钻孔扩孔锪孔加工工艺编程模板.docx

1、钻孔扩孔锪孔加工工艺编程模板64 钻孔、 扩孔、 锪孔加工工艺编程641 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0.120的麻花钻多为圆柱柄, 可装在钻夹头刀柄上(如图6-

2、4-1a所示)。直径为880 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。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; 与孔底相正确端部两曲面为主后刀面; 与孔壁相正确两条刃带为副后刀面。图6-4-2钻引正孔刀具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

3、深, 以便排屑和输送切削液。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所示刀具为常见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( 常常见G82循环加工引

4、正孔) 。3供应冷却液的钻头在实体材料上加工孔时, 钻头处于封闭的状态下进行切削, 传热、 散热困难, 为此, 一些钻削刀具设计成钻头切削部为耐高温的硬质合金, 而且钻头设计有一个或两个从刀柄通向切削点的孔, 供应冷却液, 钻头工作时, 压缩空气、 油或切削液要流入钻头。这种设计使得钻头在排屑的同时, 切削点和工作区域得到冷却。钻深孔时这种钻头特别有用。供应冷却液的钻头, 见图6-4-3(a)。4扁钻扁钻由于结构简单、 刚性好及制造成本低, 近年来在自动线及数控机床上也得到广泛应用。图6-4-3硬质合金刀尖钻头、 扁钻、 可转位硬质合金钻头整体式扁钻主要用于加工小尺寸的浅孔, 特别是加工0.0

5、3O.5mm的微孔。装配式扁钻, 见图6-4-3 (b), 由两部分组成: 扁钻刀杆和用镙钉安装到刀杆的扁钻刀片, 用于加工大尺寸的浅孔。一般来说, 当钻直径超过25mm的浅孔时, 扁钻要比麻花钻更具优势。因为标准装配式扁钻刀杆可适用于多种刀片直径, 扁钻上的磨损刀片能够重新磨刃, 也能够直接更换新刀片。扁钻刀片有齿槽结构, 起到断屑作用, 有利于切屑的排除。扁钻钻孔时弯曲较小, 因此加工出的孔精度会更高。扁钻往往经过一次进给就加工出孔, 不需要钻中心孔或经过多次钻孔来逐渐扩大孔尺寸。为合理地使用扁钻, 用扁钻钻孔时机床提供的扭矩要比用标准麻花钻钻孔时所用扭矩高50以上, 同时, 还需要提高工

6、艺系统刚度。大多数扁钻钻孔时, 需要有流向刀具的冷却液, 以便散热并排屑。因此, 扁钻一般需要有高压冷却系统。扁钻的钻孔深度受到一定的限制, 不适合用于较深孔的加工, 这是因为扁钻上没有用于排屑的镙旋槽。5可转位硬质合金钻头可转位硬质合金刀片钻头, 见图6-4-3 (c), 代表了CNC钻孔技术发展的最新成就。可转位硬质合金刀片钻头有时用来代替高速钢麻花钻, 其钻孔速度要比高速钢麻花钻的钻孔速度高很多, 适用于钻直径为1680mm的孔。可转位硬质合金刀片钻头具有扁钻的全部优点, 同时还能够更换(或换位)刀片。用这种钻头钻孔时的进给速度能够是麻花钻或扁钻的510倍。钻头的刚性很好, 可保证钻孔的

7、精度, 有易于排屑的容屑槽, 孔加工质量好, 表面粗糙度一般可达Ra6.33.2m。硬质合金刀片钻头需要较大的加工功率和流向刀具的高压冷却系统。硬质合金刀片还允许加工较硬的材料。用可转位硬质合金刀片钻头在实体工件上钻孔, 加工孔的长径比宜控制在41以内。2实体上钻孔加工特点、 方法在实体材料上加工孔时, 钻头是在半封闭的状态下进行切削的, 散热困难, 切削温度较高, 排屑又很困难。同时切削量大, 需要较大的钻削力, 钻孔容易产生振动, 容易造成钻头磨损。孔加工精度较低。在工件实体钻孔, 一般先加工孔口平面, 再加工孔, 刀具在加工过的平面上定位, 稳定可靠, 孔加工的编程数据容易确定, 并能减

8、小钻孔时轴线歪斜程度。在加工中心上, 用麻花钻钻削前, 要先打引正孔, 避免两切削刃上切削力不对称的影响, 防止钻孔偏斜。对钻削直径较大的孔和精度要求较高的孔, 宜先用较小的钻头钻孔至所需深度Z, 再用较大的钻头进行钻孔, 最后用所需直径的钻头进行加工, 以保证孔的精度。在进行较深的孔加工时, 特别要注意钻头的冷却和排屑问题, 一般利用深孔钻削循环指令G83进行编程, 能够工进一段后, 钻头快速退出工件进行排屑和冷却, 再工进, 再进行冷却断续进行加工。3选择钻削用量的原则 在实体上钻孔时, 背吃刀量由钻头直径所定, 因此只需选择切削速度和进给量。图6-4-2 (c)为钻削用量示意图。 对钻孔

