孔套类零件的编程车削

任务7　孔套类零件的编程车削

任务内容

●识读内孔测量量具。

●钻孔。

●掌握G00，G01，G80，G71车孔的编程方法。

●车平底孔和内沟槽。

●孔径的测量。

目的和要求

▲认识内孔测量工具及其种类。

▲掌握和熟悉钻孔刀具、钻孔方法以及麻花钻的刃磨。

▲熟悉和掌握车削各种内孔的方法。

▲了解平底孔和内沟槽的加工方法。

▲掌握内孔的测量方法。

项目一　钻　孔

实训目的和要求

▲掌握麻花钻的选用及使用麻花钻钻孔的方法。

▲了解钻孔时产生废品的原因及预防方法。

▲遵守操作规程，养成文明操作、安全操作的良好习惯。

实训准备

续表

实训任务

如图7-1-1所示通孔，利用数控机床进行实际零件的钻孔加工。

图7-1-1　钻孔练习

相关知识

一、麻花钻

按照麻花钻的装夹方式可分为直柄麻花钻（图7-1-2）和锥柄麻花钻（图7-1-3）两种。

图7-1-2　直柄麻花钻

图7-1-3　锥柄麻花钻

按照麻花钻的材质不同可以分为高速钢麻花钻和硬质合金麻花钻两种。高速钢麻花钻塑性比较好，但不耐高温，使用时一般要加冷却液，不适合高速加工；硬质合金麻花钻适用加工各种材料，且耐高温，不需要浇注冷却液，但容易损坏。

1.麻花钻的几何形状

1）麻花钻的组成

麻花钻的组成如图7-1-4所示。

①柄部。钻头的夹持部位，装夹时起定心作用，切削时起传递扭矩的作用。

②颈部。颈部是柄部和工作部分的连接部分，通常在上面标注商标、直径、材料牌号等。

③工作部分。工作部分是钻头的主要组成部分，由切削部分和导向部分组成，起切削和导向作用。

图7-1-4　麻花钻的组成

2）麻花钻组成部分的几何形状

麻花钻组成部分的几何形状如图7-1-5所示。

图7-1-5　麻花钻

①螺旋槽。钻头工作部分有两条螺旋槽，作用是构成切削刃，排除切削和通入切削液。

②螺旋角。螺旋槽上最外缘螺旋线与轴线的夹角，由于同一钻头的螺旋槽导程相同，所以不同直径处的螺旋角不同，越接近中心，螺旋角越小。标准麻花钻的螺旋角为18°～30°。

③前刀面。指切削部分的螺旋槽面，切屑由此排出。

④主后刀面。指螺旋圆锥面，即与工件过渡表面相对的表面。

⑤主切削刃。是前刀面和主后刀面的交线，担负主要的切削工作。

⑥顶角。钻头两主切削刃之间的夹角，标准麻花钻的顶角为118°。当麻花钻顶角为118°时，两主切削刃为直线，如图7-1-6所示；顶角大于118°时，两主切削刃为凹曲线，如图7-1-7所示；顶角小于118°时，两主切削刃为凸曲线，如图7-1-8所示。顶角大，主切削刃短，定心差，孔径易扩大。当顶角大时，前角也增大，切削省力。当顶角小时，前角也减小，切削费力。

