模板连接孔定位孔加工概要.docx
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模板连接孔定位孔加工概要
《精密机械制造基础》课程教案
NO.12
授课班级
周次
星期
节次
任课教师
复习提问
学习模块
模块十模板加工
学习任务
任务3模板连接孔定位孔加工
授课内容
课时
教学载体
教学目标
知识目标:
熟悉孔的加工方案;掌握钻孔、扩孔、铰孔加工工艺。
能力目标:
通过分组合作完成教学任务,让学生知道如何运用所学知识进行实践操作,加强学生的动手、动脑能力;培养学生自主学习能力和分工合作、团结协作共同寻求解决问题的能力。
素质目标:
培养学生实事求是的科学态度、严谨的工作作风和勇于进取的精神。
主要内容(*重点、难点)
教学重点:
孔的加工方案
教学难点:
钻孔、扩孔、铰孔加工工艺
授课方式
学做一体的教学方式
教学地点
多媒体+实训室
教学仪器设备
多媒体投影设备、立式光学计、刀口尺、测力装置、环规、平晶
教学
时间
教学内容
教学
方法
注释
5分钟
回顾上节课内容,进行复习提问。
5分钟
1、任务描述
掌握孔的各种加工方法。
任务驱动教学法
(大屏幕投影)
明确学习任务,结合分析说明,让学生明确学习的主要内容。
10
分钟
2、任务分析
小组讨论教学法
教具数量由任课教师根据学生数量和分组情况自行确定
65
分钟
3、相关知识
1、孔加工方案
(1)孔加工方法
1)钻孔
是用钻头在实体材料上加工孔,属粗加工,可达IT13~IT11级,表面粗糙度Ra为50~12.5mm。
2)扩孔
用扩孔刀具对已钻的孔作进一步加工,扩孔后的精度可达IT11~IT10级,表面粗糙度Ra12.5~6.3mm。
3)铰孔
用铰刀对未淬火孔进行精加工的一种方法,孔径尺寸精度一般为IT9~IT6级,表面粗糙度Ra可达1.6~0.4m。
4)镗孔
用镗刀对锻出、铸出或已钻出孔进一步加工的方法,尺寸精度可达IT8~IT7,表面粗糙度Ra值1.6~0.8m。
对于直径较大的孔,几乎全部采用镗孔的方法。
5)磨孔
对于淬硬工件的孔加工。
内孔为断续圆周表面(如有键槽或花键的孔)、阶梯孔及盲孔时,常采用磨孔作为精加工。
(2)孔加工的特点
1)孔加工刀具多为定尺寸刀具,刀具磨损造成的形状和尺寸的变化会直接影响被加工孔的精度。
2)由于受被加工孔直径大小的限制,切削速度很难提高,影响加工效率和加工表面质量。
3)刀具的结构受孔的直径和长度的限制,刚性较差。
4)孔加工时,刀具一般是在半封闭的空间工作,切屑排除困难;冷却液难以进入加工区域,散热条件不好。
切削区热量集中,温度较高,影响刀具的耐用度和加工质量。
(3)内圆表面加工方案
表1-1孔加工方案汇总表
序号
加工方案
经济精度等级
表面粗糙度Ra/m
适用范围
1
钻
IT13~IT11
12.5
加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯,也可用于加工有色金属(但表面粗糙度稍粗糙,孔径小于15~20mm)
2
钻→铰
IT9~IT8
3.2~1.6
3
钻→铰→精铰
IT8~IT7
1.6~0.8
4
钻→扩
IT11~IT10
12.5~6.3
同上,但孔径大于15~20mm
5
钻→扩→铰
IT9~IT8
3.2~1.6
6
钻→扩→粗铰→精铰
IT7
1.6~0.8
7
钻→扩→机铰→手铰
IT7~IT6
0.4~0.1
8
钻→扩→拉
IT9~IT7
1.6~0.1
大批大量生产(精度由拉刀的精度而定),各种形状的通孔
9
粗镗(或扩孔)
IT12~IT11
12.5~6.3
除淬火钢外的各种材料,毛坯有铸出孔或锻出孔
10
粗镗(粗扩)→半精镗(精扩)
IT9~IT8
3.2~1.6
11
粗镗(扩)→半精镗(精扩)→精镗(铰)
IT8~IT7
