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。
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