1、 在孔的加工过程中，可根据孔的结构和技术要求的不同，采用不同的刀具进行加工。这些刀具分为两类：一类是从实体上加工孔，最常用的是麻花钻；另一类是对已有孔进行加工，常用的有铰刀、镗刀和扩孔钻等。不管那一种刀具，孔加工时刀具均在工件内表面切削，工作部分处于加工表面包围之中，刀具的强度、刚度以及导向、容屑、排屑、冷却润滑等问题都比切削外表面时更为突出。本章讲述的是孔加工刀具的种类、结构特点及其用途，重点是麻花钻的结构特点及刃磨。通过对本章的学习，要求学生掌握各种孔加工刀具的结构特点及用途，并能根据不同的加工对象和要求合理的选择和使用孔加工刀具。第第1313章章 孔加工刀具孔加工刀具 在工件实体材料上钻
2、孔或扩大已有孔的刀具统称为孔加工刀具，机加工中孔加工刀具应用非常广泛。由于孔的形状、规格、精度要求和加工方法不相同，孔加工刀具种类很多。按其用途可分为在实体材料上加工孔用刀具和对已有孔加工用刀具。第一节第一节 孔加工刀具的种类及用途孔加工刀具的种类及用途一、在实体材料上加工孔用刀具 1扁钻 扁钻是一种古老的孔加工刀具，它的切削部分为铲形，结构简单，制造成本低，切削液容易导入孔中，但切削和排屑性能较差。2麻花钻 麻花钻是孔加工刀具中应用最为广泛的刀具，它主要是用来在实心材料上钻孔，有时也可用于扩大已有孔的直径。它是目前孔加工中使用得最广泛的一种粗加工用刀具。可加工孔径范围为0.180mm。随刀柄
3、形式的不同，可分为直柄的和锥柄的两种麻花钻；按制造材料分，则有高速钢麻花钻和硬质合金麻花钻。采用物理沉积法(PVD)的TiN涂层高速钢麻花钻目前已应用极广，其耐用度和钻孔精度都有较大提高。硬质合金麻花钻一般做成镶片焊接式或可转位式，在加工铸铁、淬火钢及印制线路板时，其生产率可比高速钢麻花钻高很多。直径5mm以下的硬质合金麻花钻一般做成整体的。（详见第二节）。3深孔钻 深孔钻一般用来加工深度与直径之比大于510的孔，由于切削液不易到达切削区域，刀具的冷却散热条件差，切削温度高，刀具耐用度降低；再加上刀具细长，刚度较差，钻孔时容易发生引偏和振动。因此为保证深孔加工质量和深孔钻的耐用度，深孔钻在结构
4、上必须解决断屑排屑、冷却润滑和导向三个问题。（详见第三节）4中心钻 中心钻主要用于加工轴类零件的中心孔，根据其结构特点分为无护锥中心钻（见图a）和带护锥中心钻（见图b）两种。钻孔前，先打中心孔，有利于钻头的导向，防止孔的偏斜。二、对已有孔加工用刀具 1铰刀 铰刀是孔的精加工刀具，也可用于高精度孔的半精加工。由于铰刀齿数多，槽底直径大，其导向性及刚度好，而且加工余量小，铰刀的制造精度高、结构完善等，所以铰孔的加工精度一般可达IT6IT8级，表面粗糙度值Ra可达1.60.2m。其加工范围一般为中小孔。铰孔操作方便，生产率高，而且也容易获得高质量的孔，所以在生产中应用极为广泛。（详见第四节）。2镗刀
5、 镗刀是一种很常见的扩孔用刀具，在许多机床上都可以用镗刀镗孔（如车床、铣床、镗床及组合机床等）。镗孔的加工精度可达IT6IT8，加工表面粗糙度Ra可达6.30.8m，常用于较大直径的孔的粗加工、半精加工和精加工。根据镗刀的结构特点及使用方式，可分为单刃镗刀和双刃镗刀。单刃镗刀的刀头结构与车刀相似，只有一个主切削刃，其结构简单、制造方便、通用性强，但刚度比车刀差得多。因此，单刃镗刀通常选取较大的主偏角和副偏角、较小的刃倾角和刀尖圆弧半径，以减少切削时的径向力。如图所示，为不同结构的单刃镗刀。加工小直径孔的镗刀通常做成整体式，加工大直径孔的镗刀可做成机夹式或机夹可转位式。新型的微调镗刀（图e），调
6、节方便、调解精度高。镗盲孔时，镗刀头与镗杆轴线倾斜53.8；镗通孔时刀头若垂直镗杆安装，可根据螺帽刻度进行调整。这种刀具适用于坐标镗床，自动线和数控机床使用。双刃镗刀的两刀刃在两个对称位置同时切削，故可消除由径向切削力对镗杆的作用而造成的加工误差。这种镗刀切削时，孔的直径尺寸是由刀具保证的，刀具外径是根据工件孔径确定的，结构比单刃镗刀复杂，刀片和刀杆制造较困难，但生产率较高。所以，适用于加工精度要求较高，生产批量大的场合。双刃镗刀可分为定装镗刀和浮动镗刀两种。整体定装镗刀（如图）直径尺寸不能调节，刀片一端有定位凸肩，供刀片装在镗杆中定位使用。刀片用螺钉或楔块紧固在镗杆中。可调浮动镗刀（如图）的