⑦前角。主切削刃上任一点的前角是过该点的基面与前刀面之间的夹角。

⑧后角。主切削刃上任一点的后角是过该点的切削平面与主后刀面之间的夹角。

⑨横刃斜角。在垂直于钻头的端面投影中，横刃与主切削刃所夹的锐角就是横刃斜角。标准麻花钻的横刃斜角一般为55°。

⑩棱边。棱边是麻花钻的导向部分，也称为韧带。为了减小切削过程中棱边与孔壁的摩擦，导向部分的外径磨有倒锥。

图7-1-6　顶角等于118°

图7-1-7　顶角大于118°

图7-1-8　顶角小于118°

2.麻花钻的刃磨要求

①麻花钻的两条主切削刃应该对称，即两条主切削刃距钻头轴线成相同角度，并且长度相等。

②横刃斜角为55°。

3.麻花钻刃磨对钻孔质量的影响

1）麻花钻顶角不对称

当顶角不对称时，只有一个切削刃切削，而另一个刃不起作用，两边受力不平衡，会使钻出的孔扩大或倾斜，如图7-1-9所示。

2）麻花钻顶角对称但切削长度不等

当切削刃长度不等时，钻头工作中心会产生移动，使钻出的孔扩大，如图7-1-10所示。

图7-1-9　顶角不对称

图7-1-10　切削刃长度不等

图7-1-11　既不对称也不相等

3）顶角既不对称也不相等

钻出的孔不仅孔径扩大，而且还会产生阶台，如图7-1-11所示。

4.麻花钻的刃磨

麻花钻是最常用的钻孔工具。结构虽简单，但要把它真正刃磨好，也不是一件轻松容易的事。麻花钻的刃磨关键在于掌握好刃磨的方法和技巧。

①麻花钻刃磨前，钻头主切削刃应放置在砂轮中心水平位置或稍高一些，钻头中心线与砂轮外侧表面在水平面内的夹角等于顶角的一半，同时钻尾向下倾斜。

②钻头刃磨时用右手握住钻头前端作支点，左手握钻尾，以钻头前端支点为圆心，钻尾作上下摆动，并略带旋转，但不能转动过多或上下摆动太大，以防磨出副后角，或把另一侧主切削刃磨掉。特别是刃磨小麻花钻时更应该注意。

③当一个主切削刃磨完以后，把钻头转过180°，刃磨另一条主切削刃，人和手要保持原来的位置和姿势，这样容易达到两主切削刃对称。

④当钻头直径较大，横刃较长时，为了使钻头定心容易，刃口锋利，减小切削阻力，可以修磨前刀面与横刃来改变切削性能，钻头的刃磨步骤如图7-1-12所示。

图7-1-12　麻花钻的刃磨步骤

5.麻花钻的优缺点

1）优点

①钻削时是双刃同时切削，切削平衡，不易产生振动。

②钻头上有两条螺旋线棱边，钻孔时导向作用较好，轴心线不易歪斜。

③钻头工作部分长，所以使用寿命较长。

2）缺点

麻花钻的缺点由其结构特点决定。

①切削刃强度差，切削挤压严重。

②排屑不顺利，切削液很难进入切削区。

③轴向切削力大，定心差。

④产生热量多，磨损快。

二、钻孔的方法

1.在车床上安装麻花钻

1）用钻夹头安装

这种装夹方法适用于安装直柄麻花钻。将钻头用钥匙装于钻夹头上，然后再将钻夹头锥柄插入车床尾座套筒内即可，如图7-1-13所示。

图7-1-13　装夹钻头

2）用莫氏锥套安装

当锥柄钻头的锥柄号码与车床尾座的锥孔号码相符时，锥柄麻花钻可以直接插入车床尾座套筒内。但是，如果二者的号码不相同，就得使用莫氏锥柄变径套过渡，如图7-1-14所示。

图7-1-14　变径套装夹钻头

从变径套上取下钻头时，一般要使用专用的楔铁从钻套尾端的腰形孔中插入，用力敲击楔铁，钻头就会被挤出，如图7-1-15所示。

3）用V形铁安装

这种方法是将钻头安装在刀架上，不使用车床尾座安装。只要用两块V形槽铁把钻头（直柄钻头）安装在刀架上，高低对准中心，钻头的轴线与车床主轴轴线重合，就可以用自动进给进行钻孔，如图7-1-16所示。

图7-1-15　拆卸锥柄钻头

图7-1-16　用V形铁装夹钻头

2.钻孔的步骤

①根据要钻孔径的大小选择不同规格的钻头，并安装在车床上。

②钻孔前，必须将端面车平，不能留有凸头，否则钻头不易定心，容易折断钻头。钻孔步骤如图7-1-17所示。

③钻头刚刚接触工件端面时，钻头不能左右摇摆。其方法可用挡铁安装在刀架上，用挡铁挟正钻尖部位，待钻尖钻入工件内不晃动时，再把挡铁退开进行钻削加工，如图7-1-18所示。当工件将要钻通时，进给速度要放慢，否则会由于切削热积聚而烧坏钻头，甚至把钻头卡死在工件孔内。

