1、第三章精密孔和特殊孔的钻铰 熟悉精密孔系的各种钻铰工艺与光整加工方法，并掌握钻铰精密孔系和小、深孔的技能；了解小孔、微孔、深孔和其他特殊孔的钻铰工艺特点和采用的工装，为解决精密孔系与特殊孔加工中的技术难题开阔思路。表3-1对精密孔加工方法能达到的加工精度表3-2不同孔心距精度及其加工方法图3-1精孔钻头1)修磨直径尺寸符合?20H8公差要求的精孔钻(图3-1)。2)选用精度较好的立钻或采用浮动夹头装夹钻头。1.用找正对刀法钻铰精密孔系(1)按划线找正按精确的划线一一找正各孔位置，结合试切钻孔法，并要配合精密测量手段。(2)采用定心套、量块和心轴找正对刀对于中小直径的孔，选用钻、扩、铰削加工，要
2、比镗孔方便简单，并且这些都是采用多刃刀具，一次进给便能切去加工余量，达到孔的技术要求，故生产效率较高，为孔加工的首选方案。图3-2采用定心套找正对刀图3-3用心轴和量块找正对刀图3-4用样板找正对刀(3)采用样板找正对刀图3-4所示是采用样板找正镗床主轴位置加工孔系的方法。2.用坐标法加工精密孔系图3-5孔心距与坐标尺寸(1)在钻床上加工用直角坐标尺寸来确定孔位的精密孔系(见图3-55)这类工件经常是以三个相互成90的三基面体系作为孔系加工的工序基准。1)原始孔应位于孔系的一侧(一般选取坐标尺寸最大的孔)，这样利用坐标尺寸依次加工各孔时，可使工件(或工作台)朝一个方向移动，避免增加往复位移误差
3、，有利于保证孔心距精度。2)要把孔系中有孔心距要求的两孔加工顺序紧紧连在一起，以减少坐标尺寸的积累误差对孔心距精度的影响。(2)在卧式镗床上安装精密测量装置加工精密孔系卧式镗床工作台是由上工作台、上滑座和下滑座三层组成。(3)用回转工作台或万能分度头钻铰圆周均布孔系需要回转分度的机构中，分度盘上的均布孔系精度要求较高。图3-7光学回转工作台(4)在坐标镗床上加工精密孔系坐标镗床上钻镗铰孔是位置精度要求特别高的精密孔系的重要加工手段。图3-8在万能回转工作台上加工空间斜孔图3-9万能镗刀架外形3.用镗模法加工精密孔系图3-10用镗模加工孔系4.采用加工中心(简称MC)机床加工精密孔系图3-11J
4、CS-018型立式镗铣加工中心图3-12卧式镗铣加工中心图3-13托架零件工作图1)在普通车床上预先加工完?75js672.5及端面K，并倒角和割槽30.5，以作为工件在加工中心的装夹定位基准。2)在镗铣加工中心机床上，以?75轴线和K面作定位精基准，一次装夹完成全部加工。图3-14托架装夹示意图图3-15在加工中心上托架工件加工工艺路线1.高速精细镗孔2.研磨精密孔图3-16可调节研棒(1)研通孔的研棒由于粗、精研磨时研磨剂的磨料粒度不同，如果采用固定式研棒，必须准备几根不同尺寸的研棒，将粗、精研分开进行。图3-17粗研内孔用的研棒图3-18用特制的锥(2)研不通孔的研棒(图3-19)由于研
5、棒在不通孔内研磨运动受到很大限制，所以工件在研磨前的加工精度应尽可能接近工件孔的最终要求，研磨余量应尽量小。图3-19研不通孔研棒(3)研小孔的研棒研孔径小于8mm的小孔时，可采用低碳钢制成的一组固定尺寸的研棒。表3-3弹性研瓣R和h尺寸表(单位：mm)3.精密孔的挤光和滚压(1)精密孔的挤光挤光是小孔精密加工中的一种高效工艺方法。图3-20精密孔挤光的方式图3-21挤光孔时的变形表3-4有关m、b及i值图3-22挤压刀的各种形式图3-23高速钢手用无刃铰刀图3-24硬质合金机用无刃铰刀(2)精密孔的滚压滚压加工可应用于孔径为?6?500mm、长35m的钢、铸铁和非铁金属的工件。1)圆锥滚柱式