7、直径尺寸可在一定的范围内调节。镗孔时，刀片不紧固在刀杆上，可以浮动并自动定心。刀片位置由两切削刃上的切削力平衡，故可消除由于镗杆偏摆及刀片安装所造成的误差。但这种镗刀不能校正孔的直线度误差和孔的位置偏差，所以要求加工孔的直线度误差小，且表面粗糙度值不大于Ra为3.2m的工件。不能加工孔径20mm以下的孔是它的缺点。而制造简单、刃磨方便则是其优点，在单件、小批生产，特别是加工大直径孔时，浮动镗刀是实用的孔径加工刀具3扩孔钻 扩孔钻通常用于铰或磨前的预加工或毛胚孔的扩大，其外形与麻花钻相类似。扩孔钻通常有三四个刃带，没有横刃，前角和后角沿切削刃的变化小，故加工时导向效果好，轴向抗力小，切削条件优于
8、钻孔。另外，扩孔钻主切削刃较短，容屑槽浅；刀齿数目多，钻芯粗壮，刚度强，切削过程平稳。再加上扩孔余量小。因此，扩孔时可采用较大的切削用量，而其加工质量却比麻花钻好。一般加工精度可达IT10IT11，表面粗糙度Ra可达6.33.2m。常见的结构型式有高速钢整体式、镶齿套式和硬质合金可转位式，分别如图a、b、c、所示。4锪钻 锪钻用于在孔的端面上加工圆柱形沉头孔（见图a）、锥形沉头孔（见图b）或凸台表面（见图c）。锪钻上的定位导向柱是用来保证被锪的孔或端面与原来的孔有一定的同轴度和垂直度的。导向柱可以拆卸，以便制造锪钻的端面齿。锪钻可制成高速钢整体结构或硬质合金镶齿结构。钻头按其结构特点和用途可分
9、为扁钻、麻花钻、深孔钻和中心钻等。生产中使用最多的是麻花钻。对于直径为0.180mm的孔，都可使用麻花钻加工。第二节第二节 麻花钻麻花钻一、麻花钻的结构和几何参数一、麻花钻的结构和几何参数 1麻花钻的结构 图13-7为麻花钻的结构图。它由刀体、颈部和刀柄所组成。刀体又分成切削部分和导向部分。切削部分是麻花钻进行切削的主要部分。颈部是刀体和刀柄的连接部分。刀柄用于装夹钻头和传递力矩。尺寸大的钻头用锥柄，尺寸小的钻头用直柄。（1）刀柄 柄部是钻头的夹持部分，用于与机床连接，并在钻孔时传递转矩和轴向力。麻花钻的柄部有锥柄和直柄两种。直柄主要用于直径小于12mm的小麻花钻。锥柄用于直径较大的麻花钻，能
10、直接插入主轴锥孔或通过锥套插入主轴锥孔中。锥柄钻头的扁尾用于传递转矩，并通过它方便的拆卸钻头。（2）颈部 麻花钻的颈部凹槽是磨削钻头柄部时的砂轮越程槽，槽底通常刻有钻头的规格及厂标。直柄钻头多无颈部。（3）工作部分 麻花钻的工作部分有两条螺旋槽，其外形很像麻花因此而得名。它是钻头的主要部分，由切削部分和导向部分组成。切削部分担负着切削工作，有两个前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃及一个横刃组成。横刃为两个主后面相交形成的刃，副后面是钻头的两条刃带，工作时与工件孔壁（即已加工表面）相对。如图所示。导向部分是当切削部分切入工件后起导向作用，也是切削部分的备磨部分。为减少导向部分与孔壁的摩擦，
11、其外径（即两条刃带上）磨有（0.030.12）/100的倒锥。钻心圆是一个假想的圆，它与钻头的两个主切削刃相切。钻心圆直径约为0.15倍钻头直径，为了提高钻头的刚度，钻头由前端向后逐渐加大（即正锥），递增量为每1.42.0mm/100mm。如图d所示。2 2麻花钻的几何参数麻花钻的几何参数 （1）螺旋角 钻头的外缘表面与螺旋槽的交线为螺旋线，该外缘螺旋线展开成直线后与钻头轴线的夹角为钻头的螺旋角，用表示。如图所示：设螺旋槽导程为Ph，钻头外圆直径为d0，则：hPd/tan0 麻花钻的主切削刃在螺旋槽的表面上，主切削刃上任一点m的螺旋角m是指m点所在圆柱螺旋线的螺旋角，其计算公式是：0tanta
12、nddPdmhmm由此可见，钻头不同直径处的螺旋角不同，外径处螺旋角最大，越接近中心螺旋角越小。螺旋角实际上是钻头的进给前角。因此，螺旋角越大，钻头的进给前角越大，钻头越锋利，也有利于排屑。但是螺旋角过大，会削弱钻头的强度和散热条件，使钻头的磨损加剧。标准高速钢麻花钻的=1830。对于小直径的钻头，螺旋角应取较小值，以保证钻头的刚度。（2）顶角2与主偏角r和端面刃倾角stm 钻头的顶角为两主切削刃在与其平行的轴向平面上投影之间的夹角。顶角越小，则主切削刃越长，单位切削刃上的负荷减轻，轴向力减小，且可使刀尖角增加，有利于散热，提高钻头耐用度。但若顶角过小，则钻尖强度减弱，且由于切屑平均厚度减小，