9、生产率的影响, 切削速度和进给量是相同的; 对钻头寿命的影响切削速度比进给量大; 对孔的粗糙度的影响, 进给量比切削速度大。综合以上的影响因素, 钻孔时选择切削用量的基本原则是; 在保证表面粗糙度前提下, 在工艺系统强度和刚度的承受范围内, 尽量先选较大的进给量, 然后考虑刀具耐用度、 机床功率等因素选用较大的切削涑度。 切削深度的选择: 直径小于30mm的孔一次钻出; 直径为3080mm的孔可分为两次钻削, 先用(0.50.7)D的钻头钻底孔(D为要求的孔径), 然后用直径为D的钻头将孔扩大。这样可减小切削深度, 减小工艺系统轴向受力, 并有利于提高钻孔加工质量。 进给量的选择: 孔的精度要

10、求较高和粗糙度值要求较小时, 应取较小的进给量; 钻孔较深、 钻头较长、 刚度和强度较差时, 也应取较小的进给量。 钻削速度的选择: 当钻头的直径和进给量确定后, 钻削速度应按钻头的寿命选取合理的数值, 孔深较大时, 钻削条件差, 应取较小的切削速度。高速钢麻花钻的进给量选用可参考表6-4-1; 高速钢麻花钻的切削速度选用可参考表6-4-2。表6-4-1 高速钢麻花钻的推荐进给量钻头直径钢 bMPa铸 铁HB900以下90011001100以上170进给量 r进给量 r20.0250.050.02O.04O.0150.0340.0450.090.04O.070.0250.0560.0800.1

11、6O.0550.110.0450.0980.100.200.07O.14O.060.12100.120.25O.100.19O.080.150.250.450.200.35120.140.28O.110.210.09O.170.300.500.200.3516O.170.34O.130.25O.100.200.350.60O.250.40200.20O.390.150.290.120.230.400.700.250.40230.450.800.300.45240.220.430.160.320.130.26260.500.850.350.5028O.240.49O.170.34O.140.28

12、290.50O.900.400.60300.250.50O.180.360.150.3035O.270.540.200.40O.160.32表6-4-2 高速钢麻花钻的推荐切削速度加工材料硬 度HB切削速度v m/s (m/min)低碳钢1001251251751752250.45(27)0.40(24)0.35(21)中、 高碳钢1251751752252252752753250.37(22)0.33(20)0.25(15)0.20(12)合金钢1752252252752753253253750.30(18)0.25(15)0.20(12)0.17(10)高速钢2002500.22(13)灰

13、铸铁1001401401901902202202602603200.55(33)0.45(27)0.35(21)0.25(15)0.15(9)铝合金、 镁合金1.251.50(7590)铜合金0.330.80(2048)4钻孔时的冷却和润滑钻孔时, 由于加工材料和加工要求不一, 所用切削液的种类和作用也不一样。 钻孔一般属于粗加工, 又是半封闭状态加工, 摩擦严重, 散热困难, 加切削液的目的应以冷却为主。 在高强度材料上钻孔时, 因钻头前刀面要承受较大的压力, 要求润滑膜有足够的强度, 以减少摩擦和钻削阻力。因此, 可在切削液中增加硫、 二硫化钼等成分, 如硫化切削油。 在塑性、 韧性较大的

14、材料上钻孔, 要求加强润滑作用, 在切削液中可加入适当的动物油和矿物油。 孔的精度要求较高和表面粗糙度值要求很小时, 应选用主要起润滑作用的切削液。642扩孔加工用扩孔工具(如扩孔钻)扩大工件铸造孔和预钻孔孔径的加工方法称为扩孔。用扩孔钻扩孔, 能够是为铰孔作准备, 也能够是精度要求不高孔加工的最终工序。钻孔后进行扩孔, 能够校正孔的轴线偏差, 使其获得较正确的几何形状与较小的表面粗糙度值。扩孔的加工经济精度等级为IT10IT11, 表面粗糙度Ra值为6.33.2m。1用麻花钻扩孔如果孔径较大或孔面有一定的表面质量要求, 孔不能用麻花钻在实体上一次钻出, 常见直径较小的麻花钻预钻一孔, 然后用