④钻小孔时，主轴转速要高，并最好先用中心钻引孔定心，避免将孔钻偏。

⑤钻深孔时，切屑不易排出，要经常将钻头退出冷却并清除切屑。

⑥钻削钢件时，应浇注切削液，使钻头冷却；钻铸铁时一般不用切削液。

3.钻孔的质量分析

钻孔时，产生的废品主要是孔歪斜和孔过大，产生原因及预防措施见表7-1-1所示。

表7-1-1　钻孔时产生废品的原因及预防措施

续表

图7-1-17　钻孔步骤

图7-1-18　用挡铁支顶钻孔

项目实施

（1）指导教师讲解钻削方法；

（2）指导教师示范麻花钻的安装方法；

（3）指导教师示范钻削方法；

（4）学生完成通孔的钻削；

（5）学生完成零件的车削，尺寸经自测、小组评测后由指导教师检测并记录；

（6）学生填写实训报告；

（7）指导教师根据学生实训情况作出评价。

实训注意事项

（1）要求学生注意切削转速及进给速度的合理选择。

（2）钻孔起钻时进给量要小，待钻头的切削部分全部进入工件后才能以正常进给量钻削。

（3）当钻头要钻穿时，由于横刃先穿出，纵向阻力大减，此时进给量一定要小，否则钻头易被工件卡死，造成钻头锥柄打滑或损坏钻头。

（4）钻小孔、深孔时，由于切屑不易排出，应经常退出钻头排屑，否则易折断钻头或卡死钻头。

（5）钻钢件时，应加注冷却液，以防钻头发热退火。

（6）钻小孔时，转速要快些，否则因钻削抗力大而产生孔歪斜或折断钻头。

任务评价

项目二　套类零件的加工

实训目的和要求

▲掌握内孔车刀的装夹方法。

▲了解内孔车刀几何角与刃磨方法。

▲掌握内孔的测量工具及测量方法。

实训准备

实训任务

图7-2-1所示为套类零件。

图7-2-1　套类零件

分析零件图，确定加工工艺

①夹持工件外圆，伸出长度约20，找正，车端面。

②粗车外圆至φ43，阶台长度为18。

③调头，夹持φ43，阶台抵卡爪，找正。

④粗、精车端面，控制总长为29。

⑤钻通孔φ19。

⑥粗、精车外圆至φ49±0.03，粗、精车内孔尺寸，倒角C1和C1.5。

⑦调头，夹持外圆φ49±0.03，夹持长度约8，找正；车端面控制总长28±0.08，车外圆、阶台长度18至尺寸要求。

⑧倒角C1，C1.5。

⑨检查尺寸，拆下工件。

相关知识

一、内孔车刀

1.内孔车刀的种类

根据不同的加工情况，内孔车刀分为通孔车刀（图7-2-2（a））和不通孔车刀（图7-2-2 （b））两种。

图7-2-2　内孔车刀

2.内孔车刀的刃磨

1）通孔车刀的几何角度

通孔车刀的几何角度如图7-2-3所示。

图7-2-3　通孔车刀的几何角度

2）通孔车刀的刃磨步骤

通孔车刀的刃磨步骤如图7-2-4所示。

图7-2-4　通孔车刀刃磨步骤

①选氧化铝砂轮粗磨三个刀面。

②先粗磨车刀的主偏角，主偏角的角度一般保证在60°～75°。在磨主后刀面的同时，使主切削刃略高于砂轮的水平面，磨出主后角为8°～12°。

③粗磨副偏角，副偏角一般取3°～6°，同时把副后角8°～12°也一起磨出来。

④主偏角和副偏角刃磨好后磨断屑槽，断屑槽在砂轮的轮边上刃磨，磨的时候断屑槽不能太宽、太深，否则会排屑不畅或刀头强度不够。

⑤为了使主后刀面不与内孔表面擦碰，必要时可以磨出两个后刀面。