13、变形增加，扭矩增大，故当钻削强度和硬度高的工件时，钻头易折损。通常应根据工件材料选择钻头的顶角值：钻削黄铜、铝合金时为130140o；钻中硬铸铁、硬青铜时为90100o；钻大理石时为8090o。加工钢和铸铁的标准麻花钻取118o。主偏角r和端面刃倾角stm和车刀相同。麻花钻主切削刃上任意一点m的主偏角r是在主切削刃上选定点的基面内度量的假定工作平面与切削平面之间的夹角，也可说是主切削刃在基面内的投影与进给方向之间的夹角。由于主切削刃上各点的基面不同，因此主切削刃上各点的主偏角也是变化的，愈接近钻心，主偏角愈小。由于主切削刃上各点的基面不同，故主切削刃上各点的主偏角也不相等。麻花钻磨出顶角后，各
14、点的主偏角也就随之确定，它们之间的关系为：stmcostantanr式中：stm主切削刃上任意点的端面刃倾角。mcstmddsin 其中，dc为钻心圆的直径，dm为主切削刃上任一m点所在位置圆的直径。由于麻花钻相当于装高了的镗刀，所以端面刃倾角为负值，这有利于切屑沿螺旋槽向后排出。端面刃倾角stm 是主切削刃在端面中的投影与m点的基面间的夹角。由此可知，越近钻头中心处，dm越小，端面刃倾角的绝对值越大，所以主偏角和半顶角的差别也就越大。（3）前角o 钻头的前角o是在主剖面Po内度量的前面与基面Pr之间的夹角。主切削刃上任一点m处的前角om可用下式计算：rmstmrmmmcostansintan
15、tano 经计算可知：标准麻花钻的前角o由外缘至钻心沿主切削刃逐渐减小，外缘处前角最大，而靠近钻心处为绝对值很大的负值。在图样上，钻头的前角可以不予标注，而用螺旋角表示。（4）后角f 麻花钻主切削刃上任一点的后角f，是在以钻头轴线为轴心的圆柱面的切平面内测量的切削平面与主后刀面之间的夹角，如图所示。如此确定后角的测量平面是由于主切削刃在进行切削时作圆周运动，进给后角比较能反映钻头后刀面与加工表面之间的摩擦关系，同时测量也方便。钻头主切削刃上各点的刃磨后角应该是不一样的，外缘处最小，沿主切削刃往里逐渐增大。其原因是为了使主切削刃上各点的工作后角相差不至于太大。为保证这一点，刃磨时常将钻头的后面刃
16、磨成锥面或螺旋面，也有的刃磨成平面，而手工刃磨则为任意曲面。其原则都是外小里大。钻头外缘处后角一般为828，钻头直径越小后角应越大。直径为918mm时，f一般取12。（5）副偏角r和副后角o 为了减少导向部分与孔壁的摩擦，除了在国家标准中规定直径大于0.75mm的麻花钻在导向部分上制有两条窄的刃带，还规定直径大于1mm的麻花钻有向柄部方向减小的直径倒锥量，从而形成副偏角。副偏角一般很小（r=3024）。钻头的副后刀面是圆柱面上的刃带，由于切削速度方向和刃带的切线方向重合，副后角o为0。（6）横刃角度 包括横刃斜角、横刃前角和横刃后角(图)。横刃斜角是在端面投影中横刃和主切削刃之间的夹角。当钻头
17、后面磨成以后，横刃斜角即自然形成。斜角的大小与顶角以及靠钻心处的后角有关，顶角和后角越大，斜角越小，横刃越长。一般为5055o。横刃前角为负值，横刃后角与横刃前角的绝对值互余。标准麻花钻的横刃前角为-54o，横刃后角为36o，因此横刃切削条件非常不利，切削时因发生强烈的挤压而产生很大的轴向力。试验表明，用标准麻花钻加工时，约有50的轴向力是由横刃产生的，因此对于直径较大的麻花钻，一般都需要修磨横刃。3.切削要素钻孔时的切削要素主要包括(图13-10)：(1)切削速度v 切削速度是指钻头外径处的主运动速度 10000ndv 式中 v切削速度(m/s)d0钻头外径(mm)n钻头或工件的转速(r/s
18、)2/ffz(2)进给量f 和每齿进给量 fz 钻头每转一周沿进给方向移动的距离称进给量 f(mmr)。由于钻头有两个刀齿，故每个刀齿的进给量为2/0dap(3)背吃刀量ap 它是钻头直径的一半 当孔径较大时，可采用钻扩加工，这时钻头直径取孔径的70%左右。(4)切削厚度ac 沿垂直于主切削刃在基面上的投影的方向上测出的切削层厚度 由于主切削刃上各点的kr不相等，因此各点的切削厚度也不相等。为了计算方便，可近似地用平均切削厚度表示为(5)切削宽度aw 在基面上沿主切削刃测量的切削层宽度。近似地可表示为:(6)切削层面积Acz 钻头上每个刀齿的切削层面积为:rrzckfkfasin2sinsin
19、2sinffazcavsin2sinsin0dakaaprpw40fdafaaApzwcavcz一、钻削原理 钻削是使用钻头在实体材料上加工孔的最常用的方法，其加工精度可达IT12IT11表面粗糙度Ra可达12.56.3m，可作为攻丝、扩孔、铰孔和镗孔的预备加工。（1）钻削运动 钻削时的切削运动和车削一样，由主运动和进给运动所组成。其中，钻头（在钻床上加工时）或工件（在车床上加工时）的旋转运动为主运动；钻头的轴向运动为进给运动。（2 2）钻削力和功率）钻削力和功率 钻头切削时受到工件材料的变形抗力以及钻头与孔壁和切屑间的摩擦力。和车削一样，钻头每个切削刃上都受到Fx、Fy、Fz三个分力的作用，
