鉆孔擴孔锪孔加工制造工藝編程

1、6. 4鉆孔、擴孔、锪孔加工工藝編程6. 4. 1實體上鉆孔加工用鉆頭在實體材料上加工孔的方法，稱為鉆孔。鉆削時，工件固定，鉆頭安裝在主軸上做旋轉(zhuǎn)運動（主運動），鉆頭沿軸線方向移動 （進給運動）。在實體上鉆孔刀具有普通 麻花鉆、可轉(zhuǎn)位淺孔鉆及扁鉆等。1.實體上鉆孔加工刀具麻花鉆麻花鉆是一種使用量很大的孔加工刀具。鉆頭主要用來鉆孔，也可用來擴孔。,工作部分進行切削和導(dǎo)麻花鉆如圖6-4-1（a）所示，柄部用于裝夾鉆頭和傳遞扭矩向。柄部：£眇.廚刁五姑頭詔分圖6-4-1麻花鉆主訶削R 電可 厲叮直根據(jù)柄部不同，麻花鉆有莫氏錐柄和圓柱柄兩種。直徑為0.120伽的麻花鉆多為圓柱柄，可裝在鉆夾頭

2、刀柄上 （如圖6-4-1 a所示）。直徑為880 mm的麻花鉆多為莫氏錐柄，可直接裝在帶有莫氏錐孔的刀柄內(nèi)，刀具長度不能調(diào)節(jié)（如圖6-4-1b所示）。中等尺寸麻花鉆兩種形式均可選用。工作部分工作部分又分為導(dǎo)向部分及切削部分。導(dǎo)向部分：麻花鉆導(dǎo)向部分起導(dǎo)向、修光、排屑和輸送切削液作用，也是切削部分 的后備。切削部分：如圖6-4-1 d所示：麻花鉆的切削部分有兩個主切削刃、兩個副切削刃和 一個橫刃。兩個螺旋槽是切屑流經(jīng)的表面，為前刀面；與孔底相對的端部兩曲面為主后 刀面；與孔壁相對的兩條刃帶為副后刀面。為了提高麻花鉆鉆頭剛性，應(yīng)盡量選用較短的鉆頭，但麻花鉆的工作部分應(yīng)大于孔 深，以便排屑和輸送切削

3、液。討中心帖頭hl AWic球塵覘工I圖6-4-2鉆引正孔刀具2 鉆引正孔刀具在加工中心上鉆孔，因無夾具鉆模導(dǎo)向，受兩切削刃上切削力不對稱的影響，容易 引起鉆孔偏斜，因此一般鉆深控制在直徑的5倍左右之內(nèi)。一般在用麻花鉆鉆削前，要先用中心鉆，或剛性好的短鉆頭，打引正孔，用以準確 確定孔中心的起始位置，并引正鉆頭，保證Z向切削的正確性。如圖6-4-2所示刀具為常用于鉆削引正孔的刀具，圖6-4-2a是中心孔鉆頭，圖6-4-2b刀尖角為一定角度的點鉆，圖 6-4-2c是球頭銃刀，球頭面上具有延伸到中心的 切削刃。引正孔鉆到指定深度后，不宜直接抬刀，而應(yīng)有孔底暫停的動作，對引導(dǎo)面進行修 磨(常常用 G8

4、2循環(huán)加工引正孔)。3.供應(yīng)冷卻液的鉆頭在實體材料上加工孔時，鉆頭處于封閉的狀態(tài)下進行切削，傳熱、散熱困難，為此， 一些鉆削刀具設(shè)計成鉆頭切削部為耐高溫的硬質(zhì)合金，并且鉆頭設(shè)計有一個或兩個從刀柄 通向切削點的孔，供應(yīng)冷卻液，鉆頭工作時，壓縮空氣、油或切削液要流入鉆頭。這種 設(shè)計使得鉆頭在排屑的同時，切削點和工作區(qū)域得到冷卻。鉆深孔時這種鉆頭特別有用。供應(yīng)冷卻液的鉆頭，見圖 6-4-3(a)。4扁鉆扁鉆由于結(jié)構(gòu)簡單、剛性好及制造成本低，近年來在自動線及數(shù)控機床上也得到廣 泛應(yīng)用。G鎖用會血工I尖lit凈械常頭(C哽五合會可轉(zhuǎn)位粘至圖6-4-3硬質(zhì)合金刀尖鉆頭、扁鉆、可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金鉆頭整體式扁鉆主