⑥精磨三个刀面，使主切削刃锋利，断屑槽均匀、光滑圆润。

⑦磨刀尖过渡刃，增大刀尖强度。

3）不通孔车刀的几何角度

不通孔车刀的几何角度如图7-2-5所示。

图7-2-5　不通孔车刀的几何角度

4）不通孔车刀的刃磨步骤

不通孔车刀与通孔车刀的刃磨差不多，只是主偏角要大于90°，即κr为92°～95°，刃磨步骤不详细介绍，参照图7-2-4通孔车刀的刃磨步骤即可。

二、内孔车刀的装夹

内孔车刀装夹得正确与否，直接影响到车削情况与孔的精度，内孔车刀装夹时一定要注意以下几点：

①装夹内孔车刀时，刀尖应与工件中心等高或稍高于工件中心。如果刀尖低于主轴中心，由于切削力的作用，容易将刀杆压低而产生扎刀现象，并可能造成孔径扩大。

②刀头伸出刀架不宜过长。一般比孔深长3～5 mm就可以了，以增加刀杆的强度。

③刀杆轴线要与工件轴线平行，否则刀杆易碰到内孔表面，如图7-2-6所示。

图7-2-6　内孔车刀的装夹要求

三、通孔和阶台孔的孔径测量工具

根据孔径的大小和测量精度的不同，选择不同的测量量具。

1.游标卡尺

常用的游标卡尺分为两用游标卡尺（图7-2-7）、双面游标卡尺（图7-2-8）、带表游标卡尺（图7-2-9）和数显游标卡尺（图7-2-10）等。根据测量范围的不同一般分为：0～150 mm，0～200 mm，0～300 mm，0～500 mm等不同大小的规格。

图7-2-7　两用游标卡尺

图7-2-8　双面游标卡尺

图7-2-9　带表游标卡尺

图7-2-10　数显游标卡尺

2.光滑塞规

当零件孔径相对较小，测量精度要求较高，成批量生产中，为了测量方便，通常用光滑塞规测量孔径。塞规由通端、止端和手柄组成。通端的直径等于孔的最小极限尺寸，止端的尺寸等于孔的最大极限尺寸。为了使塞规的通端和止端在使用时有所区别，通常通端要比止端长一些，或者通端用字母“T”表示，而止端用字母“Z”表示，如图7-2-11所示。

3.内测千分尺（两爪式）

内测千分尺的测量精度为0.01 mm，按测量范围一般分为5～25 mm，10～50 mm等不同的规格。这种千分尺刻线方向与外径千分尺相反，当顺时针旋转微分筒时，活动爪向右移动，测量值增大，如图7-2-12所示。

图7-2-11　光滑塞规

图7-2-12　内测千分尺（两爪式）

4.接杆式内径千分尺

接杆式内径千分尺由一组量杆、微分筒和固定量栓组成，根据孔径大小的不同选择不同的量杆长度与微分筒、量栓组成千分尺进行量测。其测量范围一般为50～500 mm，如图7-2-13所示。

5.三爪式内径千分尺

三爪式内径千分尺是利用螺旋副原理通过旋转塔形阿基米德螺旋体或移动锥体使三个测量爪作径向位移，使其与被测内孔接触，对内孔尺寸进行读数的内径千分尺。三爪式内径千分尺测量面为硬质合金表面，确保其耐磨性，可以接近盲孔底端进行测量。如图7-2-14所示。

图7-2-13　接杆式内径千分尺

图7-2-14　三爪式内径千分尺

6.内径百分表

内径百分表是将百分表装夹在测架1上，触头6通过摆动块7，杆3将测量值1∶1地传递给百分表。可根据孔径大小的不同更换固定测量头5。内径百分表主要用于精度要求较高且较深的孔的测量。其结构原理如图7-2-15所示。