6、(图3-25)这种滚压头工作接触面积较大，能承受较大的滚压力，可选用较大的进给量，以提高生产率。图3-25圆锥滚柱式的滚压示意图2)多滚柱(珠)、刚性可调式滚压头如图3-26(或图3-27)所示是多滚柱(珠)刚性可调式滚压头。图3-26多滚柱刚性可调式滚压头图3-27多滚珠刚性可调式滚压头表3-5滚柱式滚压头的滚压用量4.精密孔的珩磨图3-28珩磨头典型结构图3-29珩磨网纹的形成1.小孔和微孔的钻削(1)加工难点1)排屑困难，在微孔加工中更为突出，严重时切屑阻塞，钻头强度低，极易被折断。2)切削液很难注入半封闭的孔内，使刀具寿命降低。3)刀具重磨困难，小于1mm钻头需在显微镜下刃磨，操作难度
7、大。4)钻削小孔时要求转速高，故产生的切削温度也高，加剧钻头磨损。图3-30小钻头的修磨要求5)在钻削过程中，一般常用手动进给，进给量不易掌握均匀，加之钻头细、刚性差，易弯曲、倾斜甚至折断；特别是钻微孔时，加工表面粗糙，钻尖碰到高点或硬点时，钻头就易引偏，造成孔位不合要求。(2)加工关键1)要选用较高的转速(应达15003000r/min)。2)需用钻模钻孔或用中心孔引钻，以免钻头的滑移，进给力要尽量小，待钻头定心后，进给量要小而平稳；注意手感，发现弹跳时使它有个缓冲范围或频繁提起钻头进行排屑，还要及时向孔内和钻头浇注充足的切削液。3)为改善钻头的切削性能和排屑条件，可按图3-30修磨钻头切削
8、部分的几何角度；要采用粘度低的全损耗系统用油或植物油(菜油)润滑。1)钻床主轴的回转精度和钻头的刚度是关键的关键。2)机床系统刚度要好，加工中不允许有振动，一定要有消振措施；应采用精密的对中夹头，并配置30倍以上的放大镜或描准对中仪。3)频繁退钻次数可根据钻孔深径比L/D决定，见表3-6。表3-6钻微孔时推荐的退钻次数(3)加工实例图3-31是泵体阀孔加工的工序图。1)引孔，按划线预钻孔，保证螺孔口倒角端?16mm。2)钻螺纹底孔?12.5mm，深15mm。3)机攻M141.5-6H普通细牙螺纹，深10mm。4)钻小孔?3mm，距端面深20mm(转速n2000r/min，切削速度v18.8m/
9、min，进给量f0.08mm/r)。5)钻?0.6mm微孔(n=3000r/min,v5.6m/min，f=0.08mm/r)。图3-31泵体阀孔加工工序图2.深孔钻削(1)加工特点1)深孔加工刀具受孔径限制，一般较细长，刚度差，强度低，钻削中钻头容易引偏，孔轴线易歪斜，故要解决合理导向问题。2)刀具进入工件深孔内时，是处在半封闭条件下工作，于是排屑和冷却散热成为突出问题。3)由于孔很深，钻头易磨损，又很难观察加工情况，故使加工质量难以控制。图3-32在深孔机床上加工深孔示意图(2)深孔钻削方法钻削深孔有两种方法：一种是用特长或接长的麻花钻，采取分级进给的加工方法，即在钻削过程中，使钻头加工了