5、要用于加工小尺寸的淺孔，特別是加工0 0.030.5mm勺微孔。裝配式扁鉆，見圖 6-4-3 (b)，由兩部分組成：扁鉆刀桿和用鏍釘安裝到刀桿的扁鉆刀片，用于加工大尺寸的淺孔。一般來說，當鉆直徑超過25mm勺淺孔時，扁鉆要比麻花鉆更具優(yōu)勢。因為標準裝配式扁鉆刀桿可適用于多種刀片直徑，扁鉆上的磨損刀片可以 重新磨刃，也可以直接更換新刀片。扁鉆刀片有齒槽結(jié)構(gòu)，起到斷屑作用，有利于切屑 的排除。扁鉆鉆孔時彎曲較小，因此加工出的孔精度會更高。扁鉆往往通過一次進給就加工 出孔，不需要鉆中心孔或通過多次鉆孔來逐漸擴大孔尺寸。為合理地使用扁鉆，用扁鉆 鉆孔時機床提供的扭矩要比用標準麻花鉆鉆孔時所用扭矩高50

6、%以上，同時，還需要提高工藝系統(tǒng)剛度。大多數(shù)扁鉆鉆孔時，需要有流向刀具的冷卻液，以便散熱并排屑。因此，扁鉆通常 需要有高壓冷卻系統(tǒng)。扁鉆的鉆孔深度受到一定的限制，不適合用于較深孔的加工，這 是因為扁鉆上沒有用于排屑的鏍旋槽。5 可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金鉆頭可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片鉆頭，見圖6-4-3 (c)，代表了 CNC占孔技術(shù)發(fā)展的最新成就。可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片鉆頭有時用來代替高速鋼麻花鉆，其鉆孔速度要比高速鋼麻花鉆的鉆孔速度高很多，適用于鉆直徑為1680mn的孔?？赊D(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片鉆頭具有扁鉆的全部優(yōu)點，同時還可以更換(或換位)刀片。用這種鉆頭鉆孔時的進給速度可以是麻花鉆或扁鉆的510倍。鉆頭的剛性很好，

7、可保證鉆孔的精度，有易于排屑的容屑槽，孔加 工質(zhì)量好，表面粗糙度一般可達 Ra6.33.2卩m。硬質(zhì)合金刀片鉆頭需要較大的加工功率 和流向刀具的高壓冷卻系統(tǒng)。硬質(zhì)合金刀片還允許加工較硬的材料。用可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片鉆頭在實體工件上鉆孔，加工孔的長徑比宜控制在4： 1以內(nèi)。2實體上鉆孔加工特點、方法在實體材料上加工孔時， 鉆頭是在半封閉的狀態(tài)下進行切削的， 散熱困難， 切削溫度較 高，排屑又很困難。同時切削量大，需要較大的鉆削力，鉆孔容易產(chǎn)生振動，容易造成鉆頭 磨損?？准庸ぞ容^低。在工件實體鉆孔，一般先加工孔口平面，再加工孔，刀具在加工過的平面上定位，穩(wěn)定 可靠，孔加工的編程數(shù)據(jù)容易確定，并能減

8、小鉆孔時軸線歪斜程度。在加工中心上，用麻花鉆鉆削前，要先打引正孔，避免兩切削刃上切削力不對稱的 影響，防止鉆孔偏斜。對鉆削直徑較大的孔和精度要求較高的孔，宜先用較小的鉆頭鉆孔至所需深度Z,再用較大的鉆頭進行鉆孔，最后用所需直徑的鉆頭進行加工，以保證孔的精度。在進行較深的孔加工時， 特別要注意鉆頭的冷卻和排屑問題， 一般利用深孔鉆削循環(huán)指 令G83進行編程，可以工進一段后，鉆頭快速退出工件進行排屑和冷卻，再工進，再進行冷 卻斷續(xù)進行加工。3選擇鉆削用量的原則在實體上鉆孔時， 背吃刀量由鉆頭直徑所定， 所以只需選擇切削速度和進給量。 圖6-4-2 （c） 為鉆削用量示意圖。對鉆孔生產(chǎn)率的影響， 切

9、削速度和進給量是相同的； 對鉆頭壽命的影響 切削速度比進 給量大；對孔的粗糙度的影響，進給量比切削速度大。綜合以上的影響因素，鉆孔時選擇切 削用量的基本原則是； 在保證表面粗糙度前提下， 在工藝系統(tǒng)強度和剛度的承受范圍內(nèi)， 盡 量先選較大的進給量，然后考慮刀具耐用度、機床功率等因素選用較大的切削涑度。 切削深度的選擇：直徑小于 30mm勺孔一次鉆出；直徑為 3080mn的孔可分為兩次鉆削，先用（0.50.7）D的鉆頭鉆底孔（D為要求的孔徑），然后用直徑為的鉆頭將孔擴大。這 樣可減小切削深度，減小工藝系統(tǒng)軸向受力，并有利于提高鉆孔加工質(zhì)量。 進給量的選擇：孔的精度要求較高和粗糙度值要求較小時，應(yīng)