图7-2-15　内径百分表

1—测架；2—弹簧；3—杆；4—定心器；5—测量头；6—触头；7—摆动块

项目实施

（1）指导教师讲解内孔车削编程方法；

（2）指导教师示内孔车刀的安装方法；

（3）指导教师示范内孔车削方法；

（4）学生完成套类零件的车削；

（5）尺寸经自测、小组评测后由指导教师检测并记录；

（6）学生填写实训报告；

（7）指导教师根据学生实训情况作出评价。

实训注意事项

（1）车刀选择时刀杆横截面尽量大，刀头伸出长度尽量短，以增强刀杆刚性。

（2）车刀装刀后应将刀头摇进孔内，看刀杆是否会与工件内壁产生擦碰。

（3）在车削过程中发生“振刀”现象，如果不是因为刀具、机床原因时，可适当降低主轴转速。

（4）精车内孔时，应保持主切削刃锋利，否则容易发生“让刀”现象，产生锥度孔。

（5）车小孔时，应注意排屑问题，否则会由于切屑阻塞而造成车刀严重“扎刀”将内孔车废。

（6）由于不便于观察，车削通孔时一定要注意车刀与工件内壁车削时发出的声音与振动，判断内孔是否车通。

（7）车阶台孔时，要求阶台平面与内孔圆柱面相交处清根，防止出现凹坑和小阶台。

任务评价

项目三　内沟槽的加工

实训目的和要求

▲了解内沟槽的种类与作用。

▲了解内沟槽车刀的几何角度和刃磨方法。

▲掌握内沟槽的加工方法。

▲掌握内沟槽的测量工具及测量方法。

实训准备

实训任务

图7-3-1所示为内沟槽的加工图。

图7-3-1　内沟槽的加工

分析零件图，确定加工工艺

①夹持外圆，伸出长度约20，找正。

②车端面，车外圆至尺寸φ48，长度使车刀尽量贴近卡爪，倒角C1。

③调头，夹持φ48外圆，长度约15，找正。车端面，控制总长尺寸30，车削外圆尺寸至φ48并接刀。

④钻通孔φ22，深度不长于20。

⑤粗车内孔直径至φ21.5，底平面深度为19.5；精车内孔尺寸至尺寸要求，深度至尺寸。

⑥车内沟槽5×2至尺寸要求。

⑦孔口倒角C1。

⑧检测尺寸，拆下工件。

相关知识

一、内沟槽的基本知识

1.内沟槽的种类与作用

常见内沟槽如图7-3-2所示。图7-3-2（a）为梯形槽和退刀槽，梯形槽内嵌入密封圈等以防尘或防油溢出；图7-3-2（b）为较长内沟槽，这种沟槽内可储存润滑油等；图7-3-2（c）为各种阀中的内沟槽，其作用是通气、通油、轴向定位等。

图7-3-2　内沟槽

2.内沟槽车刀的几何角度与刃磨要求

1）内沟槽车刀的几何角度（图7-3-3）

图7-3-3　内沟槽刀几何角度

2）内沟槽刀的刃磨要求

①内沟槽与轴心线垂直，因此要求内沟槽车刀刀头应与车刀刀杆垂直。

②车刀两侧切削刃应与主切削刃对称，有利于切削与槽形正确。

③刃磨方法与内孔车刀相同，只是几何角度有所变化。

二、内沟槽孔径的测量量具

1.弹簧内卡钳

用弹簧内卡钳（图7-3-4）测量时，先将弹簧内卡钳收缩，放入内沟槽直径内，然后将内卡钳收缩取出，恢复到原来的尺寸，再用游标卡尺或外径千分尺测出内卡钳的张开距离，就是内沟槽直径。

