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6．4 钻孔、扩孔、锪孔加工工艺编程6．4．1 实体上钻孔加工用钻头在实体材料上加工孔的方法，称为钻孔。
钻削时，工件固定，钻头安装在主轴上做旋转运动(主运动)，钻头沿轴线方向移动(进给运动)。
在实体上钻孔刀具有普通麻花钻、可转位浅孔钻及扁钻等。
1．实体上钻孔加工刀具⑴麻花钻麻花钻是一种使用量很大的孔加工刀具。
钻头主要用来钻孔，也可用来扩孔。
麻花钻如图6-4-1(a)所示，柄部用于装夹钻头和传递扭矩,工作部分进行切削和导向。
图6-4-1麻花钻①柄部:根据柄部不同，麻花钻有莫氏锥柄和圆柱柄两种。
直径为0.1～20㎜的麻花钻多为圆柱柄，可装在钻夹头刀柄上(如图6-4-1a所示)。
直径为8～80 mm 的麻花钻多为莫氏锥柄，可直接装在带有莫氏锥孔的刀柄内，刀具长度不能调节(如图6-4-1b所示)。
中等尺寸麻花钻两种形式均可选用。
②工作部分工作部分又分为导向部分及切削部分。
导向部分:麻花钻导向部分起导向、修光、排屑和输送切削液作用，也是切削部分的后备。
切削部分: 如图6-4-1d所示：麻花钻的切削部分有两个主切削刃、两个副切削刃和一个横刃。
两个螺旋槽是切屑流经的表面，为前刀面；与孔底相对的端部两曲面为主后刀面；与孔壁相对的两条刃带为副后刀面。
为了提高麻花钻钻头刚性，应尽量选用较短的钻头，但麻花钻的工作部分应大于孔深，以便排屑和输送切削液。
图6-4-2钻引正孔刀具2．钻引正孔刀具在加工中心上钻孔，因无夹具钻模导向，受两切削刃上切削力不对称的影响，容易引起钻孔偏斜，因此一般钻深控制在直径的5倍左右之内。
一般在用麻花钻钻削前，要先用中心钻，或刚性好的短钻头，打引正孔，用以准确确定孔中心的起始位置，并引正钻头，保证Z向切削的正确性。
如图6-4-2所示刀具为常用于钻削引正孔的刀具，图6-4-2a是中心孔钻头，图6-4-2b刀尖角为一定角度的点钻，图6-4-2c是球头铣刀，球头面上具有延伸到中心的切削刃。
引正孔钻到指定深度后，不宜直接抬刀，而应有孔底暂停的动作，对引导面进行修磨（常常用G82循环加工引正孔）。
第三节孔加工与外圆表面加工相比，孔加工的条件要差得多，加工孔要比加工外圆困难。
这是因为：（1）孔加工所用刀具的尺寸受被加工孔尺寸的限制，刚性差，容易产生弯曲变形和振动；（2）用定尺寸刀具加工孔时，孔加工的尺寸往往直接取决于刀具的相应尺寸，刀具的制造误差和磨损将直接影响孔的加工精度；（3）加工孔时，切削区在工件内部，排屑及散热条件差，加工精度和表面质量都不易控制。
一、钻孔与扩孔1．钻孔钻孔是在实心材料上加工孔的第一个工序，钻孔直径一般小于。
钻孔加工有两种方式（图图3-27 两种钻孔方式a）钻头旋转b）工件旋转如在车床上钻孔。
上述两种钻孔方式产生的误差是不相同的。
在钻头旋转的钻孔方式中，由于切削刃不对称和钻头刚性不足而使钻头引偏时，被加工孔的中心线会发生偏斜或不直，但孔径基本不变；而在工件旋转的钻孔方式中则相反，钻头引偏会引起孔径变化，而孔中心线仍是直的。
常用的钻孔刀具有：麻花钻、中心钻、深孔钻等。
其中最常用的是麻花钻，其直径规格为。
标准麻花钻的结构如图3-28所示，其柄部是钻头的夹持部分，并用图3-28 标准麻花钻的结构a）锥柄b）直柄来传递扭矩；钻头柄部有直柄与锥柄两种，前者用于小直径钻头，后者用于大直径钻头。
颈部供制造时磨削柄部退砂轮用，也是钻头打标记的地方，为制造方便直柄麻花钻一般不设颈部。
工作部分包括切削部分和导向部分，切削部分担负着主要切削工作，钻头有两条主切削刃，两条副切削刃和一条横刃，如图3-29所示；螺旋槽表面为钻头的前刀面，切削图3-29 麻花钻的切削部分削刃可视为一正一反安装的两把外圆车刀。