10、一定时间或一定深度后退出，借以排除切屑，并用切削液冷却刀具，然后重复进刀或退刀，直至加工完毕，此法仅适用于单件小批生产中加工较小的深孔；另一种是选用各种类型的深孔钻实现一次进给的加工方法。(3)深孔钻深孔钻是一种特殊结构的刀具。图3-33各种深孔钻工作情形1)外排屑单刃深孔钻(图3-34)它最早用于加工枪管，故常称枪钻，也是?2?6mm深孔加工的惟一刀具。图3-34外排屑单刃深孔钻(枪钻)2)内排屑深孔钻油压头结构(图3-35)图3-35深孔钻的油压头结构3M36.eps3)喷吸钻(又称喷射钻)属于实心材料深孔加工刀具之一，可在车床、钻床、铣床上使用。图3-37喷吸钻外形及结构图3-38DF系
11、统深孔钻类型4)DF系统深孔钻图3-38是DF系统三种类型的深孔钻结构形式。5)套料深孔钻对于孔径50mm的深孔加工，采用套料深孔钻能取得较明显的经济效果。图3-39机械夹固式外排屑套料深孔钻。(4)深孔拉镗(拉铰)钻削得到的深孔，一般还要经过精加工以进一步提高孔的直线度和改善孔壁表面粗糙度3M40.eps3.其他特殊孔的钻削(1)非水平面上孔的钻削图3-41用平顶钻头钻孔1)采用平顶钻头平顶钻头(图3-41)尽量选用导向部分较短的麻花钻改制，以增强其刚度；钻孔时最好用钻模防止滑偏；要使用手动进给和较低的切削速度。2)采用转位法钻偏孔若要在圆柱形套筒上钻轴线偏离中心的孔时，为了改善偏切削情况，
12、可采用转位法钻偏孔。图3-42用转位法钻偏孔3)采用钻大圆弧面群钻(见图3-43)它是把用于钻削铸钢工件的群钻加以改革：将3尖7刃改磨为5尖11刃，使主切削刃分刃切削，以减轻轴向进给力，钻削轻快。为使钻头容易定心，在钻尖处磨出第二内刃顶角2?1，形成5尖钳制中心。磨外刃双后角1，以减少后刀面摩擦，便于冷却，降低钻削热。磨低横刃，使它窄又尖，变负前角挤压为切削状态。图3-43在圆弧面上钻削的群钻4)采用钻斜面群钻在斜面上钻孔推荐采用图3-44所示的群钻。表格(2)钻空间斜孔空间斜孔是指被加工孔的轴线与工件加工基面成空间交角，对这类孔的正确位置，无论是划线还是加工都较困难。(3)采用切割刀在钻床上
13、切割大孔或环形槽。1)在板料或管壁上切割大孔在金属板料或管壁上加工较大的孔，一般多用氧乙炔气切割，再用车床镗孔。图3-47切割大孔的工装图3-48管壁切割孔图3-49切割孔内环形槽的工装2)在孔内切割环形槽在钻床上有时要在孔内切割环槽或油槽，则可用图3-49所示的切槽装置。(1)阅读图样分析图3-50是一个轴套零件图，其内外圆及两端面已精车完毕，?35g6外圆对?20H7内孔轴线的径向圆跳动量0.04mm已保证。图3-50轴套工作图(2)制订加工顺序因为在两孔中?8H9的位置精度要求比?6H9高，而且又是?6孔的基准，故应先钻铰?8后钻铰?6。图3-51简易对刀装置(3)工件的定位与夹紧在钻床
14、上对这类圆柱体工件，加工与其轴线相对称或垂直的孔时，关键在于解决对刀装置，显然单依靠划线和样冲眼来决定钻孔中心是不能满足要求的。(4)选择刀具准备好一个中心钻；若每孔留精铰余量0.1mm，就要修磨好?7.9mm及?5.9mm的精孔钻头；并选用直柄硬质合金3号机用铰刀?8H9及?6H9各一把。(5)选择设备可选择精度较好的台钻或立站。1)先将圆锥定位顶尖装在钻床的钻夹头1上(图3-51)，用百分表校正顶尖2与钻床主轴的同轴度，其误差控制在0.02mm之内。2)将V形块3放在工作台上，使顶尖2的圆锥面与V形块的90工作面在中部位置接触良好，用行灯透光检查，再用压板将V形块位置固定好。3)从主轴上卸