图7-3-4　弹簧内卡钳

图7-3-5　弯脚游标卡尺

2.弯脚游标卡尺

弯脚游标卡尺如图7-3-5所示，当内沟槽直径较大时，用弯脚游标卡尺测量，此时内沟槽直径应等于卡脚尺寸和游标卡尺读数之和。

项目实施

（1）指导教师讲解内孔与内沟槽的车削编程方法；

（2）指导教师示范内沟槽车刀的安装方法；

（3）指导教师示范内沟槽车削方法；

（4）学生完成内沟槽零件的车削；

（5）尺寸经自测、小组评测后由指导教师检测并记录；

（6）学生填写实训报告；

（7）指导教师根据学生实训情况作出评价。

实训注意事项

（1）刀尖应严格对准工件中心，否则底平面将无法车平。

（2）车刀纵向切削接近底平面时应停止自动进给，用双手缓慢进给，以防止碰撞底平面。

（3）由于不便于观察，车底平面时可以通过手感和听觉来判断切削情况。

（4）控制内沟槽之间的距离时应选定统一的测量基准。

任务评价

项目四　内螺纹的加工

实训目的和要求

▲了解三角螺纹内螺纹车刀的刃磨。

▲掌握内螺纹车刀的安装。

▲掌握内螺纹车刀的编程加工方法。

实训准备

续表

实训任务

图7-4-1所示为螺纹套的车削。

图7-4-1　螺纹套的车削

分析零件图，确定加工工艺

①夹持外圆，伸出长度约18，找正。

②车端面，车外圆至尺寸φ34，长度使车刀尽量贴近卡爪，倒角C1。

③调头，夹持φ34外圆，长度约15，找正。车端面，控制总长尺寸26，车削外圆尺寸至φ38，φ34。

④钻通孔φ18。

⑤粗车内孔直径至φ20.5，车螺纹底径；精车φ20内孔尺寸至尺寸要求。

⑥车内沟槽4×φ24至尺寸要求。

⑦孔口倒角C1.5。

⑧车M24×1.5螺纹。

⑨检测尺寸，拆下工件。

相关知识

一、三角形内螺纹车刀的几何角度与刃磨

三角形内螺纹车刀的几何角度与外螺纹车刀的几何角度基本相同，磨刀时也一定要考虑到两侧后刀面受到螺纹升角与螺纹面的影响，其后角角度适当大些，必要时应磨出两个后角。两条主切削刃的角平分线应尽量垂直于刀体轴心线。

1.三角形内螺纹车刀的几何角度（图7-4-2）

图7-4-2　三角形内螺纹车刀

2.硬质合金三角形内螺纹车刀的刃磨步骤（图7-4-3）

图7-4-3　三角形内螺纹车刀的刃磨过程

二、三角形内螺纹车刀的选择

三角形内螺纹按形状结构分为通孔螺纹、阶台孔螺纹、盲孔螺纹等，如图7-4-4所示。其车刀分为通孔螺纹车刀和盲孔螺纹车刀，如图7-4-5所示。一般来说，盲孔螺纹车刀可以加工通孔螺纹。车削内螺纹时，为了提高刀杆刚性，在保证切屑能顺利排出的同时尽量增大刀杆的横截面积，但要注意车刀退刀时不要碰伤内螺纹牙底。

图7-4-4　内螺纹形状

图7-4-5　内螺纹车刀

三、三角形内螺纹车刀的安装

①内螺纹车刀的安装方法与安装三角形外螺纹车刀基本相同，如图7-4-6所示。

图7-4-6　内螺纹车刀的对刀方法

②对刀后将车刀刀头摇进孔内，让刀尖与内孔表面保持约2 mm的距离，然后缓慢摇动大拖板，注意观察刀杆与螺纹底孔是否产生干涉现象（盲孔或阶台孔时还要注意避免刀头与孔底相碰撞而损坏车刀），即要求车刀刀体轴心线尽量与工件中心线平行，如图7-4-7所示。

图7-4-7　内螺纹车刀刀杆与工件轴心线的位置关系

③在满足内螺纹长度，保证能顺利退刀的情况下，刀头伸出刀架的长度越短越好。

项目实施

（1）指导教师讲解内螺纹的车削编程方法；

（2）指导教师示范内螺纹车刀的安装方法；

（3）指导教师示范内螺纹车削方法；

（4）学生完成零件的车削；

（5）尺寸经自测、小组评测后由指导教师检测并记录；

（6）学生填写实训报告；

（7）指导教师根据学生实训情况作出评价。

实训注意事项

（1）仔细分辨车刀与工件车削时摩擦发出的声音是否有变化，螺纹车通后或车至退刀槽时噪声明显减小，以此判断螺纹长度是否车够。

（2）车削内螺纹时切削用量的选择要比车外螺纹时稍小些。

（3）部分难加工材料在车削时可以加注切削液。

（4）中滑板退刀不能与孔壁产生干涉现象。

（5）车削过程中，如果发生“让刀”现象，应分析原因并及时换刀。

任务评价