如图中虚线所示。
导向部分有两条对称的螺旋槽和刃带，螺旋槽用来形成切削刃和前角，并起排屑和输送冷却液作用；刃带起导向和修光孔壁的作用；刃带有很小的倒锥，由切削部分向柄部每长度上直径减小，以减小钻头与孔壁的摩擦。
麻花钻的主要几何角度有顶角、前角、后角、横刃斜角和螺旋角，如图3-30所示。
顶角是两条主切削刃在与其平行的平面上投影的夹角，加工钢料和图3-30 标准麻花钻的几何角度铸铁的钻头顶角取为118°±2°。
echniqueT工 艺行星轮减速器（见图1）是大型装载机行走驱动重要部件，具有结构紧凑，承载能力大，传动精度和效率高的特点，可以实现运动的合成与分解。
由于行星轮架制造技术要求极高，严重制约其发展和国产化，是公认的技术难题。
轮架（见图2）为铸造合金钢；轮盘、弧板为球墨铸铁。
几何精度和位置精度要求颇高，加工难度大。
图2 轮架结构1.轮盘2.轮架3.弧板1. 重要加工要素分析（1）基准圆A、电动机座孔和中部齿轮孔尺寸要求高，是行星轮架的关键要素，为确保其加工尺寸以及形位公差等要求，机床的回转精度、几何精度要求高，而且工件装夹找正要尽量减少人为误差，加工过程必须按粗加工、半精加工、精加工三步进行。
（2）该行星轮架为组合体，轮架上基准圆A与轮盘上基准圆B同轴度是该工件的又一关键特征，其同轴度要求高，如果将轮架上基准圆A与轮盘上基准圆B分别加工到位，装配后是很难达到同轴度要求的；因此，在加工轮盘B基准圆时应留余量0.5mm，待装配后，再以基准圆A找正，基准圆A的台阶面找平，将基准圆B加工到位。
（3）三组齿轮轴承孔是行星轮架的又一关键要素，尺寸精度及形位公差要求特别高。
而且轮架上三个齿轮轴承定位孔与轮盘上三个相对应的齿轮轴承定位孔的同轴度要求高，在轮架加工时，如果将该孔精加工到位，再精加工轮盘上三个轴承定位孔时，由于机床主轴Z轴的运动误差与机床X轴、Y轴的重复定位误差的累积，加工出来的孔很难同时既满足形状公差又满足与轮架上轴承孔相对应的同轴度公差。
通过分析改变加工方式：采用精加工轮架上三个轴承定位孔时，先预留0.5mm，待装配后，与轮盘上轴承定位孔同时进行精加工，减少加工过程中误差。
2. 误差分析（1）机床精度对孔系位置度影响：当机床几何轴X、Y轴运动时，3个孔中心半径R的实际尺寸增加或减少ΔR=±0.02m m，在计算中，取R=0.02mm，假想圆心角为120°不变，则三个孔中心距相应的增量为ΔL=2(R+ΔR)sin(θ/2)－L=2×(254+0.02)×sin(120/2)－ 439.94=0.035mm当三个孔圆心角θ的实际角度增加或减少Δθ=±1'时，半径R=254mm，则3个中心距相应增加量为ΔL=2R sin(θ/2＋Δθ)－L五粮液普什模具有限公司 （四川宜宾 644007） 余正江行星轮架孔系加工图1 行星轮减速器总成231A－AechniqueT工 艺=2R sin(60°＋1°/60)－L =0.04mm为满足轮盘上3个轴孔与轮架上3个相对应的轴孔的同轴度要求，在精镗轴孔时，将轮盘上孔镗到位后，再精镗轮架孔。
机械加工精度作为机械制造工程学课程的重要内容之一，在教学中一般按照工艺系统的几何误差、受力变形等分立的内容进行教学。
为提高学生综合运用所需知识分析解决具体问题的能力，我们开展了“专题驱动式”教学方法研究。
下面以箱体零件的孔系加工为专题，对其工艺方案与加工精度进行分析。
箱体类零件是机械传动装置中重要的基础件，箱体上若干有相互位置精度要求的孔构成箱体孔系，包括平行孔系、同轴孔系等。
孔系的加工方法与孔系的加工精度对保证传动装置的性能和质量具有重要影响。
一、平行孔系加工平行孔系的精度要求主要是各孔轴线之间及轴线与基准面之间的尺寸精度和轴线间的平行度等几何精度。
