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任务一 钻、扩、铰加工 【能力目标】 具有孔结构加工工艺分析及编程能力，能根据零件的孔结构特点合理设计加工方案，编制加工程序。能控制机床完成孔结构加工，达到相应的尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等方面的要求。 【知识目标】 1．掌握钻、扩、铰孔的加工方法， 2．了解加工孔走刀路线设计； 3．掌握钻孔、扩孔、铰孔刀具种类。 4．掌握有关固定循环指令。 一、任务描述： 编制图4-2--1中矩形的内轮廓，圆的外轮廓数控加工程序，要求使用刀补，铣刀直径10mm,一次下刀8mm。 二、相关知识 （一）孔加工方法的选择 单孔的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔和光整加工。大直径孔还可采用圆弧插补方式进行铣削加工。 （1）加工精度为IT9级的孔，当孔径小于10mm时，可采用钻—铰方案；当孔径小于30mm时，可采用钻—扩方案；当孔径大于30mm时，可采用钻—镗方案。工件材料为淬火钢以外的各种金属。 （2）加工精度为IT8级的孔，当孔径小于20mm时，可采用钻—铰方案；当孔径大于20mm时，可采用钻—扩—铰方案，适用于加工淬火钢以外的各种金属，但孔径应在20～80mm之间，此外也可采用最终工序为精镗或拉削的方案。淬火钢可采用磨削加工。 （3）加工精度为IT7级的孔：当孔径小于12mm时，可采用钻—粗铰—精铰方案；当孔径小于12～60mm范围时， 可采用钻—扩—粗铰—精铰方案或钻—扩—拉方案。若毛坯上已铸出或锻出孔，可采用粗镗—半精镗—精镗方案或粗镗—半精镗—磨孔方案。 （4）加工精度为IT6级的孔，最终工序采用手铰、精细镗、研磨或珩磨等均能达到，视具体情况选择。韧性较大的有色金属不宜采用珩磨，可采用研磨或精细镗。研磨对大、小直径孔均适用，而珩磨只适用于大直径孔的加工。 （二）孔加工路线确定 1．寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率 如加工图4-1-2a所示零件上的孔系。4-1-2b图的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。若改用4-1-2c图的走刀路线，则可节省定位时间近一倍。 2．相互位置精度高的孔系的加工路线 对于位置精度要求较高的孔系加工，特别要注意孔的加工顺序的安排，避免将坐标轴的反向间隙带入，影响位置精度。如图4-1-4所示孔系加工，采用A→l→2→3→P→6→5→4的走刀路线，可避免反向间隙的引入，提高5、6孔与其他孔的位置精度。 3．孔加工导入量与超越量 孔加工导入量是指在孔加工过程中，刀具自快进转为工进时，刀尖点位置与孔上表面之间的距离，如图4-1-3所示。 孔加工导入量的具体值由工件表面的尺寸变化量确定，一般情况下取2～10mm。当孔上表面为已加工表面时，导入量取较小值（约2～5mm）。 对于孔加工的超越量（图4-1-3中ΔZ′），当钻不通孔时，超越量大于等于钻尖高度Zp（Zp≈0.3D）；镗通孔时，刀具超越量取1～3mm；铰通孔时，刀具超越量取3～5mm；钻通孔时，超越量等于Zpmm+（1～3）mm。 （三）孔加工刀具的选择 钻孔刀具及其选择 钻孔刀具较多，有普通麻花钻、可转位浅孔钻及扁钻等。应根据工件材料、加工尺寸及加工质量要求等合理选用。 1．麻花钻 图4-1-5 麻花钻 在加工中心上钻孔，大多是采用普通麻花钻。 麻花钻有高速钢和硬质合金两种， 根据柄部不同，麻花钻有莫氏锥柄和圆柱柄两种。直径为8～80mm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。直径为0.l～20mm的麻花钻多为圆柱柄，可装在钻夹头刀柄上。中等尺寸麻花钻两种形式均可选用。 麻花钻有标准型和加长型。 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，故要求钻头的两切削刃必须有较高的刃磨精度。 2．扩孔刀具 标准扩孔钻一般有3~4条主切削刃，切削部分的材料为高速钢或硬质合金，结构形式有直柄式、锥柄式和套式等，如图4-1-6。扩孔直径较小时，可选用直柄式扩孔钻，扩孔直径中等时，可选用锥柄式扩孔钻，扩孔直径较大时，可选用套式扩孔钻。 扩孔钻的加工余量较小，主切削刃较短，因而容屑槽浅、刀体的强度和刚度较好。它无麻花钻的横刃，加之刀齿多，所以导向性好，切削平稳，加工质量和生产率都比麻花钻高。 扩孔直径在20~60mm之间时，且机床刚性好、功率大，可选用图4-1-8所示的可转位扩孔钻。这种扩孔钻的两个可转位刀片的外刃位于同一个外圆直径上，并且刀片径向可作微量（±0.1mm）调整，以控制扩孔直径。 3．中心钻 麻花钻头钻