20、如图13-11所示。在理想的情况下，Fy基本平衡，而其余的力合并成为轴向力F和圆周力Fz。圆周力Fz构成扭矩T，消耗主要功率。因主切削刃最长，切下的切屑最多，负荷最大，所以扭矩主要是由主切削刃产生的，约占80；横刃长度较短，其扭矩约占10左右。但因横刃是负前角工作的，因此其轴向力很大，约占5060(不修磨时)；而主切削刃的轴向力约占40。轴向力大时，容易使孔钻偏，甚至将钻头折断，故修磨横刃是减小钻削时轴向力的一个主要方法。（3 3）钻削的工艺特点）钻削的工艺特点 钻削属于内表面加工，钻头的切削部分始终处于一种半封闭状态，切屑难以排出，而加工产生的热量又不能及时散发，导致切削区温度很高。浇注切削
21、液虽然可以使切削条件有所改善，但由于切削区是在内部，切削液最先接触的是正在排出的热切屑，待其到达切削区时，温度已显著升高，冷却作用已不明显。钻头的直径尺寸受被加工工件的孔径所限制，为了便于排屑，一般在其上面开出两条较宽的螺旋槽，因此导致钻头本身的强度及刚度都比较差，而横刃的存在，使钻头定心性差，易引偏，孔径容易扩大，且加工后的表面质量差，生产效率低。因此，在钻削加工中，冷却、排屑和导向定心是三大突出而又必须重视的问题。尤其在深孔加工中，这些问题更为突出。针对钻削加工中存在的问题，常采取的工艺措施如下：1）导向定心问题 预钻锥形定心孔，即先用小顶角、大直径麻花钻或中心钻钻一个锥形坑，再用所需尺寸
22、的钻头钻孔。对于大直径孔（直径大于30mm），常采用在钻床上分两次钻孔的方法，即第二次按要求尺寸钻孔，由于横刃未参加工作，因而钻头不会出现由此引起的弯曲。对于小孔和深孔，为避免孔的轴线偏斜，尽可能在车床上加工。而钻通孔时，当横刃切出瞬间轴向力突然下降，其结果犹如突然加大进给量一样，引起振动，甚至钻头折断。所以钻通孔时，在孔将钻通时，须减少进给量，非自动控制机床应改机动为手动缓慢进给。刃磨钻头，尽可能使两切削刃对称，使径向力互相抵消，减少径向引偏。2）冷却问题 在实际的生产中，可根据具体的加工条件，采用大流量冷却或压力冷却的方法，保证冷却效果。在普通钻削加工中，常采用分段钻削、定时推出的方法对钻
23、头和钻削区进行冷却。3）排屑问题 在普通钻削加工中，常采用定时回退的方法，把切屑排出；在深孔加工中，要通过钻头的结构和冷却措施结合，由压力冷却液把切屑强制排出。四、麻花钻的结构缺陷与刃磨 1标准麻花钻的缺点 麻花钻和扁钻相比，在结构上要完善得多，有一定的前角，导向及排屑好，重磨次数较多，等等。但它也还存在着不少缺点，特别是切削部分的几何参数，如：(1)前角沿主切削刃变化很大，从外圆处的约正30o到接近中心处的约负30o，各点切削条件不同；(2)横刃前角为负值，约为负(54o60o)，而横刃宽度如又较大，切削时挤压工件严重，轴向力大；(3)主切削刃长，切屑宽，卷屑和排屑困难，且各点的切削速度大小
24、及方向差异很大；(4)刃带处副后角为零，而该点的切削速度又最高，刀尖角小，散热条件差，因此该处磨损较快，影响钻头的耐用度。麻花钻结构上的这些缺点，严重地影响了它的切削性能。为了进一步提高它的工作效率，需要按具体加工情况加以修磨改进。2.麻花钻的刃磨 （1）修磨横刃 花钻上横刃的切削情况最差。为了改善钻削条件，修磨横刃极为重要。一般修磨横刃的方法有：1)缩短横刃 如图13-12a所示，磨短横刃，减少其参加叨削工作的长度，可以显著地降低钻削时的轴向力，尤其对大直径钻头和加大钻心直径的钻头更为有效。由于这种修磨方法效果很好，又较简便，因此直径12mm以上的钻头，均常采用。a)b)c)2)修磨前角 如
25、图13-12b所示，将钻心处的前刀面磨去一些，可以增加横刃的前角。这是改善横刃切削条件的一种措施。3)综合式磨法 如图13-12c所示，综合上面两种方法，同时进行修磨。a)b)c)（2）刃磨多重顶角（过渡刃）钻头外圆处的切削速度最大，而该处又是主、副切削刃的交点，刀尖角较小，散热差，容易磨损。为了提高钻头的耐用度，将该转角处修磨出双重顶角(左图)、三重顶角(当钻头直径较大时)或带圆弧刃的钻头(右图)。经修磨后的钻头，在接近钻头外圆处的切削厚度减小，切削刃长度增加，单位切削刃长度的负荷减轻；顶角减小，轴向力下降；刀尖角加大，散热条件改善，因而可提高钻头的耐用度和加工表面质量。但钻削很软的材料时，
