第第 5 5 章章 钻床、铣床、镗床及其工具钻床、铣床、镗床及其工具5.1 5.1 钻床钻床与与孔加工刀具孔加工刀具 5.1.1 5.1.1 钻床的功用和主要类型钻床的功用和主要类型 钻床是用钻头在实体工件上加工孔在实体工件上加工孔的机床。在钻床上加工时，工件不动不动，刀具旋转刀具旋转为主运动，刀具轴向移动为进给运动。图图 5-1 钻床的加工方法钻床的加工方法 加工精度IT10-IT13 表面粗糙度Ra=10-20um台式钻床台式钻床只能加工小孔（孔径12mm）1工作台 2进给手柄 3主轴4带罩 5电动机 6主轴架7立柱 8机座主要有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、深孔钻床等： 图图 5-2 立式钻床立式钻床 1工作台工作台 2主轴主轴 3进给箱进给箱 4变速箱变速箱 5立柱立柱 图图 5-3 摇臂钻床摇臂钻床 底座底座内立柱内立柱外立柱外立柱摇臂摇臂主轴箱主轴箱主轴主轴摇臂钻床摇臂钻床麻麻花花钻钻柄部（尾部） 夹持颈部 连接工作部分导向部分 导向作用切削部分 担负主要的切削工作5.1.2 5.1.2 麻花钻麻花钻 1 1 麻花钻的结构麻花钻的结构 锥柄 麻花钻头结构特点两个前刀面（螺旋槽）两个主后刀面两个副后刀面（棱边）一条横刃（两主后刀面交线）两条副切削刃两条主切削刃2 麻花钻的结构参数 直直径径d d 在切削部分测量的两刃带之间的距离。 直径倒锥直径倒锥指远离切削部分的直径逐渐减小，以减 少刃带与孔壁间的磨擦。 钻芯直径钻芯直径d d0 0指钻芯处与两螺旋槽沟底两螺旋槽沟底相切圆的直径 螺旋角螺旋角 钻头刃带棱边螺旋线刃带棱边螺旋线展开成直线与钻头轴线钻头轴线的夹角。3 麻花钻的几何角度 1） 麻花钻几何角度的参考系2 2） 钻头的刃磨角度钻头的刃磨角度教材教材P121-123 P121-123 ，自学自学麻花钻刃磨时刃磨时只需刃磨两个后刀面，控制三个角度。 顶角顶角2 2两个主切削刃两个主切削刃在与其平行的平面上投影的夹角 顶角顶角2 2 外缘后角外缘后角f切削平面切削平面与主后刀面主后刀面之间的夹角。中等直径钻头f =8O20O 横刃斜角横刃斜角横刃斜角是主切削刃主切削刃与横刃横刃在钻头端面上投影的夹角3 3）主切削刃角度分析）主切削刃角度分析教材教材P123 P123 ，自学自学标准麻花钻的横刃斜角 =50 55。当后角磨得偏大时，横刃斜角减小，横刃长度增大。 4 麻花钻切削部分结构的分析与改进 1 1）标准）标准高速钢高速钢麻花钻存在的问题麻花钻存在的问题！标准麻花钻虽经多年使用，不断改进但在切削部分切削部分仍存在如下问题 ： （1） 沿主切削刃主切削刃各点前角值前角值差别悬殊（+30+303030），）， 横刃上的前角54546060，造成较大的轴向力， 使切削条件恶化。 （2）棱边近似为圆柱面的一部分(有稍许倒锥)，副后角接 近零度，摩擦严重。 （3）在主、副切削刃相交处，切削速度最大，散热条件最 差磨损很快 。 （4）两条主切削刃很长，切屑宽很长，切屑宽，各点切屑流出速度相差 很大，切屑呈宽螺卷状，排屑不畅，排屑不畅，切削液切削液难注入切削区难注入切削区 。 （5）横刃较长 ，其前、后角与主切削刃后角不能分别控制。 2 ）标准高速钢麻花钻切削部分钻切削部分的修磨与改进！ 修磨横刃：修磨横刃：将整个横刃磨去、磨短磨去、磨短，加大横刃前角 等修磨形式改善麻花钻的切削性能。 修磨前刀面修磨前刀面 ：加工较硬材料时，将主切削刃外缘处的 前刀面部分磨去，适当减小该处前角，以保证足够强度适当减小该处前角，以保证足够强度； 加工较软材料时，在前刀面上磨出卷屑 槽，加大前角，减小切屑变形，改善工件表面加工质量加大前角，减小切屑变形，改善工件表面加工质量 图图 5-9 修磨前刀面修磨前刀面 图 5-10 修磨棱边 修磨棱边修磨棱边 ：加工无硬皮的工件时，为了减小棱边与孔 壁的摩擦，减小钻头磨损，对于直径大于1212的钻头 ， 磨出副后角磨出副后角1 =61 =6 8 8 ，并留下宽度为并留下宽度为 0.1 0.1 0.2mm 0.2mm 的窄棱边。的窄棱边。 图图 5-10 5-10 修磨棱边修磨棱边 图图 5-9 修磨前刀面修磨前刀面 修磨切削刃修磨切削刃 ：为了改善散热条件 ，在主副切削刃交接处 磨出过渡刃 ，形成双重顶角 。图图 5-11 5-11 修磨切削刃修磨切削刃 双重顶角双重顶角圆弧刃钻头圆弧刃钻头 磨出分屑槽磨出分屑槽 ： 后刀面上磨出分屑槽 ，有利于排屑及切削液的 注入 ，改善切削条件，特别适用于在韧性材料上在韧性材料上加工较深的孔。图图 5-12 磨出分屑槽磨出分屑槽 钻削的工艺特点钻削的工艺特点导向定心问题：钻头易产生“偏斜” “偏斜”类型 轴线偏斜 孔径扩大“偏斜”原因 横刃的存在 钻头的刚性和导向性差防止“偏斜”的措施： 预打中心孔 采用钻套导向 两个主刀刃刃磨对称一致。一、钻孔一、钻孔工件钻模板钻套钻头钻套导向（6) 6) 群钻群钻 ： 群钻是综合应用上述措施，用标准高速钢麻花钻修磨而成的。群钻切削部分的特殊结构使横刃缩短，轴向力和扭矩显著减小；切削条件大大改善，刀具耐用度显著提高。图图 5-13 中型标准群钻中型标准群钻 图 5-14 钻铸铁孔用硬质合金钻头 3 3 硬质合金钻头硬质合金钻头 加工铸铁等脆性铸铁等脆性材料、有色金属以及玻璃、石材、塑料等非金属材料时应用广泛 5.1.3 5.1.3 铰削与铰刀铰削与铰刀 铰削是孔的精加工精加工方法，在钻孔和扩孔之后进行 ，加工孔精度达IT6IT6IT7IT7 ，粗糙度 Ra=0.4Ra=0.41.61.6 mm 。 图图 5-15 不同种类的铰刀不同种类的铰刀 a） 整体式手用铰刀整体式手用铰刀 (b） 可调式手用铰刀可调式手用铰刀 (c）机用铰刀机用铰刀 (d) 套式铰刀套式铰刀 (e) 锥度铰刀锥度铰刀 铰刀铰刀的结构：由柄部柄部、颈部颈部和工作部分工作部分组成。铰削工艺特点铰削工艺特点铰孔属于精加工：为粗铰、精铰。粗铰粗铰公差等级IT8IT7表面粗糙度Ra值为1.60.8m精精铰公差等级IT7IT6 表面粗糙度Ra值为0.80.4m铰孔余量一般为 0.050.25mm 扩孔与铰孔扩孔与铰孔扩孔：用扩孔钻对已有的孔进行扩大加工。