10、取較小的進給量；鉆 孔較深、鉆頭較長、剛度和強度較差時，也應(yīng)取較小的進給量。 鉆削速度的選擇：當鉆頭的直徑和進給量確定后，鉆削速度應(yīng)按鉆頭的壽命選取合 理的數(shù)值，孔深較大時，鉆削條件差，應(yīng)取較小的切削速度。高速鋼麻花鉆的進給量選用可參考表 6-4-1；高速鋼麻花鉆的切削速度選用可參考表6-4-2。表6-4-1 高速鋼麻花鉆的推薦進給量鉆頭直徑鋼(T b/ MPa鑄鐵/ HB900以下90011001100以上<170>170進給量mm/ r進給量mm/ r20.025 0.050.02 O.040.0150.0340.045 0.090.04 O.070.025 0.0560.08

11、0 0.16O.055 0.110.045 0.0980.10 0.200.07 O.140.06 0.12100.12 0.25O.10 0.190.08 0.150.25 0.450.20 0.35120.14 0.28O.11 0.210.09 0.170.30 0.500.20 0.3516O.17 0.34O.13 0.250.10 0.200.35 0.600.25 0.40200.20 O.390.15 0.290.12 0.230.40 0.700.25 0.40230.45 0.800.30 0.45240.22 0.430.16 0.320.13 0.26260.50 0.

12、850.35 0.5028O.24 0.49O.17 0.340.14 0.28290.50 0.900.40 0.60300.25 0.50O.18 0.360.15 0.3035O.27 0.540.20 0.400.16 0.32表6-4-2高速鋼麻花鉆的推薦切削速度加工材料硬度/ HB切削速度v m/s (m/min)1001250.45(27)低碳鋼1251750.40(24)1752250.35(21)1251750.37(22)中、咼碳鋼1752250.33(20)2252750.25(15)2753250.20(12)1752250.30(18)合金鋼2252750.25(15

13、)2753250.20(12)3253750.17(10)高速鋼2002500.22(13)1001400.55(33)1401900.45(27)灰鑄鐵1902200.35(21)2202600.25(15)2603200.15(9)鋁合金、鎂合金1.25 1.50(75 90)銅合金0.33 0.80(20 48)4.鉆孔時的冷卻和潤滑鉆孔時，由于加工材料和加工要求不一，所用切削液的種類和作用也不一樣。 鉆孔一般屬于粗加工，又是半封閉狀態(tài)加工，摩擦嚴重，散熱困難，加切削液的目 的應(yīng)以冷卻為主。 在高強度材料上鉆孔時，因鉆頭前刀面要承受較大的壓力，要求潤滑膜有足夠的強度，以減少摩擦和鉆削阻力

14、。 因此，可在切削液中增加硫、 二硫化鉬等成分，如硫化切削油。 在塑性、韌性較大的材料上鉆孔，要求加強潤滑作用，在切削液中可加入適當?shù)膭?物油和礦物油。 孔的精度要求較高和表面粗糙度值要求很小時，應(yīng)選用主要起潤滑作用的切削液。6. 4. 2擴孔加工用擴孔工具（如擴孔鉆）擴大工件鑄造孔和預(yù)鉆孔孔徑的加工方法稱為擴孔。用擴孔鉆擴 孔，可以是為鉸孔作準備，也可以是精度要求不高孔加工的最終工序。鉆孔后進行擴孔，可 以校正孔的軸線偏差，使其獲得較正確的幾何形狀與較小的表面粗糙度值。擴孔的加工經(jīng)濟精度等級為IT10IT11，表面粗糙度Ra值為6.33.2卩m。1. 用麻花鉆擴孔如果孔徑較大或孔面有一定的表

