孔的加工

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用钻头在实心材料上加工出孔称为钻孔。钻孔时，工件固定不动，钻头装在钻床或其他工具上，依靠钻头与工件之间的相对运动来完成切削加工。切削加工时，钻头绕轴所作的旋转运动称主体运动，它使钻头沿着圆周进行切削，而钻头对着工件所作的前进直线运动称为进给运动，它使钻头切入工件，连续地进行切削，由于这两种运动是同时连续进行的，所以钻头是按照螺旋运动来钻孔的(图6－1)。

图6－1 钻孔

1．钻头

钻头多用高速钢制成，并以淬火与回火处理，钻头的种类很多，虽然外形有些不同，但切削原理基本一样，这里只介绍麻花钻。

(1)麻花钻的组成部分

麻花钻是最常用的一种钻头，它由柄部、颈部和工作部分组成(图6－2)。

图6－2 标准麻花钻

(a)直柄钻头；(b)锥柄钻头

①柄部：柄部是钻头的夹持部分，用来传递钻孔时所需的扭矩和轴向力，并使钻头的轴心线保持正确的位置。

②颈部：它是制造钻头时砂轮磨削退刀之用，一般也在这部位的表面上刻印商标、钻头直径和材料牌号。

③工作部分：它是由切割部分和导向部分组成。切割部分包括横刃及两条主切削刃，起着主要的切割作用，两条相对的螺旋槽用来形成切割刃，并起排屑和输送切削液的作用。

(2)切割部分的几何参数(图6－3)

图6－3 麻花钻的几何参数

①顶角2φ：钻头的两主切削刃间的夹角。

②螺旋角ω：它是螺旋槽上最外缘的螺旋线展开成直线后与钻头轴线的夹角。

③后角α：钻头主切削刃上任意点的切削平面与后面的夹角称为后角。后角的大小在主切削上各点都不相同，越靠近中心处后角应越大。

④前角γ：主切削刃上任意一点的前角，是该点前面的切线与基面在主截面上投影的夹角。

⑤横刃斜角Φ：钻头横刃和主切削刃之间的夹角，一般取50°～55°。

2．装夹钻头的工具

(1)钻头夹

钻头夹用来装夹直径为13mm以内的直柄钻头，其结构如图6－4。

图6－4 钻头夹

(2)钻头套

钻头套用来装夹锥柄的钻头，根据钻头锥柄莫氏锥度的号数选用相应的钻头套(图6－5)。

图6－5 钻头套和钻头的拆卸

(a)钻头套；(b)钻头的拆卸

3．钻孔设备

(1)台式钻床

简称台钻，是一种小形钻床，一般安装在工作台上或铸铁方箱上，台钻的规格有6mm和12mm两种。图6－6为应用较广的一种台钻。

图6－6 台式钻床

1－电动机；2－手柄；3－螺钉；4－保险环；5－立柱；6－手柄；7－底座；8－螺钉；9－工作台；10－本体

(2)立式钻床

简称立钻，一般用来钻中型工件的孔，其最大钻孔直径有25mm、35mm、40mm及50mm几种。图6－7是目前应用较广的立式钻床。

图6－7 立式钻床

1－底座；2－床身；3－电动机；4－变速箱；5－进给箱；6－手柄；7－工作台

(3)摇臂钻床

摇臂钻床(图6－8)适用于加工大型工件和多孔的工件。摇臂钻床的主轴转速范围和进给量范围很广，主轴可自动进给也可手动进给，最大钻孔直径可达100mm。

图6－8 摇臂钻床

1－立柱；2－立轴变速箱；3－摇臂；4－工作台；5－底座

4．钻孔工艺

(1)工件的夹持

钻孔前必须将工件夹紧固定，以防钻孔时工件移动或旋转折断钻头，或使钻孔位置偏移，夹持工件的方法主要根据工件的大小和形状而定。小而薄的工件可用钳子钳牢；小而厚的工件可用小型台虎钳夹持。若在较长的型钢件上钻孔，可用手直接握持，为安全起见，应在钻床台面上用螺栓靠住。钻大的孔或不适合用虎钳夹紧的工件，可直接用压板、螺栓和垫铁把它固定在钻床的工作台上。在圆柱形工件上钻孔时，要把工件放在V形铁上，然后用压板压紧，以免转动。

(2)钻孔方法

钻孔前先用样冲将孔中心眼冲大一些，这样可使横刃预先落入样冲眼的锥坑中，钻孔时钻头就不易偏离中心。钻孔时使钻头对准钻孔中心，先试钻一线坑，达到找正的目的。钻通孔在将要钻穿时，必须减小进给量，如果采用自动进给的，最好改换手工进给。钻不透孔时，可按钻孔深度调整挡块，并通过测量实际尺寸来检查所需的钻孔深度。钻深孔时，一般钻进深度达到直径的3倍时，钻头就要退出排屑。

(3)钻孔时的冷却和润滑

在钻削过程中，由于切屑的变形和钻头与工件的摩擦所产生的切削热，严重地降低了钻头的切削能力，甚至引起钻头切削部分退火，对钻孔质量也有一定影响，为了延长钻头的使用寿命和保证钻孔质量，除采用其他方法外，在钻孔时注入充足的切削液也是一项重要的措施，注入切削液有利于切削热的散发，防止刀刃产生积屑瘤和加工表面冷硬；同时由于切割液能流入钻头的前刀面与切屑之间，使钻头的后刀面与切屑表面和孔壁之间能形成吸附性的润滑油膜，起到减少摩擦作用，从而降低了钻屑阻力和切削温度，提高了钻头的切割能力和孔壁的表面质量。

(4)切削用量

切削用量是切削速度、进给量和切削深度的总称。钻孔时的切削速度v是钻头直径上的一点的线速度，可由下式计算：

v=πDn／1000(m／s)

式中 D——钻头直径(mm)；

n——钻头的转数(r／s)。

钻孔时的进给量s是钻头每转一周向下移动的距离，单位以mm／r计算。

在实心材料上钻孔时，切削深度即为吃刀深度t，等于钻头的半径。合理地选择切削量，可防止钻头过早磨损或损坏，防止机床过载，提高工件的钻削精度和表面粗糙度。