1.6~0.8
12
粗镗(扩)→半精镗(精扩)→精镗→浮动镗刀精镗
IT7~IT6
0.8~0.4
13
粗镗(扩)→半精镗→磨孔
IT8~IT7
0.8~0.2
主要用于淬火钢也可用于未淬火钢,但不宜用于有色金属
14
粗镗(扩)→半精镗→粗磨→精磨
IT7~IT6
0.2~0.1
15
粗镗→半精镗→精镗→金刚镗
IT7~IT6
0.4~0.05
主要用于精度要求高的有色金属加工
16
钻→(扩)→粗铰→精铰→珩磨
IT7~IT6
0.2~0.25
小孔
精度要求很高的孔
17
钻→(扩)→拉→珩磨
大批大量生产
18
粗镗→半精镗→精镗→珩磨
大孔
19
以研磨代替上述方案中的珩磨
IT6级以上
<0.1
精度要求很高的孔
20
钻(粗镗)→扩(半精镗)→精镗→金刚镗→脉冲滚挤
IT7~IT6
0.1
主要用于有色金属及铸件上的小孔
2、钻孔
用麻花钻在实体零件上加工孔的方法。
钻孔可在钻床上进行,也可在镗床、车床、铣床上进行,常用钻床有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床。
(1)钻削特点
钻头通常有两个主切削刃,加工时,钻头在回转的同时进行切削。
钻头的前角由中心轴线至外缘越来越大,越靠近外缘处切削速度也越大。
钻头的横刃位于回转中心轴线附近,横刃的副前角较大,无容屑空间,切削速度低,因而会产生较大的轴向抗力。
(2)钻孔加工设备
图1台式钻床图2立式钻床图3摇臂钻床
1)台式钻床
台式钻床简称台钻,是一种体积小巧,操作简便,通常安装在专用工作台上使用的小型孔加工机床。
台式钻床钻孔直径一般在12毫米以下。
不能用来铰孔和锪孔。
2)立式钻床
◆主轴回转方向变换:
靠电动机正反转实现。
◆立式钻床工作时,工件置于工作台上。
工作台在水平面内既不能移动,也不能转动,当钻头在工件上钻好一个孔后,必须移动工件的位置,才能加工第二个孔。
因此,该种钻床的生产率不高,适用于单件小批生产中的中、小型零件加工,钻孔直径一般为Φ16——Φ80mm。
3)摇臂钻床
主轴箱装在摇臂上,并可沿摇臂上的导轨做水平移动。
摇臂可沿立柱做垂直升降运动,摇臂还可以绕立柱轴线回转。
在摇臂钻床(基本型)上钻孔的直径为∮25mm~∮125mm,一般用于单件和中小批生产时在大中型工件上钻削。
(3)麻花钻
1)麻花钻结构
麻花钻常备规格为Φ0.1-Φ80mm,钻孔属于粗加工能达到IT13—IT11,表面粗糙度为Ra50~12.5um。
按制造材料分,有高速钢和硬质合金麻花钻两种。
麻花钻整体由柄部、颈部、工作部分组成。
2)麻花钻的装夹
直柄麻花钻的装夹锥柄麻花钻的装夹
3)钻削用量选择
背吃刀量为麻花钻直径一半,不同工件材料不同直径钻头,切削速度、进给量是不同的,可通过查表获得。
3、钻模
◆在钻床上进行孔的钻、扩、铰、锪、攻螺纹等加工所用的夹具称为钻床夹具,也称钻模。
◆它主要由定位元件、夹紧装置、夹具体、钻套、钻模板、组成。
特点:
设有引导钻头的钻套。
(1)钻床夹具的主要类型
◆类型:
固定式、回转式、移动式、盖板式、滑柱式。
①固定式钻模
◆使用过程中在机床上的位置固定不变的钻模。
◆加工精度较高(公差小于±0.05mm时)
◆应用:
主要用于立式钻床加工较大的单孔(d>Φ10mm)或在摇臂钻床上加工平行孔系。
②回转式钻模
◆回转式:
这类钻模上带有回转分度装置,在不松开工件的情况下可加工分布在同一圆周上的多个轴向平行孔、垂直和斜交于工件轴线的多个径向孔或几个表面上的孔。
◆应用:
工件一次装夹中,靠钻模依次回转加工各孔,因此这类钻模必须有分度装置。
回转式钻模使用方便、结构紧凑,在成批生产中广泛使用。
③翻转式钻模
◆结构较简单,但辅助时间较长,而且反转费力。
◆应用:
用于加工中、小型工件分布在不同表面上的孔。
多用于批量不大的生产中.