15、下定位顶尖，装夹中心钻，将工件置于V形块上，按划线位置尺寸25mm对刀，在?8孔位钻一小不通孔。4)卸下中心钻，装上?7.9mm钻头钻孔，再更换?8H9机铰刀铰孔，保证孔的对称度公差和直径公差要求。5)在原位把工件转过90(可仿照精度检验步骤3检查)，卸下?8mm机铰刀，更换中心钻，在?6mm孔位钻一小不通孔。6)卸下中心钻，装上?5.9钻头钻孔，再更换?6H9机铰刀铰孔，保证孔径及垂直度公差要求。1)在?20H7孔内穿入检验心轴，模拟基准轴线B，置于车床两顶尖间检测各项位置精度。2)将磁性表架固定在机床导轨上，用百分表检测?35g6外圆柱面的径向圆跳误差(轴套转一周中读数的最大差值)。3)检
16、测?8H9孔轴线对基准轴线B的对称度：先在两孔中分别插入检验棒模拟两孔轴线，缓慢转动被检轴套，用百分表校平?8检验棒使它与测量基面平行(检验棒的两端最高点都在0位上)；然后将轴套转过180，重复上述测量，得另一读数，两次读数差值之半应不大于0.05mm。4)检测?6H9孔对?8H9孔轴线C的垂直度误差：在平板上采用直角尺(或90圆柱)检验垂直度误差应在0.1mm内(可用透光法或塞尺检测检验棒?8外圆与直角尺工作面的光隙)。图3-52钻模板零件工作图(1)阅读图样分析图3-52是钻模板零件工作图。(2)制订加工顺序由于?18H7孔是2?12H9的工序基准，故必须先加工?18mm孔，再加工其余两孔
17、。(3)工件的定位与夹紧本工序可采用定心套和量块找正法对刀，为了预定位的需要，应设计和车制定心套3个，定心套外径和端面应精车；为了避免三套相碰，套的外径尺寸应小于?18mm与?12mm两孔的孔心距尺寸x(x=mm=23.43mm)，其内径应大于固定螺栓的直径(见图3-52及图3-53)。表格(4)选择刀具和量具准备好量块一套，塞尺及百分表等量具；麻花钻?8.4mm、?11mm、?16.5mm各1根；扩孔钻?11.9mm、?17.9mm；丝锥M101.5及?12一号机铰刀和?18H7二号机铰刀等刀具。1)按划线在三孔中心预钻M10螺孔的底孔?8.4mm，用手用丝锥攻螺纹；在螺孔内拧入M10双头螺
18、柱三根，并将3个?20mm定心套装在螺柱上用垫圈和螺母初步固定好(图3-2)。2)预定各定心套的准确位置，用量块和塞尺定位。3)将工件按图3-54初步装夹在钻床工作台上，使主轴对准?18H7的孔位，工件底面C下垫3块平行垫铁，用压板初步固4)在钻床主轴上安装一个百分表，将主轴旋转一周，测量中间套外圆柱面，校正主轴与?18mm孔轴线的同轴度，轻轻敲打工件的位置，直至百分表读数在0.02mm以内，对刀结束；再拧紧压板螺栓，拆下中间定心套和紧固件；在主轴上先后安装?16.5麻花钻、?17.9扩孔钻和?18H7二号机铰刀(该铰刀需用磨石研磨到H7公差要求)进行钻扩铰孔。5)将工件放松在工作台上水平移位
