金属切削加工方法与设备 
 

南通职业大学

机制教研室

学习情境8  箱体类零件的钻镗加工 

• 教学目标：
• 知识目标：钻床、镗床的类型和应用。
• 孔系加工方法。
• 孔加工刀具的类型与结构特点。
• 能力目标：掌握孔加工机床的选择。
• 情感目标：通过创设情景、问题、激发学生的好奇心和求知欲。
• 教学重点与难点：
• 重点：钻床、镗床的加工方法。
• 难点：孔系加工方法。

• [工作场景]
• 工作对象： 图6-1  某车床主轴箱。
• 本情景教学任务是使学生掌握在工件上孔的加工方法。
• [引导问题]
• 1、钻床有哪些类型？各自应用在什么场合？
• 2、镗床有哪些类型？各自应用在什么场合？
• 3、钻削加工有哪些特点？
• 3、镗削加工有哪些特点？
• 4、镗削方法有哪些？镗削刀具有哪些？
• 5、孔系零件加工如何保证加工精度？

项目任务 

• 箱体零件上的孔系和螺纹孔是如何加工的？

• 第一节  钻削加工
•     钻削加工是用钻头、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径的方法称为扩孔。在钻床上加工孔的过程中，工件固定不动，刀具的旋转是主运动，同时沿其轴向的移动是进给运动。

• 一、钻削的特点与应用
• 1．钻削加工的工艺特点
• (1)钻削加工时，钻头在半封闭的状态下进行工作，钻头转速高，切削量大，排屑困难。
• (2)钻削过程中，刀具与工件摩擦严重，产生热量多，散热困难。
• (3)钻削过程中，切削温度高，致使钻头磨损严重。

• (4)刀具与工件挤压严重，所需切削力大，容易产生孔壁的冷作硬化。
• (5)孔加工刀具细而悬伸长，加工时容易产生弯曲和振动。
• (6)钻孔精度低，尺寸精度为IT13~IT11，表面粗糙度Ra值为50~12.5μm。

• 2．钻削加工的工艺范围
• 钻削加工的工艺范围较广，在钻床上采用不同的刀具，可以完成钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪孔和锪平面等，如图5-1所示。在钻床上钻孔精度低，但也可通过钻孔一扩孔一铰孔加工出精度要求很高的孔，即IT6~IT8，表面粗糙度为Ra 1.6~0.4μm的孔，还可以利用夹具加工出有较高位置精度要求的孔系。

• 二、钻床
• 钻床的主要类型有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床以及专门化钻床等。下面介绍3种应用最广泛的钻床。
• 1．台式钻床
• 台式钻床简称为台钻，是一种小型钻床，适用于加工小型工件，加工孔径一般小于12 mm。

•  2．立式钻床 
•     立式钻床又分为圆柱立式钻床、方柱立式钻床和可调多轴立式钻床3个系列。如图5-3所示为一方柱立式钻床，其主轴是垂直布置的，在水平方向上的位置固定不动，必须通过工件的移动，找正被加工孔的位置。
• 3．摇臂钻床
•     在大型工件上钻孔，希望工件不动，钻床主轴能任意调整其位置。这就需用摇臂钻床。

• 三、钻孔
•     钻削加工使用的钻头是定尺寸刀具，按其结构特点和用途可分为扁钻、麻花钻、深孔钻和中心钻等，钻孔直径为0.1~100 mm，钻孔深度变化范围也很大。钻削加工广泛应用于孔的粗加工，也可以作为不重要孔的最终加工。

• 四、扩孔与锪孔
•     1．扩孔
•     用扩孔钻扩大工件孔径的加工方法叫做扩孔。扩孔常用于已铸出、锻出或钻出孔的扩大。扩孔可作为铰孔、磨孔前的预加工，也可以作为精度要求不高的孔的最终加工，常用于直径在10~100 mm范围内孔的加工。扩孔加工余量为0.5~4 mm。
• 2．锪孔
•     锪孔是指在已加工出的孔上加工圆柱形沉头孔、锥形沉头孔和凸台端面等。锪孔时所用的刀具统称为锪钻

• 五、铰孔   
•     铰孔是利用铰刀从工件孔壁切除微量金属层，以提高孔的尺寸精度和降低表面粗糙度的方法。它适用于孔的半精加工与精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。由于铰孔时切削余量小，所以，铰孔后其公差等级一般为IT9~IT6，表面粗糙度值可达Ra 1.6~0.4μm。铰削不适合加工淬火钢和硬度太高的材料。铰刀是定尺寸刀具，适合加工中小直径孔。在铰孔之前，工件应经过钻孔、扩(镗)孔等加工。