26、为避免切屑太薄和扭矩增大，一般不宜采用这种修磨方法。3）修磨前刀面 修磨前刀面的目的主要是改变前角的大小和前刀面的形式，以适应加工材料的要求。在加工脆性材料(如青铜、黄铜、铸铁、夹布胶木等)时，由于这些材料的抗拉强度较低，呈崩碎切屑，为了增加切削刃强度，避免崩刃现象，可将靠近外圆处的前刀面磨平一些以减小前角，如图13-14a所示。当钻削强度、硬度大的材料时，则可沿主切削刃磨出倒棱，稍为减小前角来增加刃口的强度(图13-14b)。当加工某些强度很低的材料(如有机玻璃)时，为减少切屑变形，可在前刀面上磨出卷屑槽，加大前角，使切削轻快，以改善加工质量(图13-14c)。a)b)c)4）修磨分屑槽 当
27、钻削韧性材料或尺寸较大的孔时，切屑宽而长；或在钻削塑性材料或尺寸较大的孔时，为了便于排屑和减轻钻头负荷，可在两主切削刃的后刀面上交错磨出分屑槽，也可在前刀面上轧制出分屑槽，使切屑分割成窄条，便于排屑。开分屑槽时应注意几点：槽深要大于进给量；两个主切削刃上后面上的分屑槽径向位置应错开。分屑槽侧面应呈圆喇叭形，以保证侧刃（开分屑槽形成的）有一定的后角，否则挤压严重，效果反而更差。孔径愈大愈深开分屑槽的效果愈好。（制造困难）5）修磨刃带 加工软材料时，为了减小刃带与孔壁的摩擦，对于直径大于12mm以上的钻头，可根据图所示对刃带进行修磨。在刃带上磨出6o8o的副后角，修磨后钻头的耐用度可提高一倍以上。
28、以上是常见且简单易行的单项修磨措施，可根据具体的加工条件单项应用或组合应用。它们的共同特点是在先磨好标准麻花钻的基础上进行修磨而成。麻花钻属于多刃刀具，除分屑槽外，其它均应注意两个刃瓣的对称，如果对称性不好，切削力不平衡，就会造成孔的歪斜，呈多边形或振动，刀具寿命也降低。由于麻花钻的各个刃和面处于空间位置，手工刃磨和目测检验都不是件容易的事，操作者应认真对待。3群钻 群钻是在长期的钻孔实践中，经过不断总结经验，综合运用了麻花钻各种修磨方法而制成的一种效果较好的钻头。群钻有许多种，标准群钻是其中的基本型式，它适合钻削普通钢材。其它型式则是在此基础上根据加工材料和工艺要求的不同加以变化而成的。标准
29、群钻(图13-17)是用标准麻花钻修磨而成的。这样修磨的群钻有很多优点。（1）群钻的横刃长度只有普通钻头的五分之一，主刃上前角平均值增大，使进给抗力下降3550，扭矩下降1030。因此进给量比普通钻头约提高三倍，钻孔效率大大提高。（2）群钻的寿命约可提高23倍。（3）由于钻心的定心作用好，钻孔精度提高，形位公差与加工表面粗糙度值也均较小。根据不同加工材料(如铜、铝合金、有机玻璃等)和工艺要求而扩展成的其它型式的群钻，不但能在加工时提高其钻孔质量，并能满足对不同工作情况(如薄板、斜孔等)的加工要求。群钻的修磨较复杂，手工修磨时需有较熟练的技巧或采用修磨夹具，否则较难达到预期的效果。五、硬质合金麻
30、花钻的结构特点五、硬质合金麻花钻的结构特点 随着工程材料的不断发展，硬质合金钻头在生产中应用已非常广泛。它不仅能对普通的钢铁材料进行高速钻削，提高生产率和耐用度，且可加工各种有色金属以及橡胶、塑料、玻璃、石材等非金属材料，在工艺系统刚度足够大的情况下还能成功地应用于加工高强度材料。小尺寸硬质合金钻头做成整体式；较大尺寸的一般作成刀片焊接式或可转位式(图13)。硬质合金牌号常用YG类；刀体材料则用9SiCr，经热处理以提高强度和硬度。硬质合金钻头钻削时，若工艺系统刚度不足，横刃太长等常易引起刀片崩刃，应设法避免之。硬质合金钻头的结构特点可参看书上。六、麻花钻的刃磨六、麻花钻的刃磨 麻花钻的刃磨是
31、沿后刀面进行的，刃磨时应保证主切削刃上的后角值“内大外小”；即靠近钻心处后角要较大，靠近外圆处要较小。同时又因横刃是两个主切削刃后刀面的交线，因此，刃磨后还应使横刃得到合适的横刃斜角、横刃前角以及横刃后角。刃磨标准麻花钻后刀面的方法主要有两种，即圆锥面磨法和螺旋面磨法。具体可参看书上。一、深孔加工特点 深孔一般是指孔的“长径比”大于(510)的孔。对于普通的深孔，如l/d520，可以将普通的麻花钻接长而在车床或钻床上加工。对于l/d20100的特殊深孔(如枪管和液压筒等)，则需在专用设备或深孔加工机床上用深孔刀具进行加工。随着深孔技术的不断发展，特别是硬质合金刀具在深孔加工方面的广泛应用，使深