19、，进行第二次和第三次装夹，分别仿照步骤4的对刀过程定位好后，先后用?11麻花钻、?11.9扩孔钻和?12H9一号机铰刀进行钻扩铰孔。(1)阅读图样分析图3-52所示的精密孔系是以两个平面和一根轴线作为工序基准。表格(2)制订加工顺序加工七孔时要根据本章第一节中采用坐标法加工孔系时，选择原始孔和孔加工顺序的原则，先确定以6号孔作为原始孔(其坐标尺寸x、y都最大)首先加工，然后依次加工127534各孔。(3)工件的定位与夹紧采用精密直角靠铁固定在钻床工作台上，工件的底面C下应垫入两平行垫铁，其A、B两基面则紧靠直角靠铁，每钻一孔都要装夹一次。(4)工量具的选择为找正需要，应准备好一根与钻床主轴锥孔
20、配合的莫氏3号锥度工艺心轴；量块一套、内径千分尺一套、塞尺及百分表等工量具；加工七孔用的全部钻头和手用铰刀。1)在立钻主轴孔内安装工艺心轴，用百分表检测其径向圆跳动，以保证工艺心轴与主轴轴线的同轴度。2)在钻床工作台上安装精密直角靠铁，首先要确定靠铁与主轴的相对位置(图3-56)。3)安装工件，使定位基准A、B紧靠直角靠铁，底面C紧贴平行垫铁。图3-56用直角靠铁安装工件4)按已确定的孔加工顺序，依次钻其余六孔。5)待七孔全部粗加工完毕，用一号手用铰刀粗精铰各孔。(1)阅读图样分析图3-57是盘形零件工作图，其材料为HT200。(2)工件的定位与夹紧由于工件在摇臂钻床上钻孔，为保证分度准确，必
21、须选用回转工作台(可在立式铣床附件中找到)定位，并用压板夹紧。(3)选择工量具车制好与摇钻主轴锥孔配合联接的?20mm工艺心轴一根和?10mm检验棒2根；杠杆百分表、外径千分尺(2550mm、75100mm及100125mm)等量具；中心钻、?9.8mm麻花钻或精孔钻及?10mm可调节手铰刀。图3-57盘形零件工作图1)将回转工作台安装在摇钻工作台上，在主轴上安装杠杆百分表校正主轴与回转工作台轴线的同轴度，用T形螺栓和螺母固定好转台。2)将工件用一对平行垫铁垫在基准平面A下，搭压板将它初步固定在回转台上，用装在主轴上的百分表校正?50mm外圆轴线(缓慢旋转回转工作台一周)，使?50mm基准轴线
22、B与主轴轴线保持同轴度在0.02mm以内，然后将工件最后紧固。3)从主轴上拆下百分表更换工艺心轴，沿摇臂移动主轴到极半径位置(可用外径千分尺测定主轴心轴?20mm外圆柱面到工件的?50mm外圆柱面的距离x=100+50+20/2mm=85mm)，至此对刀完成。(1)阅读图样分析图3-58是加工曲轴润滑油道孔的工序图。图3-58曲轴润滑油道孔加工工序图(2)制订钻孔顺序加工润滑油道孔虽然要求精度较低，但因孔?4mm既是小孔、还是深孔(其深径比L/d17)、而且又是45轴线的空间斜孔，孔口的球形SR4mm也是一个特殊不通孔。(3)工件的定位与夹紧在工序图中已规定工件采用6点定位：即两主轴颈各2点，
23、左端面1点，曲柄销外圆上1点(图中用表示)；并规定采用液压联动夹紧(图中用Y表示液压，表示两夹紧点联动)。图3-59圆弧刃麻花钻(4)选择机床和刀具一般曲轴尺寸都较大，故批量较小时宜在立式钻床或摇臂钻床上钻孔；批量较大时最好采用三工位组合机床钻孔。1)修磨大圆弧刃麻花钻(图)其参数值如下：圆弧半径Rd0/2=8mm/2=4mm(可用R样板测定)；顶角2?100120；圆弧刃处后角o11418，o22530；直线刃长度l1取l/4；横刃修磨长度b10.60.9mm为b/4；修磨横刃后过渡刃处的前角o0-15。2)钻?4小深孔时可采用外排屑深孔钻(如枪钻)。图3-60深孔麻花钻1)在摇臂钻床工作台