15、面質(zhì)量要求，孔不能用麻花鉆在實體上一次鉆出，常用直徑較小的麻花鉆預(yù)鉆一孔，然后用修磨的大直徑麻花鉆進行擴孔。由于擴孔時避免了麻花鉆橫刃切削的不良影響，擴孔時可適當提高切削用量，同時，由于吃刀量的減小，使切屑 容易排出，孔的粗糙度可減小。用麻花鉆擴孔時，擴孔前的鉆孔直徑為所擴孔徑的50%70%，擴孔時的切削速度約為鉆孔的1/2,進給量為鉆孔的1.52倍。2. 用擴孔鉆擴孔為提高擴孔的加工精度， 預(yù)鉆孔后，在不改變工件與機床主軸相互位置的情況下， 換上圖6-4-4擴孔鉆專用擴孔鉆進行擴孔。這樣可使擴孔鉆 的軸心線與已鉆孔的中心線重合，使切 削平穩(wěn)，保證加工質(zhì)量。擴孔鉆對已有 的孔進行再加工時，其加

16、工質(zhì)量及效率 優(yōu)于麻花鉆。專用擴孔鉆通常有34個切削刃, 主切削刃短，刀體的強度和剛度好，導(dǎo) 向性好，切削平穩(wěn)。擴孔鉆刀體上的容 屑空間可通暢地排屑，因此可以擴盲孔。對于在原鑄孔、鍛孔上進行擴孔，為提高質(zhì)量，可先用鏜刀鏜出一段直徑與擴孔鉆相同的導(dǎo)向孔，然后再進行擴孔。這樣可使擴孔鉆在一開始進行擴孔時就有較好的導(dǎo)向，而不會隨原有不正確的孔偏斜。擴孔鉆的結(jié)構(gòu)有高速鋼整體式，見圖6-4-4(a);鑲齒套式，見圖6-4-4 (b);鑲硬質(zhì)合金套式，見圖 6-4-4 (c)。3. 擴孔的余量與切削用量擴孔的余量一般為孔徑的 1 /8左右，對于小于 $ 25 mm的孔，擴孔余量為 13 mm、 較大的孔為

17、39 mm。擴孔時的進給量大小主要受表面質(zhì)量要求限制，切削速度受刀具耐用度的限制。圖6-4-5 锪鉆的加工6. 4. 3锪孔加工锪鉆它是用來加工各種沉頭 孔和锪平孔口端面的。 锪鉆通常通 過其定位導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(如，導(dǎo)向柱) 來保證被锪的孔或端面與原有孔 的同軸度或垂直度要求。1 .锪鉆簡介锪鉆一般分柱形锪鉆、錐形锪 鉆和端面锪鉆三種。柱形锪鉆锪圓柱形埋頭孔的锪鉆稱為柱形锪鉆，其結(jié)構(gòu)如圖6-4-5a所示。柱形锪鉆起王要切削作用的是端面刀刃，螺旋槽的斜角就是它的前角(丫 0=3 o= 15° )，后角a o=8°。锪鉆前端有導(dǎo)柱，導(dǎo)柱直徑與工件已有孔為緊密的間隙配合，以保證良好的定

18、心和導(dǎo)向。一般導(dǎo)柱是可拆的，也可以把導(dǎo)柱和锪鉆做成一體。錐形锪鉆锪錐形埋頭孔的锪鉆稱為錐形锪鉆，其結(jié)構(gòu)如圖6-4-5b所示。錐形锪鉆的錐角按工件錐形埋頭孔的要求不同，有 60°、75°、90°、120°四種，其中90°的用得最多。錐形锪鉆 直徑在1260mm之間，齒數(shù)為412個，前角丫 °=0，后角a 0=6°8°。為了改善鉆尖處 的容屑條件，每隔一齒將刀刃切去一塊。端面锪鉆專門用來锪平孔口端面的锪鉆稱為端面锪鉆，如圖6-4-5C所示。其端面刀齒為切削刃，前端導(dǎo)柱用來導(dǎo)向定心，以保證孔端面與孔中心線的垂直度。2锪孔

19、工作要點锪孔時存在的主要問題是所锪的端面或錐面出現(xiàn)振痕。锪孔時應(yīng)注意以下事項：锪孔時，進給量為鉆孔的 23倍，切削速度為鉆孔的 1/3I / 2。盡量選用較短的鉆頭來改磨锪鉆，并注意修磨前面，減小前角，以防止扎刀和振動。 還應(yīng)選用較小后角，防止多角形。锪鋼件時，因切削熱量大，應(yīng)在導(dǎo)柱和切削表面加切削液。精锪時，往往用較小的主軸的轉(zhuǎn)速來锪孔，以減少振動而獲得光滑表面。高速鋼、硬 質(zhì)合金锪鉆切削用量選用可參考表6-4-3。表6-4-3高速鋼、硬質(zhì)合金锪鉆切削用量選用參考材料高速鋼锪鉆硬質(zhì)合金锪鉆進給量（mm/r）切削速度（m/s）進給量（mm/r）切削速度（m/s）鋁黃銅 軟鑄鐵 軟鋼 金合鋼及工