32、孔加工质量和生产率都有了较大提高。第三节第三节 深孔钻深孔钻 深孔加工不同于普通的孔加工，一些问题更为突出，因而在设计和使用深孔刀具时，应更予重视。这些问题主要有：(1)断屑和排屑 深孔加工时必须保证可靠地断屑和排屑，否则切屑堵塞就会引起刀具损坏。(2)冷却和润滑 孔加工属于半封闭式切削，摩擦大，切削热不易散出，工作条件差，而加工深孔时，切削液更难注入，必须采取有效的冷却和润滑措施。(3)导向 由于深孔的长径比大，钻杆细长，刚性较低，容易产生振动，并使钻孔偏歪而影响加工精度和生产率，因此深孔钻的导向问题需很好解决。第三节第三节 深孔钻深孔钻1 1枪钻（枪钻（外排屑深孔钻）外排屑深孔钻）枪钻最早
33、用于钻枪孔而得名，多用于加工直径较小（313mm）、长径比较大（100250mm）的深孔。加工后精度可达IT10IT8，表面粗糙度值Ra可达0.20.8m，孔的直线性较好。（1）结构 如图所示，枪钻由钻头、切削部分（钻杆和钻柄）三部分组成。整个枪钻内部制有前后相通的孔，钻头部分由高速钢或硬质合金制成。其切削部分仅在钻头轴线的一侧制有切削刃，无横刃。钻尖相对钻头轴线偏移距离e，将切削刃分成外刃和内刃。（2）工作原理 工作时，高压切削液(约为3.510MPa)由钻杆后端的中心孔注入，经月牙形孔和切削部分的进油小孔到达切削区，然后迫使切屑随同切削液由120o的V形槽和工件孔壁间的空间排出。因切屑是在
34、深孔钻的外部排出，故称外排屑。这种排屑方法无需专门辅具，排屑空间亦较大。但钻头刚性和加工质量会受到一定的影响，因此适合于加工孔径220mm、表面粗糙度Ra3.2-0.8m、公差IT8ITl0级，长径比大于100的深孔。（3）特点 由于枪钻的外刃偏角略大于内刃偏角，因此使外刃所受径向力略大于内刃的径向力。这样使钻头的支撑面始终紧贴与孔壁，再加上钻头前面及切削刃不通过中心，避免了切削速度为零的不利情况，并在孔底形成一直径为2H芯柱，此芯柱在切削过程中具有阻抗径向振动的作用。使钻头有可靠的导向，有效地解决了深孔钻的导向问题，并可防止孔径扩大。（在切削力的作用下，小芯柱达到一定长度后会自行折断）。由于
35、切削液进出路分开，使切削液在高压下，不受干扰，容易到达切削区，较好地解决了钻深孔时的冷却、润滑问题；刀尖具有偏心e，切削时可起分屑作用，切屑变窄，切削液便于将切屑冲出，使排屑容易。2错齿内排屑深孔钻错齿内排屑深孔钻 错齿内排屑深孔钻根据刀片的镶嵌方式一般有焊接式和可转位式，如图a、b所示。内排屑深孔钻一般由钻头和钻杆用螺纹连接组成。工作时，高压切削液(约26MPa)由钻杆外圆和工件孔壁间的空隙注入，切屑随同切削液由钻杆的中心孔排出，故名内排屑。工作原理如图13-24a所示。内排屑深孔钻一般用于加工直径为5120mm、长径比小于100、表面粗糙度Ra3.2m、公差IT6IT9的深孔。由于钻杆为圆
36、形，刚性较好，且切屑不与工件孔壁摩擦，故生产率和加工质量均较外排屑的有所提高。3 3喷吸钻喷吸钻 喷吸钻是一种新型深孔钻，因为它利用切削液体的喷射效应排出切屑，故切削液的压力可较低，一般仅为12MPa。工作时不需要专门的密封装置，可在车床、钻床或镗床上应用。喷吸钻是一种内排屑的深孔钻，常作成硬质合金错齿结构。它由喷吸钻头(图13-25a)和内、外钻管组成。喷吸钻头的结构型式、几何参数、定心导向、分屑、排屑等情况，基本上均和错齿内排屑深孔钻相类似，用以加工表面粗糙度Ra320.8/m、公差IT7ITl0、孔径为665mm的深孔，效率较高。喷吸钻的主要特点是它的排屑方法和钻杆结构，它的工作原理如图
37、13-25b所示。切削液由压力油入口处进入，2/3的切削液由内、外管之间的空隙和钻头上的六个小孔流达切削区，对切削部分和导向部分进行冷却和润滑，然后从内管中排出；另外1/3的切削液从内管后端四周的月牙形喷嘴向后喷射。由于喷嘴缝隙很窄，流速很快，产生喷射效应，在喷射流的周围形成低压区，因而在内管的前后端产生了压力差，后端有一定的吸力，将切屑加速向后排出。因此，喷吸钻和一般的内排屑深孔钻相比，切削液流向稳定，排屑通畅，可以显著改进工作条件，提高钻孔效率。加工普通钢材时，切削速度可达60100m/min，进给量可达0.150.30mm/r。图13-25 喷吸钻1-工件 2-小孔 3-钻套 4-外钻管
38、 5-喷嘴 6-内钻杆 7-钻头4 4套料钻套料钻 钻削直径大于60mm的孔，采用套料钻可以将材料中心部分的料芯留下再予利用，减少了金属切削量，提高生产率。在重型机械制造中，套料钻应用较多。套料钻的刀体和钻杆由矩形螺纹连接。它一般用多齿切削，刀齿分布在圆形刀体的前端面上，这样切削力压向定位基面，夹压可靠。齿数主要根据孔径、刀体强度和排屑空间等决定。工作时大都采用外排屑方式，即切屑由高压切削液经钻杆外部排出。为了保持排屑通畅，一般应使实际的切屑宽度为排屑间隙的1/21/3左右，所以各刀齿上有交错的分屑槽。套料钻也需应用导向块，以保证加工质量。铰刀是孔的精加工刀具，也可用于半精加工。铰孔余量小，常