铰孔：对已加工的孔用铰刀进行精加工。加工精度IT10IT9 Ra=3.26.3加工精度可达IT9IT7，Ra=0.41.6 5.2. 5.2. 铣床铣床与铣刀铣刀 5.2.1 5.2.1 铣床的功用和主要类型铣床的功用和主要类型 立式升降台铣床立式升降台铣床卧式铣床：刀杆呈卧式铣床：刀杆呈水平水平状态状态立式铣床：刀杆呈立式铣床：刀杆呈垂直垂直状态状态床身床身悬梁悬梁主轴主轴刀杆支架刀杆支架工作台工作台滑座滑座升降台升降台底座底座卧式升降台铣床卧式升降台铣床床身床身底座主轴主轴工作台工作台床鞍（滑座）床鞍（滑座）升降台升降台立式升降台铣床立式升降台铣床图图 5-19 5-19 龙门铣床龙门铣床 床身床身卧式铣削头卧式铣削头卧式铣削头卧式铣削头立式铣削头悬梁立式铣削头悬梁立式铣削头悬梁立式铣削头悬梁立柱立柱横梁横梁按钮按钮工作台工作台铣削是平面加工平面加工的主要方法之一。加工精度：IT7IT9，表面粗糙度：Ra=3.21.6um5.2.2 5.2.2 铣刀铣刀1. 铣刀的种类 1 1）按用途分类）按用途分类 般按般按用途分类用途分类，或按，或按齿背形式分类分类 圆柱铣刀圆柱铣刀 高速钢制造,用于卧式铣床上加工平面。端铣刀端铣刀 在刀体上安装硬质合金刀片，切削速度比较高，生产率较高 盘形铣刀盘形铣刀分槽铣刀、锯片铣刀、立铣刀、角度铣刀、成形铣刀等圆柱铣刀圆柱铣刀 端铣刀端铣刀 槽铣刀槽铣刀 两面刃铣刀两面刃铣刀 三面刃铣刀三面刃铣刀 错齿三面刃铣刀错齿三面刃铣刀 立铣刀立铣刀 键槽铣刀 单角度铣刀单角度铣刀 双角度铣刀双角度铣刀 成形铣刀成形铣刀 铣削加工的应用铣削加工的应用1.1. 铣削特点铣削特点2.2. 铣削的应用铣削的应用1）生产率高（多齿刀具、速度高）；2）散热条件好；3）容易产生振动。主要加工平面。同时可加工沟槽、成形面、切断等。铣槽铣槽2 2）按）按齿背加工形式分类分类 尖齿铣刀 铲齿铣刀 教教材材P130-131 P130-131 自自学学! ! 2. 2. 铣削方式铣削方式 1 ）圆周铣削方式 逆铣逆铣 顺铣顺铣 逆铣逆铣 铣刀切削速度方向铣刀切削速度方向与工件进给速度方向工件进给速度方向相反时，称为逆铣，称为逆铣 顺铣顺铣 铣刀切削速度方向铣刀切削速度方向与工件进给速度方向工件进给速度方向相同时，称为顺铣， 逆铣工件表面质量低。刀具磨损严重；不利于工件的加紧。切削层厚度切削层厚度变化变化 0ap最大最大 ap最大最大0顺铣刀具寿命长；有利于工件的加紧。工件表面质量高；顺铣逆铣铣床工作台丝杠与螺母始终接触顺铣铣刀耐用度比逆铣高 2 3 倍 如果丝杠螺母之间有螺纹间隙丝杠螺母之间有螺纹间隙，就会造成工作台窜动工作台窜动，铣削进给量不匀，甚至还会打刀。因此在没有消除螺纹间隙装置的铣床上在没有消除螺纹间隙装置的铣床上 ，只能采用逆铣，而无法采用顺铣 。 2.2.端铣平面时端铣平面时的铣削形式 对称铣削对称铣削 ： 切入、切出时切削厚度相同 不对称逆铣不对称逆铣： 切入时切入时切削厚度最小，切出时厚度最大。 