20、具鋼0.13 0.380.13 0.250.13 0.180.08 0.130.08 0.132.0 4.080.75 1.500.62 0.72O.38 0.430.20 0.400.15 0.30O.15 O.300.15 0.300.10 0.200.10 0.202.50 4.082.0 3.501.50 1.781.25 1.500.92 1.06. 4. 4孔加工工藝編程實例1工件孔加工要求分析材料：45#鋼，正火處理如圖6-4-6零件，毛坯尺寸：120X 80X 40，材料為 45鋼，正火處理，已完成 120X 80 側(cè)面輪廓、底平面、上表面、臺階及橢長圓輪廓加工，現(xiàn)需要加工：

21、鉆削加工4X© 12，保證尺寸公差I(lǐng)T11，并有如圖所示的孔距位置精度要求，表面質(zhì) 量達到Ra6.3的要求，孔口面有 C1.5的倒角； 鉆削加工0 16H10的通孔加工，孔面達到Ra3.2的表面質(zhì)量要求，并在此基礎(chǔ)上加工。 0 24深10的沉頭孔。2 加工方法分析 通孔4X 0 12及孔口倒角加工分析：由于4X 0 12的孔尺寸公差I(lǐng)T11 ,表面Ra6.3的要求，用先打引正孔宀鉆頭鉆孔加工方 法就可以了，加工步驟及刀具選擇如下： 引正孔：0 18鉆尖為90°的點鉆打引正孔，并完成孔口倒角；用 G82孔加工循環(huán)。 鉆孔：4X0 12麻花鉆頭鉆通孔，用G81孔加工循環(huán)。 通孔

22、0 16H10的通孔及0 24沉頭孔加工工藝分析：0 16的通孔加工，有H1O尺寸精度、表面 Ra6.3的要求，0 24沉頭孔為一般加工要求， 選擇加工過程：0 18鉆尖為90°的點鉆打引正孔t0 12麻花鉆頭鉆通孔t 0 16擴孔鉆擴孔t 0 24锪孔鉆加工沉頭孔。鉆引正孔、锪孔鉆加工沉頭孔用G82孔加工循環(huán)，0 12麻花鉆頭鉆通孔、0 16擴孔鉆擴孔用G81孔加工循環(huán)。3 切削用量的計算零件材料為45鋼。T01為0 18鉆尖為90°的點鉆，刀具材料高速鋼，進給量 0.10mm/r，切削速度 v=20m/min，則，主軸轉(zhuǎn)速 S=318v/D=318 X 20- 18 3

23、50r/min ;進給速度 F=SX f=350 X 0.仁 35mm/mi nT02為直徑12mm麻花鉆頭，刀具材料高速鋼， 進給量0.1mm/r，切削速度v=20m/min 則，S=318X 20 十 12 550r/min ; F=SX f=550 X 0.仁55mm/minT03為直徑16mm擴孔鉆，刀具材料高速鋼，進給量 0.2mm/r，切削速度v=15m/min 則，S=318X 15 十 16 300r/min ; F=SX f=300 X 0.2=60mm/min。T04為0 24锪孔鉆，刀具材料高速鋼，進給量 0.2mm/r，切削速度v=15m/min貝嘰 S=318X 15

24、十 24 200r/min ; F=SX f=200 X 0.2=40mm/mi。以上工藝總結(jié)成工序卡，見表6-4-4表6-4-4孔加工工序卡順序加工內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速(r/min)進給速度(mm/min)補償號1引正孔T10 18鉆尖為90°的點鉆35035H012鉆5X0 12孔T2直徑12mm麻花鉆頭55055H023擴0 16mm的孔T3直徑16mm擴孔鉆30060H034锪0 24mm的孔T40 24锪孔鉆刀20040H044工件坐標系及坐標值:X、Y向工件零點在工件對稱工件長、寬向設(shè)計基準分別在左右、前后的對稱面，設(shè)定中心，Z向零點設(shè)在距底面 40 mm上表面。工件坐標系如圖6-4-6設(shè)定。各孔X、Y位置直角坐標如下：孔號12345直角坐標X=33X=-33X=-33X=33X0Y=30Y=30Y=-30Y=-30Y0孔加工循環(huán)的高度值選擇（以下Z值為相對工件Z0的絕對值） 各刀初始平面高度：上表面上方50 m。Z向R面高度：孔口表面上方 5 m。 孔底高度：0 18鉆尖為90°的點鉆，鉆削深度：Z= 10 1.5-6= 17.5使用0 12的標準麻