39、用于钻孔或扩孔等工序之后。为了提高铰孔精度，铰孔时，最好是工件旋转，铰刀只作进给运动。但也可采用铰刀既旋转又进给，工件固定不动的办法。第四节第四节 铰刀铰刀1 1 铰刀种类和用途铰刀种类和用途（1）铰刀的种类）铰刀的种类 铰孔是孔的精加工方法之一，在生产中应用很广。铰刀的种类很多，根据使用方式，铰刀一般分为手用铰刀及机用铰刀两种。手用铰刀柄部为直柄，工作部分较长，导向作用较好。手用铰刀又分为整体式和外径可调式两种。机用铰刀可分为带柄的和套式的，根据加工类型可分为圆形铰刀和锥度铰刀。根据制造材料可分为高速刚铰刀和硬质合金铰刀。高速钢一般为整体式，硬质合金一般为焊接式。除此之外，还有装配式铰刀、可
40、调式铰刀等。此类铰刀可以用同一把刀具加工不同直径或不同公差要求的孔。图是几种常见的铰刀。（2 2）用途）用途 铰削适用于孔的精加工和半精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。铰刀是定尺寸刀具，适合于小直径孔的精加工和半精加工。2.2.铰刀的结构与几何参数铰刀的结构与几何参数 （1）铰刀的结构）铰刀的结构 如图所示，铰刀有工作部分、颈部和柄部组成。工作部分包括切削部分和修光部分，切削部分呈锥形，担负主要的切削工作；修光部分用于校准孔径、修光孔壁和导向。为减小修光部分与已加工孔壁的摩擦，并防止孔径扩大，修光部分的后端加工成倒锥形状，其倒锥量为（0.0050.006）/100。铰刀的柄部为夹持和传递扭
41、矩的部分，手用铰刀一般为直柄，机用铰刀多为锥柄。（2 2）铰刀的结构参数）铰刀的结构参数 1）直径及其公差G 铰刀是定尺寸刀具，直径及其公差的选取主要取决于被加工孔的直径及其精度，同时，也要考虑铰刀的使用寿命和制造成本。铰刀的公称直径d0是指校准部分的圆柱部分的直径，它应等于被加工孔的基本尺寸dww，而其公差则与被铰削孔的公差、铰刀的制造公差、铰刀的磨损储备量H和铰削过程中孔径的变形性质有关。根据加工中孔径的变形性质不同，铰刀的直径确定方法如下：加工后孔径扩大 铰孔时，由于机床主轴间隙产生的径向圆跳动，铰刀刀齿的径向远眺东、铰孔余量的不均匀而引起的颤动、铰刀的安装偏差、切削液和积屑瘤等因素的影
42、响，会使铰出的孔径大于铰刀校准部分的外径，即产生孔径扩张。这时，铰刀直径的极限尺寸可由下式计算：maxmaxmax0pddGPddmaxmaxmin0式中：d0max铰刀的最大极限尺寸；d0min铰刀的最小极限尺寸；pmax铰孔时孔的最大扩张量；加工后孔径缩小 铰削力较大或工件孔壁较薄时，由于工件的弹性变形或热变形的恢复，铰孔后孔径常会缩小。这时，选用的铰刀的直径应增大一些，可按下式计算：式中：pmin铰孔时孔的最大扩张量；minmaxmax0PddGPddmaxmaxmin02）齿数z及槽形 齿数 铰刀齿数一般为412个。在铰削进给量一定时，若增加铰刀的齿数，则每齿的切削厚度减小，导向性好，
43、刀齿负荷轻，铰孔质量高。但齿数过多，刀齿强度降低，容屑空间减小，通常在保证刀齿强度的和容屑空间的条件下，应选取较多的齿数。铰刀的齿数和铰刀的直径及加工材料的性质有关。大直径铰刀取较多齿数；加工韧性材料取较小齿数；加工脆性材料取较多齿数。为了便于测量直径，铰刀齿数一般取偶数。刀齿在圆周上一般为等齿距分布。在某些情况下，为避免周期性切削载荷对孔表面的影响，也可选用不等齿距结构。铰刀的齿槽形式 铰刀的齿槽形式有直线形、折线形和圆弧形三种。()直线形齿槽形状简单，齿槽可用单角铣刀一次铣出，制造容易，一般用于do=120mm的铰刀，如图a。()圆弧形齿槽具有较大的容屑空间和较好的刀齿强度，齿槽用成形铣刀
44、铣出，一般用于do20mm的铰刀。如图b。()折线形齿槽常用于硬质合金铰刀，以保证硬质合金刀片有足够的刚性支撑面和刀齿强度。如图c。铰刀齿槽方向有直槽和螺旋槽两种。直槽铰刀刃磨、检验都比较方便，生产中常用；螺旋槽铰刀切削过程平稳。其旋向有左旋和右旋两种，右旋槽铰刀在切削时切屑向后排出，适于加工盲孔；左旋槽铰刀切削时切削向前排出，适用于加工通孔。螺旋槽铰刀的螺旋角根据被加工材料选取：加工铸铁等取78；加工钢件取1220；加工铝等轻金属时取3545。（3 3）铰刀的几何角度）铰刀的几何角度 前角o 由于铰孔余量很小，切屑很薄，切屑与前刀面接触长度很短，前角的作用不是主要因素。为了便于制造，一般取0