15、修磨的大直径麻花钻进行扩孔。由于扩孔时避免了麻花钻横刃切削的不良影响, 扩孔时可适当提高切削用量, 同时, 由于吃刀量的减小, 使切屑容易排出, 孔的粗糙度可减小。用麻花钻扩孔时, 扩孔前的钻孔直径为所扩孔径的5070, 扩孔时的切削速度约为钻孔的12, 进给量为钻孔的1.52倍。2用扩孔钻扩孔为提高扩孔的加工精度, 预钻孔后, 在不改变工件与机床主轴相互位置的情况下, 换上专用扩孔钻进行扩孔。这样可使扩孔钻的轴心线与已钻孔的中心线重合, 使切削平稳, 保证加工质量。扩孔钻对已有的孔进行再加工时, 其加工质量及效率优于麻花钻。图6-4-4扩孔钻专用扩孔钻一般有34个切削刃, 主切削刃短, 刀体

16、的强度和刚度好, 导向性好, 切削平稳。扩孔钻刀体上的容屑空间可通畅地排屑, 因此能够扩盲孔。对于在原铸孔、 锻孔上进行扩孔, 为提高质量, 可先用镗刀镗出一段直径与扩孔钻相同的导向孔, 然后再进行扩孔。这样可使扩孔钻在一开始进行扩孔时就有较好的导向, 而不会随原有不正确的孔偏斜。扩孔钻的结构有高速钢整体式, 见图6-4-4(a); 镶齿套式, 见图6-4-4 (b); 镶硬质合金套式, 见图6-4-4 (c)。3扩孔的余量与切削用量扩孔的余量一般为孔径的18左右, 对于小于25 mm的孔, 扩孔余量为13 mm、 较大的孔为39 mm。扩孔时的进给量大小主要受表面质量要求限制, 切削速度受刀

17、具耐用度的限制。图6-4-5 锪钻的加工643 锪孔加工锪钻它是用来加工各种沉头孔和锪平孔口端面的。锪钻一般经过其定位导向结构( 如, 导向柱) 来保证被锪的孔或端面与原有孔的同轴度或垂直度要求。1锪钻简介锪钻一般分柱形锪钻、 锥形锪钻和端面锪钻三种。 柱形锪钻锪圆柱形埋头孔的锪钻称为柱形锪钻, 其结构如图6-4-5a所示。柱形锪钻起主要切削作用的是端面刀刃, 螺旋槽的斜角就是它的前角(0=0= 15), 后角0=8。锪钻前端有导柱, 导柱直径与工件已有孔为紧密的间隙配合, 以保证良好的定心和导向。一般导柱是可拆的, 也能够把导柱和锪钻做成一体。 锥形锪钻锪锥形埋头孔的锪钻称为锥形锪钻, 其结

18、构如图6-4-5b所示。锥形锪钻的锥角按工件锥形埋头孔的要求不同, 有60、 75、 90、 120四种, 其中90的用得最多。锥形锪钻直径在1260mm之间, 齿数为412个, 前角0=0, 后角0=68。为了改进钻尖处的容屑条件, 每隔一齿将刀刃切去一块。 端面锪钻专门用来锪平孔口端面的锪钻称为端面锪钻, 如图6-4-5c所示。其端面刀齿为切削刃, 前端导柱用来导向定心, 以保证孔端面与孔中心线的垂直度。2锪孔工作要点锪孔时存在的主要问题是所锪的端面或锥面出现振痕。锪孔时应注意以下事项: 锪孔时, 进给量为钻孔的23倍, 切削速度为钻孔的1/3l2。尽量选用较短的钻头来改磨锪钻, 并注意修

19、磨前面, 减小前角, 以防止扎刀和振动。还应选用较小后角, 防止多角形。锪钢件时, 因切削热量大, 应在导柱和切削表面加切削液。精锪时, 往往用较小的主轴的转速来锪孔, 以减少振动而获得光滑表面。高速钢、 硬质合金锪钻切削用量选用可参考表6-4-3。表6-4-3 高速钢、 硬质合金锪钻切削用量选用参考材料高速钢锪钻硬质合金锪钻进给量( mm/r) 切削速度( m/s)进给量( mm/r) 切削速度( m/s)铝黄铜软铸铁软钢金合钢及工具钢0.130.380.130.250.130.180.080.130.080.132.04.080.751.500.620.72O.380.430.200.40

20、0.150.30O.15O.300.150.300.100.200.100.202.504.082.03.501.501.781.251.500.921.0644 孔加工工艺编程实例1工件孔加工要求分析材料: 45#钢, 正火处理图6-4-6需要孔切削加工的工件图样如图6-4-6零件, 毛坯尺寸: 1208040, 材料为 45钢, 正火处理, 已完成12080侧面轮廓、 底平面、 上表面、 台阶及椭长圆轮廓加工, 现需要加工: 钻削加工412, 保证尺寸公差IT11, 并有如图所示的孔距位置精度要求, 表面质量达到Ra6.3的要求, 孔口面有C1.5的倒角; 钻削加工16H10的通孔加工,