• 第二节  镗削加工
• 镗削是利用镗刀对已有孔的加工，镗削可扩大孔径并提高孔的加工精度、减小孔的表面粗糙度值。

• 一、镗削的特点与应用
•     1．镗削的特点
•     (1)镗削加工灵活性大，适应性强。在镗床上除可加工孔和孔系外，还可以加工外圆、端面等。加工尺寸可大亦可小，一把镗刀可以加工不同直径的孔，对于不同的生产类型和精度要求都适用。

•  (2)镗削加工操作技术要求高。要保证工件的尺寸精度和表面粗糙度，除取决于所用的设备外，更主要的是与工人的技术水平有关，同时机床、刀具调整时间亦较多，镗削时参加工作的切削刃少，所以一般情况下，镗削加工生产效率较低。
•     (3)镗刀结构简单，刃磨方便，成本低。
•     (4)镗孔可修正上一工序所产生的孔的轴线位置误差，保证孔的位置精度。
• (5)镗孔时，其尺寸精度为IT7~IT6级，孔距精度可达0.015 mm，表面粗糙度Ra值为1．6~0.8μm。

• 2．镗削的应用
• 镗削加工可以加工单孔和孔系，锪、铣平面，镗盲孔及镗端面等，如图5-1l所示。机座、箱体、支架等外形复杂的大型工件上直径较大的孔，特别是有位置精度要求的孔系，常在镗床上利用坐标装置和镗模加工。当配备各种附件、专用镗杆和装置后，利用镗床还可以切槽、车螺纹、镗锥孔和加工球面等。

• 二、镗床
•     镗床适合镗削大、中型工件上已有的孔，特别适宜于加工分布在同一或不同表面上、孔距和位置精度要求较严格的孔系。加工时刀具的旋转为主运动，进给运动则根据机床类型和加工条件不同，可由刀具或工件完成。

• 三、镗刀
• 1．概述
•     镗刀是指在镗床进行镗孔的刀具。就其切削部分而言，与外圆车刀没有本质区别，但由于其工作条件较差，为保证镗孔时的加工质量，在选择和设计镗刀时，应满足下列要求：
•   (1)镗刀和镗杆要有足够的刚度；
•   (2)镗刀在镗杆上既要夹持牢固，又要装卸方便，便于调整；
•   (3)要有可靠的断屑和排屑措施，确保切屑顺利折断和排出。

• 四、镗削加工方法
• (一)单一表面的加工
• (二)孔系加工
•     孔系是指在空间具有一定相对位置精度要求的两个或两个以上的孔。孔系分为同轴孔系、垂直孔系和平行孔系。

•  1．镗同轴孔系
•     同轴孔系的主要技术要求为同轴线上各孔的同轴度，生产中常采用以下几种方法加工：
•     (1)导向法单件小批生产时，箱体上的孔系一般在通用机床上加工，镗杆的受力变形会影响孔的同轴度，这时，可采用导向套导向加工同轴孔。

• ①用镗床后立柱上的导向套做支承导向  将镗杆插入镗轴锥孔中，另一端由后立柱上的导套支承，装好镗刀，调整好尺寸，镗轴旋转，工作台带动工件作纵向进给运动，即可镗出两同轴孔。若孔径不等，可在镗杆不同位置上装两把镗刀将两孔先后或同时镗出，如图5-13b所示。此法的缺点是后立柱导套的位置调整麻烦费时，需用心轴量块找正，一般适用于大型箱体的加工。 

•  ②用已加工孔做支承导向  当箱体前壁上的孔加工完毕，可在孔内装一导向套，以支承和引导镗杆加工后面的孔，来保证两孔的同轴度。此法适用于箱壁相距较近的同轴孔加工，如图5-23所示。

• 2．镗平行孔系
•     平行孔系的主要技术要求是各平行孔中心线之间及孔中心线与基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度。生产中常采用以下几种方法：
•     (1)坐标法  坐标法镗孔是将被加工孔系间的孔距尺寸换算成两个相互垂直的坐标尺寸，然后按此坐标尺寸精确地调整机床主轴和工件在水平与垂直方向的相对位置，通过控制机床的坐标位移尺寸和公差来保证孔距尺寸精度。

• (2)找正法  找正法加工是在通用机床上镗孔时，借助一些辅助装置去找正每一个被加工孔的正确位置。常用的找正方法有：
•     ①划线找正法
•     ②心轴量块找正法

• 3．镗垂直孔系
•     垂直孔系的主要技术要求为各孔中心线间的垂直度，生产中常采用找正法和镗模法加工。

项目实施与检查评估 

• 拟定箱体孔系加工方案
• 讨论评价方案的可行性