碳钢合金钢这种铣削方式碳钢合金钢这种铣削方式 可减小切入时的冲击可减小切入时的冲击 不对称顺铣不对称顺铣： 切入时切削厚度最大，切出时厚度最小。 加工不锈钢和耐热合金时，可减少硬质合金的剥落磨损，切削速度 可提高40% 60% 图图 5-23 端铣刀加工平面时的铣削方式端铣刀加工平面时的铣削方式 对称铣削 不对称不对称逆铣 不对称不对称顺铣 端铣端铣铣削加工的应用与特点铣削是平面加工平面加工的主要方法之一。加工精度：IT7IT9，表面粗糙度：Ra=3.21.6um应用特点1、铣削加工生产率高：多切削刃2、断续切削：齿依次切入切出工件，产生振动、冲击。3、容屑和排屑：齿间隙有限，切屑须及时排出。否 则，损坏刀具。 镗削是用镗刀对已有孔进一步加工的精加工方法。 一般加工机座、箱体、支架，特别是有位置度要求的孔和孔系。镗孔加工精度为IT7IT8，表面粗糙度Ra值为0.80.1m。 车车孔孔镗镗孔区别：孔区别：车孔工件转，镗孔刀具转 5.3 5.3 膛床膛床与膛刀膛刀 5.3.1 5.3.1 卧式镗床卧式镗床 卧式镗床除镗孔孔外，还可车端面、铣端面、车外圆、车螺纹车端面、铣端面、车外圆、车螺纹等，加工精度比钻床和一般的车床、铣床高，适合加工大型、复杂的箱体类零件上精度要求较高的孔系及端面。 图图 5-24 卧式镗床的主要加工方法卧式镗床的主要加工方法图图 5-25 卧式镗床外形图卧式镗床外形图 主轴箱主轴箱立柱立柱主轴主轴平旋盘平旋盘工作台上滑座上滑座下滑座导轨导轨后支架后立柱卧式镗床卧式镗床图 5-26 使用镗杆的卧式镗床 5.3.2 5.3.2 坐标镗床坐标镗床 图图 5-27 卧式单柱坐标镗床卧式单柱坐标镗床 下滑座 上滑座 工作台 立柱 主轴箱 床身 立式和和卧式。立式坐标镗床还有单柱和双柱之分 坐标镗床是高精度级高精度级机床，它有测量坐标位置的精密测量装置精密坐标镗床精密坐标镗床图 5-28 立式双柱坐标镗床 横梁横梁 主轴箱主轴箱 立柱立柱 工作台工作台 床身床身 5.3.3 5.3.3 金刚镗床金刚镗床 金刚镗床是高速精密镗床金刚镗床是高速精密镗床，因以前采用金刚石镗刀而得名。现已大量采用硬质合金刀具。特点:切削速度很高,而背吃刀量 和进给量极小, IT6 IT7 级，0.08 R a 1.25 用于:成批大量生产中加工有色金属零件上的精密孔。 图图 5-29 单面卧式金刚镗床单面卧式金刚镗床 主轴箱 主轴 工作台 床身床身 5.3.4 5.3.4 膛刀膛刀 分单刃单刃镗刀、微调镗刀、浮动镗刀 1、单刃镗刀：刀头与车刀类似，但刚度比车刀差得多。单刃镗刀结构简单，使用方便，应用广，灵活性大。可校正原有孔轴线的位置偏差。切削量小，只有一个刃参加切削，且刀杆刚度，强度 低，生产率较扩孔铰孔低。适用于单件，小批量生产。图图 5-31 微调镗刀微调镗刀 垫块垫块 拉紧螺钉拉紧螺钉 镗杆镗杆 调整螺母调整螺母 刀片刀片 镗刀头镗刀头 导向键导向键 图图 5-32 可调式浮动镗刀块可调式浮动镗刀块 刀片刀片 镗刀块镗刀块 调整螺钉调整螺钉 斜面垫板 紧固螺钉 双刃浮动镗刀 镗削应用镗削应用 镗孔：刀具旋转