可以通过以下几种方法保证平行孔系精度要求。
1.找正法。
采用辅助装置来确定各个被加工孔的正确位置，如划线找正、心轴块规找正等。
2.镗模法。
镗模是引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具，利用镗模板上的孔系保证箱体孔系位置精度，镗杆与镗床主轴多采用浮动连接，以减小机床主轴的回转精度对加工精度的影响。
3.坐标法。
首先将被加工孔之间的孔距尺寸换算为两个相互垂直的坐标尺寸，然后精确地调整机床主轴与工件在水平和垂直方向的相对位置，以间接保证孔距精度。
为保证工作台和主轴的位移精度，必须在镗床上加上坐标测量装置。
二、同轴孔系加工在成批生产中，常采用镗模加工箱体同轴孔系以保证其轴线的同轴度。
在单件小批生产时，一般不采用镗模，常采用如下两种方法保证其轴线孔的同轴度。
1.利用已加工孔作支承导向。
在加工好的箱体前壁孔内装一个导向套，对镗杆起支承支撑和引导作用。
它适用于加工壁间距较小的箱体同轴孔。
2.利用镗床后立柱作支承导向。
镗床后立柱上的导向套作支承导向，可解决因镗杆悬臂过长而挠度大进而影响同轴度的问题。
这种方法需用较长的镗杆，而且调整后立柱导套比较麻烦、费时，通常适用于大型箱体的孔系加工。
三、孔系加工的精度分析（一）受力变形的影响1.镗杆受力变形的影响。
镗削过程中，随着镗杆的回转，径向力Fy 与切向力Fz 的合力Fyz 方向不断改变。
箱体孔系加工和常用工艺装备一、箱体零件孔系加工箱体上一系列相互位置有精度要求的孔的组合，称为孔系。
孔系可分为平行孔系「图8-35（a）〕、同轴孔系［图8-35（b）」和交叉孔系［图8-35（c）］。
孔系加工不仅孔本身的精度要求较高，而且孔距精度和相互位置精度的要求也高，因此是箱体加工的关键。
孔系的加工方法根据箱体批量不同和孔系精度要求的不同而不同，现分别予以讨论。
（一）平行孔系的加工平行孔系的主要技术要求是各平行孔中心线之间及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．找正法找正法是在通用机床上借助辅助工具来找正要加工孔的正确位置的加工方法。
这种方法加工效率低，一般只适用于单件小批生产。
根据找正方法的不同，找正法又可分为以下几种：（l）划线找正法。
加工前按照零件图在毛坯上划出各孔的位置轮廓线，然后按划线一一进行加工。
划线和找正时间较长，生产率低，而且加工出来的孔距精度也低，一般在±0.5 mm 左右。
为提高划线找正的精度，往往结合试切法进行。
即先按划线找正镗出一孔再按线将主轴调至第二孔中心，试镗出一个比图样要小的孔，若不符合图样要求，则根据测量结果更新调整主轴的位置，再进行试镗、测量、调整，如此反复几次，直至达到要求的孔距尺寸。
此法虽比单纯的按线找正所得到的孔距精度高，但孔距精度仍然较低且操作的难度较大，生产效率低，适用于单件小批生产。
（2）心轴和块规找正法。
镗第一排孔时将心轴插人主轴孔内（或直接利用镗床主轴），然后根据孔和定位基准的距离组合一定尺寸的块规来校正主轴位置，如图8-36所示。
校正时用塞尺测定块规与心轴之间的间隙，以避免块规与心轴直接接触而损伤块规。
镗第二排孔时，分别在机床主轴和加工孔中插入心轴，采用同样的方法来校正主轴线的位置，以保证孔心距的精度。
这种找正法的孔心距精度可达±0.3mm 。
（3）样板找正法。
用10～20mm 厚的钢板制造样板，装在垂直于各孔的端面上（或固定于机床工作台上），如图8-37所示。
6．3 孔加工及固定循环6．3．1 孔加工概述孔加工是最常见的零件结构加工之一，孔加工工艺内容广泛，包括钻削、扩孔、铰孔、锪孔、攻丝、镗孔等孔加工工艺方法。
