以下要求：（1）麻花鉆的兩條主切削刃應(yīng)該對稱，也就是兩主切削刃與鉆頭軸線成相同的角度，并且長度相等。（2）橫刃斜角為552.刃磨麻花鉆常見的問題 刃磨時常出現(xiàn)：頂角不對稱，頂角和切削刃長度都不對稱等。a)刃磨正確 b)頂角不對稱 c)切削刃長度不等圖2.1-11鉆頭刃磨不正確對加工的影響 (1）用頂角磨得不對稱的鉆頭鉆削時，只有一個切削刃在切削，而另一個切削刃不起作用。兩邊受力不平衡，結(jié)果使鉆頭的孔擴大和傾斜,如圖2.1-11a所示。(2）鉆頭頂角磨得對稱，但切削刃長度也不一樣時，鉆孔的情況如圖2.1-11b所示。鉆頭的工作軸線由O-O移到O-O，鉆出的孔徑必定大于鉆頭直徑。鉆頭頂角磨得不對稱，切削刃長度也不同時，如果短刃的頂角大，就會鉆出臺階底部的擴大孔如圖2.1-11c所示。刃磨得不正確的鉆頭，由于切削刃不平均，會使鉆頭橫快磨損。 2.1-12麻花鉆的刃磨方法3.麻花鉆的刃磨方法和步驟（1）刃磨前，鉆頭切削刃應(yīng)放置再砂輪中心平面上，活稍高些。鉆頭中心線與沙論外圓柱面母線再水平面內(nèi)的夾角等于頂角2的一半，同時鉆尾向下傾斜，見圖2.1-12a。 （2）鉆頭刃磨時用右手握住前端作支點，左手握鉆尾，以鉆頭前端支點為圓心，鉆尾作上下擺動（如圖2.1-12b所示），并略帶旋轉(zhuǎn)；但不能轉(zhuǎn)動過多，或上下擺動太大，以防磨出負后角，或把另一面切削刃磨掉。特別是再刃磨小麻花鉆時更應(yīng)注意。（3）當一個主切削刃磨削完畢后，把鉆頭轉(zhuǎn)過180刃磨另一個主切削刃，人和手要保持原來的位置和姿勢，這樣容易達到兩刃對稱的目的。4.麻花鉆的角度檢查（1）目測法 當麻花鉆磨好后，通常采用目測法檢查。其方法是，把鉆頭垂直豎再與眼等高的位置上，在明亮的背景下用肉眼觀察兩刃的長短和高低及后角等（如圖2.1 -13所示）。但由于視差關(guān)系，往往會感到左刃高，右刃低，此時就要把鉆頭轉(zhuǎn)過180。再進行觀察。這樣反復觀察對比，最后覺得兩刃基本對稱，就可使用。如果發(fā)生兩刃右偏差，必須繼續(xù)進行修磨。 圖2.1-13 目測法檢查麻花鉆后角 圖2.1-14用樣板檢查頂角、刃長和對稱性圖2.1-15用量角器檢查麻花鉆的刃長和對稱性（2）使用角度樣板檢查 用事先制作好的標準角度樣板檢查鉆頭的頂角是否合格、鉆頭轉(zhuǎn)過180看兩主切削刃是否等長，并通過觀察鉆頭中心與樣板底線是否垂直來判斷兩主偏角是否對稱（如圖2.1-14所示）。（3）使用量角器檢查 使用量角器檢查時，只需要將角尺的一邊貼在麻花鉆的棱邊上，另一邊擱在鉆頭的刃扣上，測量其刃長和角度（見圖2.1-15）。然后轉(zhuǎn)過180，以同樣方法檢查即可。三、鉆孔（一）鉆孔時的注意事項1.鉆孔前，現(xiàn)先把工件端面車平，否則會影響正確定心。2.必須找正尾座，使鉆頭軸線跟工件回轉(zhuǎn)軸線重合，以防孔徑擴大和鉆頭折斷。 3.用較長的鉆頭鉆孔時，為了防治鉆頭跳動，可以在刀架上夾一銅棒或擋鐵（圖2.1-16），輕輕支頂住鉆頭頭部，使它對準工件的回轉(zhuǎn)中心。然后緩慢進給，當鉆頭在工件上已正確定心，并正常鉆削以后，把銅棒退出。圖2.1-16采用檔塊鉆孔4.對于小孔，可先用中心鉆定心，再用麻花鉆鉆孔，這樣鉆出的孔同軸度好，尺寸正確。5.當鉆了一段孔以后，應(yīng)把鉆頭退出，停車測量孔徑，檢查時候符合要求。6.鉆較深的孔時，切屑不易排出，必須經(jīng)常退出鉆頭，清除切屑。如果是很長的通孔，可以采用掉頭鉆孔的方法。7.當孔將鉆穿時，因為鉆頭的橫刃不再參加工作，阻力大大減小，進給時就會覺得手輪搖起來很輕松，這時進給量必須減小，否則會使鉆頭的切削刃“咬”在工件孔內(nèi)而損壞鉆頭，或者使鉆頭的錐柄在尾座錐孔內(nèi)打轉(zhuǎn)，把錐柄和錐孔拉毛。8.鉆孔時，為了防治鉆頭發(fā)熱，應(yīng)充分使用切削液降溫，防治麻花鉆退火。在車床上鉆孔時，切削液很難深入刀切削區(qū)，特別是深孔就更加困難，鉆削中應(yīng)經(jīng)常搖出鉆頭，以利排屑和冷卻鉆頭。（二）鉆孔時的切削用量(1)背吃刀量 apD鉆/2（D鉆為鉆頭直徑）(2)切削速度 c 鉆孔的切削速度一般指鉆頭主切削刃外緣處的線速度。cD鉆n/1000 m/min式中c切削速度（m/min）;n工件轉(zhuǎn)速（r/min）D鉆鉆頭直徑（mm）.用高速鋼鉆頭鉆鋼料時，切削速度一般為0.30.6m/min，鉆鑄鐵時應(yīng)稍低些。根據(jù)切削速度計算公式可知，在相同的切削速度下，鉆頭直徑越小，轉(zhuǎn)速應(yīng)越高。(3)進給量（f） 在車床上鉆孔時，工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，鉆頭和工件間的軸向相對位移，稱為每轉(zhuǎn)進給量（mm/r）。鉆孔時，一般式用手慢慢轉(zhuǎn)動車床尾座手輪實現(xiàn)進給，進給量太大會使鉆頭折斷。如用30mm的鉆頭鉆鋼料時，進給量一般選取f=0.10.3mm/r為宜，鉆鑄鐵時進給量取f=0.150.35mm/r為宜。四、擴孔和鉸孔用擴孔刀具擴大工件孔徑使之達到技術(shù)要求的方法稱為擴孔，常用的擴孔刀具有麻花鉆和擴孔鉆。(一)、用麻花鉆擴孔用麻花鉆擴孔，適用于一般精度的孔擴大加工。由于麻花鉆橫刃不參加切削，故軸向切削力小，進給省力。但因麻花鉆外緣處的前角較大，容易將麻花鉆拉出，使麻花鉆在尾座套筒內(nèi)打滑。用麻花鉆擴孔時，應(yīng)將麻花鉆外緣處的前角修磨得小些，并對進給量加以適當?shù)目刂?。a)高速鋼擴孔鉆 b)硬質(zhì)合金擴孔鉆 （二）、用擴孔鉆擴孔1.擴孔