21、孔面达到Ra3.2的表面质量要求, 并在此基础上加工。24深10的沉头孔。2加工方法分析 通孔412及孔口倒角加工分析: 由于412的孔尺寸公差IT11, 表面Ra6.3的要求, 用先打引正孔钻头钻孔加工方法就能够了, 加工步骤及刀具选择如下: 1 引正孔: 18钻尖为90的点钻打引正孔, 并完成孔口倒角; 用G82孔加工循环。2 钻孔: 412麻花钻头钻通孔, 用G81孔加工循环。 通孔16H10的通孔及24沉头孔加工工艺分析: 16的通孔加工, 有H10尺寸精度、 表面Ra6.3的要求, 24沉头孔为一般加工要求, 选择加工过程: 18钻尖为90的点钻打引正孔12麻花钻头钻通孔16扩孔钻扩

22、孔24锪孔钻加工沉头孔。钻引正孔、 锪孔钻加工沉头孔用G82孔加工循环, 12麻花钻头钻通孔、 16扩孔钻扩孔用G81孔加工循环。3切削用量的计算零件材料为45钢。 T01为18钻尖为90的点钻, 刀具材料高速钢, 进给量0.10mm/r, 切削速度v=20m/min , 则, 主轴转速S=318v/D=3182018350r/min; 进给速度F=Sf=3500.1=35mm/min T02为直径12mm麻花钻头, 刀具材料高速钢, 进给量0.1mm/r, 切削速度v=20m/min则, S=3182012550r/min; F=Sf=5500.1=55mm/min T03为直径16mm扩孔

23、钻, 刀具材料高速钢, 进给量0.2mm/r, 切削速度v=15m/min则, S=3181516300r/min; F=Sf=3000.2=60mm/min。 T04为24锪孔钻, 刀具材料高速钢, 进给量0.2mm/r, 切削速度v=15m/min则, S=3181524200r/min; F=Sf=2000.2=40mm/mi。以上工艺总结成工序卡, 见表6-4-4表6-4-4孔加工工序卡顺序加工内容刀具号刀具规格主轴转速(r/min)进给速度(mm/min)补偿号1引正孔T118钻尖为90的点钻35035H012钻512孔T2直径12mm麻花钻头55055H023扩16mm的孔T3直径

24、16mm扩孔钻30060H034锪24mm的孔T424锪孔钻刀20040H044工件坐标系及坐标值: 工件长、 宽向设计基准分别在左右、 前后的对称面, 设定X、 Y向工件零点在工件对称中心, Z向零点设在距底面40上表面。工件坐标系如图6-4-6设定。各孔X、 Y位置直角坐标如下: 孔号12345直角坐标X=33Y=30X=-33Y=30X=-33Y=-30X=33Y=-30X0Y0孔加工循环的高度值选择( 以下Z值为相对工件Z0的绝对值) 各刀初始平面高度: 上表面上方50。Z向R面高度: 孔口表面上方5。孔底高度: 18钻尖为90的点钻, 钻削深度: Z=101.5-6=17.5使用12

25、的标准麻花钻加工通孔, 深度为Z40。如果考虑11801200的刀尖角, 就需要在指定深度上加上0.3124, Z向深度为: Z=404=44。( 0.3是比tan300/2稍大的经验系数) 扩16孔钻深至Z-45; 锪孔深度: Z-10。5孔加工程序填写加工程序编制如下: O6401 ; ( 程序号) (T0118mm直径的点钻900)G21 G17 G40 G80 T01; T01 M06; G90 G54 G00 X0Y0 S350 M03 T02; G43 Z50.0 H01 M08; G99 G82 R5.0 Z-8.0 P100 F35; G98 R-5 Z-17.5 M98 P6

26、402; G80 Z50.0 M09; G49 G28 M05; M01; (T0212mm直径钻头)T02 M06; G90 G54 G00 X0 Y0 S550 M03 T03; G43 Z50.0 H02 M08; G99 G81R5.0 Z-45.0 P100 F55; G98 R-5 M98 P6402; G80 Z50.0 M09; G49 G28 M05; M01 (T03直径16mm扩孔钻)T03 M06; S300 M03; G90 G54 G00 X0 Y0 T04; G43 Z50.0 H03 M08; G99 G81 R5 Z-45 F60 ; G80 Z50.0 M09; G49 G28 M05; M01 (T0424锪孔钻)T04 M06G90 G54 G00 X0 Y0 S200 M03; G43 Z50.0 H04 M08; G99 G82 R5 Z-10.0 P1000 F40; G80 Z50.0 M09; G49 G28 M05; M30; O6402; (1#、 2#、 3#、 4#孔的点定位子程序)G90 X33 Y30; X-33 Y30; X-33 Y-30; X33 Y-30; M99