45、。粗铰塑性材料时，为了减少变形及抑制积屑瘤的产生，可取o=510，硬质合金铰刀为防止崩刃，取o=05。后角o 铰刀是定尺寸刀具，为使铰刀重磨后直径尺寸变化不致太大，取较小的后角（一般o为68）。高速钢铰刀切削部分的刀齿刃磨后应锋利不留刃带，校准部分刀齿则必须留有0.050.3mm宽的刃带，以起修光和导向作用，也便于铰刀制造和检验。切削锥角2 切削锥角主要影响进给抗力的大小、孔的加工精度和表面粗糙度以及刀具耐用度。切削锥角取得小时，进给力小，切入时的导向性好；但由于切削厚度过小产生较大的变形，同时切削宽度增大使卷屑、排屑产生困难，并且切入切出时间长。为了减轻劳动强度，减小进给力及改善切入时的导向
46、性，手用铰刀取较小的2值，通常=13。对于机用铰刀，工作时的导向由机床及夹具来保证，故可选用较大的值，以减小切削长度和机动时间。加工钢料时=30，加工铸铁等脆性材料时=610，加工盲孔时=90。刃倾角s 在铰削塑性材料时，高速钢直槽铰刀切削部分的切削刃，沿轴线倾斜1520形成刃倾角s，它适用于加工较大的孔。为便于制造硬质合金铰刀，一般取s=0，铰削盲孔时仍使用带刃倾角的铰刀，但在铰刀端部开一沉头孔以容纳切屑，如图所示。3 3 铰削特点与铰刀的合理利用铰削特点与铰刀的合理利用 （1）铰削的特点）铰削的特点 铰削的加工余量一般小于0.1mm，铰刀的主偏角一般小于45，因此铰削时切削厚度很小，约为0
47、.010.03mm。除主切削刃正常的切削作用外，还对工件产生挤刮作用，如图7.24所示。铰削过程是个复杂的切削和挤压摩擦过程。铰削精度高 铰刀齿数较多，心部直径大，导向性及刚性好。铰削余量小，切削速度低，且综合了切削和修光的作用，能获得较高的加工精度和表面质量。铰削效率高 铰刀属于多齿刀具，虽然切削速度低，但其进给量比较大，所以生产效率要高于其它精加工方法。适应性差 铰刀是定直径的精加工刀具，一种铰刀只能用于加工一种尺寸的孔、台阶孔和盲孔。此外，铰削对孔经也有限制，一般应小于80mm。（2）铰刀的合理利用）铰刀的合理利用 铰刀结构完善，是常用的精加工刀具，但是只有正确使用才能达到预期的精度和表
48、面质量。1）合理选择铰刀的直径 用铰刀加工出孔的实际尺寸不等于铰刀的实际尺寸，应综合各方面因素正确选择，详见上述铰刀的结构参数。2）铰刀的装夹要合理 铰削的功能是提高孔的尺寸精度和表面质量，而不能提高孔的位置精度。铰孔时要求铰刀与机床主轴要有很好的同轴度要求。采用刚性装夹并不理想，若同轴度误差大，则会出现孔不圆、喇叭口，扩张量大等现象，最好采用浮动装夹装置。机床或夹具只传递运动和动力，而依靠铰刀的校准部分来自我导向。3）铰削余量要适中 余量过大，会因切削热多而导致铰刀直径增大，孔径扩大；余量过小，会留下底孔的刀痕，使表面粗糙度达不到要求。粗铰余量一般为0.150.35mm，精铰余量一般为0.0
49、50.15mm。4）选择合适的切削用量并合理浇注切削液 与钻削相比，铰削的特点是“低速大进给”。低速是为了避免积屑瘤，进给量较大是由于铰刀齿数多，主偏角小。若进给量小会造成切削厚度小，切屑不易形成，啃刮现象严重，刀具磨损反而加剧。一般用高速钢刀具铰削钢材时：vc=1.55m/min，=0.32mm/r，铰削铸铁件时：vc=810m/min，=0.53mm/r。孔径尺寸大或质量要求高时进给量取小值。为提高铰孔质量，需施加润滑效果好的切削液，不易干切。铰削钢件时以浓度较高的乳化液或硫化油为好；铰削铸铁件时，则以煤油为好。5）合理刃磨,并认真鐾刀 由于切削厚度小，铰刀的磨损发生在切削部分的后面，所以
50、应重磨切削锥部的后面，其表面粗糙度Ra值不应大于0.4m，以保证刃口锋利。铰刀的磨损并不均匀，通常为切削锥与校准部分交接处（刀尖）的磨损量大。若磨成kr=12、b=11.5mm的过渡刃，磨损情况会得到改善。在铰刀使用过程中，根据磨损情况用油石仔细鐾刀（各刃应一致），对提高加工质量，减轻刀具磨损会有好处。有时新刃磨好的铰刀反而不如用过的铰刀加工质量好，因此，新刃磨的铰刀也应仔细鐾刀再用为宜。6）根据加工对象正确选择铰刀的类型 铰一般孔，采用直齿铰刀即可；铰不连续孔时，则应采用螺旋铰刀；铰通孔时应选用左旋铰刀，切屑向前排出；铰不通孔时，只得选用右旋铰刀，以使切屑向后排出，但应注意防止“自动进刀”现