在CNC铣床和加工中心上加工孔时，孔的形状和直径由刀具选择来控制，孔的位置和加工深度则由程序来控制。
圆柱孔在整个机器零件中起着支承、定位和保持装配精度的重要作用。
因此，对圆柱孔有一定的技术要求。
孔加工的主要技术要求有：⑴尺寸精度：配合孔的尺寸精度要求控制在IT6～IT8，精度要求较低的孔一般控制在IT11。
⑵形状精度：孔的形状精度，主要是指圆度、圆柱度及孔轴心线的直线度，一般应控制在孔径公差以内。
对于精度要求较高的孔，其形状精度应控制在孔径公差的1／2～1／3。
⑶位置精度：一般有各孔距间误差，各孔的轴心线对端面的垂直度允差和平行度允差等。
⑷表面粗糙度：孔的表面粗糙度要求一般在Ra12.5～0.4 μm之间。
加工一个精度要求不高的孔很简单，往往只需一把刀具一次切削即可完成；对精度要求高的孔则需要几把刀具多次加工才能完成；加工一系列不同位置的孔需要计划周密、组织良好的定位加工方法。
对给定的孔或孔系加工，选择适当的工艺方法显得非常重要。
6．3．2 孔加工固定循环格式1．孔加工固定循环的概念钻孔、铰孔、攻丝以及镗削加工时，孔加工路线包括X、Y方向的点到点的点定位路线，Z轴向的切削运动。
所有孔加工运动过程类似，其过程至少包括：①在安全高度刀具X、Y向快速点定位于孔加工位置；②Z轴方向快速接近工件运动到切削的起点；③以切削进给率进给运动到指定深度；④刀具完成所有Z方向运动离开工件返回到安全的高度位置。
一些孔的加工或有更多的动作细节。
孔加工运动可用G00、G01编程指令表达，但为避免每次孔加工编程时，编写G00、G01运动信息的重复，数控系统软件工程师把类似的孔加工步骤、顺序动作编写成预存储的微型程序，固化存储于计算机的内存里，该存储的微型程序就称为固定循环。
第三节孔加工与外圆表面加工相比，孔加工的条件要差得多，加工孔要比加工外圆困难。
这是因为：（1）孔加工所用刀具的尺寸受被加工孔尺寸的限制，刚性差，容易产生弯曲变形和振动；（2）用定尺寸刀具加工孔时，孔加工的尺寸往往直接取决于刀具的相应尺寸，刀具的制造误差和磨损将直接影响孔的加工精度；（3）加工孔时，切削区在工件内部，排屑及散热条件差，加工精度和表面质量都不易控制。
一、钻孔与扩孔1．钻孔钻孔是在实心材料上加工孔的第一个工序，钻孔直径一般小于。
钻孔加工有两种方式（图图3-27 两种钻孔方式a）钻头旋转b）工件旋转如在车床上钻孔。
上述两种钻孔方式产生的误差是不相同的。
在钻头旋转的钻孔方式中，由于切削刃不对称和钻头刚性不足而使钻头引偏时，被加工孔的中心线会发生偏斜或不直，但孔径基本不变；而在工件旋转的钻孔方式中则相反，钻头引偏会引起孔径变化，而孔中心线仍是直的。
常用的钻孔刀具有：麻花钻、中心钻、深孔钻等。
其中最常用的是麻花钻，其直径规格为。
标准麻花钻的结构如图3-28所示，其柄部是钻头的夹持部分，并用图3-28 标准麻花钻的结构a）锥柄b）直柄来传递扭矩；钻头柄部有直柄与锥柄两种，前者用于小直径钻头，后者用于大直径钻头。
颈部供制造时磨削柄部退砂轮用，也是钻头打标记的地方，为制造方便直柄麻花钻一般不设颈部。
工作部分包括切削部分和导向部分，切削部分担负着主要切削工作，钻头有两条主切削刃，两条副切削刃和一条横刃，如图3-29所示；螺旋槽表面为钻头的前刀面，切削图3-29 麻花钻的切削部分部分顶端的锥曲面为后刀面；刃带为副后刀面；横刃是两主后刀面的交线。
对称的两主切削刃和两副切削刃可视为一正一反安装的两把外圆车刀。
如图中虚线所示。
导向部分有两条对称的螺旋槽和刃带，螺旋槽用来形成切削刃和前角，并起排屑和输送冷却液作用；刃带起导向和修光孔壁的作用；刃带有很小的倒锥，由切削部分向柄部每长度上直径减小，以减小钻头与孔壁的摩擦。