◆夹具连同工件的总质量一般不超过10kg.
④盖板式钻模
◆这类钻模没有夹具体,钻模定位元件和夹紧装置一般都安装在钻模板上。
◆结构较简单。
但需设置手把或吊耳,并尽可能减重。
◆应用:
多用于加工大型工件分布在上的小孔。
盖板式钻模的特点是没有夹具体。
结构简单,多用于加工大型工件上的孔系。
⑤滑柱式钻模
◆是一种带有升降钻模板的通用可调夹具。
◆手动滑柱式钻模的通用结构:
夹具体、三个滑柱、钻模板、传动、锁紧机构
◆应用:
在各种生产类型中广泛采用,特别适用于加工中、小型零件。
(2)钻套的选择和设计
◆钻套的作用:
确定被加工孔的位置和引导刀具加工。
钻套装在钻模板上。
(H7/n6或H7/r6)
固定钻套:
分A、B型两种,适用于单一孔和中、小批加工。
标
准可换钻套:
适用于大批量生产的单一孔加工。
衬套(H7/g6,h6)
件
快换钻套:
工件孔需钻、扩、铰多工步加工时。
特殊钻套:
加长钻套;斜面钻套;小孔距钻套;可定位、夹紧钻套等。
当工件的结构形状不适合采用标准钻套时,可自行设计与工件相适应的特殊钻套。
(3)钻模板类型
用于安装钻套,确保钻套在钻模上的正确位置,钻模板通常是装配在夹具体或支架上,或与夹具体上的其它元件相连接。
◆钻模板的类型:
固定式钻模板:
整体式、焊接式、装配式。
铰链式钻模板:
妨碍工件装卸或钻孔后扩孔、攻丝时。
可卸式钻模板:
钻模板与夹具体是分离的,多用于不便使用其他类型钻模板的情况。
悬挂式钻模板:
立式钻床上使用多轴传动头或组合机床。
①固定式钻模板
装配可调位置,钻孔精度较高,使用广泛
②铰链式钻模板
钻模板妨碍工件装或钻孔后需扩孔、攻螺纹时,采用此结构。
③可卸式钻模板
钻模板与夹具体是分离的,成为一个独立部分。
当装卸工件必须将钻模板取下时,则应采用可卸式钻模板。
装配费力,钻套位置精度低,尽量不采用此结构。
④悬挂式钻模板
这类钻模板多与组合机床或多轴箱联合使用。
4.扩孔
扩孔是用扩孔钻扩大工件上预制孔的孔径。
通常采用扩孔钻扩孔(车床或钻床)。
车床上扩孔一般作为粗加工,因此扩孔钻也可用普通麻花钻代用如:
加工直径Ф50mm的孔,先钻直径Ф25mm的孔,然后用直径Ф50mm的钻头将孔扩大。
当扩台阶孔和不通孔时,往往需要将孔底扩平,一般就将麻花钻磨成平头钻作为扩孔钻使用。
(1)扩孔钻
◆扩孔精度可达IT11~10,表面粗糙度为Ra12.5~6.3um,属于半精加工。
主要有高速钢和硬质合金扩孔钻两类。
标准扩孔钻一般有3—4条主切削刃。
有直柄、锥柄和套装三种形式。
(2)扩孔钻装夹
◆同麻花钻
(3)扩孔切削用量
◆扩孔余量(D-d),一般为(1/8)D。
扩孔的切削速度为钻孔的1/2,扩孔的进给量为钻孔的1.5—2倍。
(4)扩孔特点
◆扩孔钻与麻花钻相比,没有横刃,工作平稳,容屑槽小,切削刃多,刀体刚性好,工作中导向性好,故对于孔的位置误差有一定的校正能力,加工质量和生产率都比麻花钻高。
用途:
孔的最终加工或者是铰孔、磨孔前的预加工。
5、铰孔
用于未淬火中小直径孔的半精加工和精加工。
加工精度:
可达IT10~IT6级;表面粗糙度:
Ra1.6~0.4μm;切削速度低,加工余量少(只有0.1~0.5mm)用途:
加工圆柱孔、圆锥孔、通孔和盲孔。
(1)铰刀
定值刀具,切削速度低,加工余量少(一般只有0.1~0.5mm)使用的铰刀刀齿多、结构特殊(有切削和校正部分)、刚性好、精度高等。
用途:
加工圆柱孔、圆锥孔、通孔和盲孔。
铰孔分手铰和机铰。
◆手铰尺寸精度可达IT6级,表面粗糙度Ra为Ra0.8~0.4m。
◆手铰精度可达IT6级,Ra0.8~0.4m。
◆机铰生产率高,劳动强度小,适宜于大批大量生产。
机用铰刀手用铰刀
铰刀结构:
1)切削部分
机用铰刀的导锥-起切削作用;手动铰刀的导锥-便于引入预制孔的作用
切削锥:
切削作用
2)校准部分
圆柱部分:
导向、校准和修光
倒锥部分:
减少摩擦、防止孔径扩大
(2)铰刀的装夹
为了避免铰刀轴线或进给方向与机床回转轴线不一致,出现孔径扩大或“喇叭口”现象大于∮12mm的圆柱柄机铰刀,一般采用浮动套简装夹,浮动套筒锥柄再装入尾座套筒的锥孔内。
小于∮12mm机铰刀一般圆柱上无销孔,要用钻夹头装夹。
锥柄铰刀通过渡套筒插入车床尾座套筒的锥孔中。
也而可采用浮动夹头来装夹刀具。
(3)铰刀的切削用量
铰削加工余量少(一般只有0.1~0.5mm)。
铰孔的切削速度一般小于5m/min。
根据选定的切削速度和孔径大小调整车床主轴转速。
进给量可选大一些,因为铰刀有修光部分,铰钢件时,f=0.2~1.0mm/r,铰铸铁或有色金属时,进给量还可以再大一些。
背吃刀量ap是铰孔余量的一半。
(4)铰削的切削液
铰钢件孔一般加注乳化液,铰铸件孔加煤油或不加切削液。
(5)铰削工艺特点
1)合理选择底孔。
底孔(前道工序加工的孔)好坏,对铰孔质量影响很大。
底孔精度低,就不容易得到较高的铰孔精度。
对于精度要求高的孔,在精铰前应先经过扩孔、镗孔或粗铰等工序,使底孔误差减小,才能保证精铰质量。
2)合理使用铰刀。
铰刀是定尺寸精加工刀具,使用得合理与否,将直接影响铰孔的质量。
3)铰孔的精度和表面粗糙度主要不取决于机床的精度,而取决于铰刀的精度、铰刀的安装方式、加工余量、切削用量和切削液等条件。
讲授法
讲授法
讲授法
示范教学法
示范教学法
示范教学法
讲授法
示范教学法
讲授法
讲授法
(大屏幕投影)
播放各种加工视频让学生加深印象
(大屏幕投影)
让学生对比学习各种孔加工方案
(大屏幕投影,演示视频或动画)
各种钻床结构复杂,同学们掌握比较困难。
教师边讲解边视频演示,让同学们加深印象。
(大屏幕投影,演示视频或动画)
教师采用3D效果演示麻花钻结构,吸引学生眼球产生好奇感,勾起对学习的强烈欲望
(大屏幕投影,演示视频或动画)
教师可以通过实物展让学生对其有直观的认识。
(大屏幕投影,演示视频或动画)
教师可以通过动画展让学生对其有直观的认识。
(大屏幕投影,演示视频或动画)
教师可以通过动画展让学生对其有直观的认识。
(大屏幕投影,演示视频或动画)
教师可以通过动画展让学生对其有直观的认识。
5分钟
钻孔常见问题:
孔扩大。
原因:
1.钻头主切削刃不对称;
2.钻头未对准工件中心。
孔歪斜。
原因:
1.工件端面不平或与轴线不垂直;
2.尾座轴线与主轴轴线不同轴;
3.钻头刚性差,初钻时进给量过大;
4.钻头顶角不对称。
对课程内容进行总结,加深学生的印象。