24、上安装好永磁万能工作台，在磁台上安装双V形块，再把曲轴的主轴颈和端面紧贴V形块，用搭压板将工件轻轻紧固；用直角尺找正左端面的十字线，使曲柄销处于最高位置，最后将工件用压板压紧。2)在钻床主轴上安装已磨好的圆弧钻头按划线钻球形孔SR4mm，深4.5mm；接着再用锪钻锪出孔口倒角C0.7，表面粗糙度Ra12.5m。3)将永磁万能工作台调整到45位置，在主轴上更换?4mm深孔麻花钻(若钻头长度不够需事先焊接一根接长杆)，调整主轴位置对刀后钻小深通孔?4mm，表面粗糙度Ra12.5m。4)为避免曲轴主轴颈和中频淬火时产生裂纹，孔口要倒角并抛光。1.什么叫精密孔系?实际生产中根据哪些条件来选择对具有精密
25、孔系工件的加工方法?试举两例说明。2.试述钻铰工艺在精密孔加工中的作用。3.将普通麻花钻修磨成精孔钻时，需修磨哪些部位?如何保证精密单孔的孔径精度和孔壁的表面粗糙度?4.在钻床上钻削精密孔系时有哪几种对刀方法?你认为哪一种方法较可靠?你能否指出各种对刀方法的优缺点，如何改进?5.生产中常见的精密孔系、孔组的轴线有哪几种类型?决定工件孔系的孔距尺寸基准有哪几种典型形式?6.什么叫找正法对刀?它的特点有哪些?常规的找正对刀法有哪几种?各应用在何种场合？7.怎样采用定心套、量块和心轴找正对刀?其中三者各起何作用?若在摇臂钻床上采用定心套预定位对刀法加工图3-52所示的钻模板时，为什么工件在摇臂钻床上
26、只需装夹一次?8.检测精密平行孔系的孔距尺寸和位置精度时一般可用哪些精密量具来测量?举两例说明如何测量?9.用回转工作台在摇臂钻床上钻削在圆周上均布孔系时，若工件以内孔和端面为工序基准来确定圆周孔位(如联轴器)，则如何在加工时确定各孔位?10.在检测图3-57所示的工件各孔的位置度误差时，如果基准圆柱面?50mm和被加工孔?10mm均偏离了最大实体尺寸(如下表)，问各孔的位置度公差可得到的补偿值为多少毫米？11.如图3-55所示的工件，若采用精密直角靠铁定位，设主轴原处于6号孔位，现欲钻5号孔，问如何调整量块尺寸?12.用定心套、量块、心轴和精密直角靠铁对刀工艺在车床上能否应用?在车床上怎样装
27、夹和加工具有精密孔系的工件?13.若采用镗削加工精密孔系，应根据哪些条件选用何种镗床为宜?何时宜采用拉镗?14.在卧式镗床上镗孔时，如何保证孔径和孔心距精度?15.金刚镗床和坐标镗床为什么能提高孔的加工精度?16.现场参观立式或卧式坐标镗床，考察机床工作台的光学坐标读数装置、微位移系统、主轴箱、光学水平回转和万能回转工作台以及机床主要附件的应用，观察如何在回转工作台上找正和钻铰空间斜孔的加工过程。17.精密孔的光整加工可采用哪些工艺方法?孔的挤光和滚压各采用什么工具?其应用范围和加工精度如何?18.什么叫珩磨?珩磨加工的原理是怎样的?珩磨头与珩磨机主轴为什么要浮动联接?19.何谓特殊孔?举例说明。20.试述小孔和微孔的加工特点和关键在哪里?加工时要特别注意什么?21.深孔加工有何特点?钻削深孔时常采用哪两种方法?哪一种方法较好，为什么?22.试比较各种深孔钻的优缺点。23.在非水平面上钻孔时主要存在什么问题?有哪些解决办法?如何在钻床上用切割刀切割大孔和割孔内环槽？24.现场参观珩磨机床、深孔钻床及镗铣加工中心机床，了解这些机床的性能参数、工作过程和工件加工质量。
