中职 · 数控加工技术专业第三单元知识技能实训课

车套类工件

钻孔、扩孔和锪孔 → 车孔 → 车内槽、平面槽和轴肩槽 → 铰孔 → 套类工件综合训练

🎯 学完这一单元,你能做到:

  • 认出套类零件的外圆、内孔、台阶孔、内槽、端面、倒角,说出孔加工“难”在哪里。
  • 认识麻花钻各部分,知道顶角 118°,会在车床上钻孔、扩孔、锪孔。
  • 会选、装通孔车刀和盲孔车刀,会车通孔、台阶孔、盲孔,并会控制孔深。
  • 会车内槽,会铰孔,记住铰刀退出时不能停车、不能反转。
  • 会用塞规、内径百分表检验孔径,能按工艺卡片安全规范地车出台阶孔套。
车 套 类 工 件 外圆 小孔 大孔(台阶孔) 内槽 端面 内台阶 一个套=外圆+内孔+台阶孔+内槽+端面+倒角
套类零件的结构要素(剖面示意)

② 知识导入:轴要“住”进套里

上一单元我们车了轴。可轴不能“光着”转——它要装进轴承套、齿轮、带轮、衬套的孔里。这些带孔的零件就叫套类零件。

套的关键是孔:孔大了,轴在里面晃;孔小了,装不进去;孔歪了,齿轮转起来会跳。

想一想:
① 实心棒料,怎样在中间“掏”出一个孔?
② 车外圆时刀在外面看得见,车孔时刀钻进孔里,怎么知道车到哪了?
③ 孔径 φ26,公差只有 0.039 mm,卡尺伸不进去,用什么量?
④ 内孔和外圆要“同心”,怎样装夹才能保证?

🔍 孔加工比车外圆难在哪?

👀① 看不见刀在工件里面切削,孔小又深时根本看不到
② 刀杆细长刀柄受孔径、孔深限制,刚性差,容易振动、让刀
💧③ 排屑、冷却难切屑挤在孔里,切削液也不容易浇进去
📏④ 测量难卡尺伸不进深孔,要用塞规、内径百分表等专用量具

③ 核心知识

3.1 麻花钻:在实心材料上钻孔

用钻头在实体材料上加工孔叫钻孔。车床上钻孔:工件旋转(主运动),钻头装在尾座里,摇尾座手轮向前进给。钻头分中心钻、麻花钻、锪钻、深孔钻等,最常用的是麻花钻。

🧩 点一点:麻花钻由哪几部分组成(2D 图与 3D 模型同步高亮)
二维结构图(点图上部位也可以)
三维模型(按住拖动可翻转)
柄部:夹持、定心、传递转矩。
直柄(一般 φ0.3~16 mm)→ 用钻夹头装夹,再插入尾座锥孔。
莫氏锥柄 → 直接或加莫氏变径套插入尾座锥孔。
工作部分=切削部分+导向部分。
导向部分保持钻削方向、修光孔壁,也是切削的“后备”。
选钻头长度:导向部分(螺旋槽)略长于孔深。

3.2 顶角 2κr:标准是 118°

🎚 拖动滑块改变顶角,看主切削刃形状和对钻孔的影响
顶角 2κr:118°
顶角2κr > 118°2κr = 118°2κr < 118°
主切削刃形状凹曲线直线凸曲线
对加工的影响刃短、定心差,孔易扩大;前角大,切削省力适中刃长、定心准,孔不易扩大;前角小,切削阻力大
适用材料较硬材料中等硬度材料较软材料
麻花钻的其他几何参数(前角、后角、横刃、棱边)
  • 螺旋槽:排屑、输送切削液;螺旋槽面就是前面。钻顶的螺旋圆锥面是主后面,两者交线是主切削刃。
  • 前角 γo:外缘处最大(约 +30°),越靠近钻心越小,到横刃处变成负值。
  • 后角 αo:在圆柱面内测量,外缘处小、钻心处大。
  • 横刃:两主后面的交线,负责钻心处的切削,横刃斜角 ψ=55°。横刃太长,进给力大、定心差。
  • 棱边:导向部分上两条略带倒锥的刃带,导向、修光孔壁,减少与孔壁的摩擦。

3.3 刃磨麻花钻:两刃要“对称、等长”

🔁 选一种刃磨情况,看钻出来的孔会怎样(动画)
刃磨要点
① 高速钢钻头选白色氧化铝砂轮。
② 钻头轴线与砂轮母线水平夹角=顶角一半 59°,钻尾向下倾 1°~2°。
③ 右手握前端作支点,左手握柄由下向上摆、同时缓慢下压,磨出主切削刃和后面。
④ 磨好一面转 180° 磨另一面,两面交替磨、边磨边检查。
刃磨注意
① 用力均匀,经常目测修正。
② 切削刃略高于砂轮中心平面,免得磨出负后角。
③ 不要由刃背磨向刃口,防止刃口退火。
④ 经常蘸水冷却,防止退火变软。
⑤ 建议先用废旧钻头练习。

修磨:φ5 mm 以上钻头常修磨横刃,修磨后横刃长为原来的 1/5~1/3;材料软多修、材料硬少修。还可修磨前面、磨出双重顶角,提高外缘强度、改善散热。检查:目测法或角度尺。

3.4 钻孔切削用量计算器

🧮 输入钻头直径和主轴转速,自动算背吃刀量和切削速度
钻头直径 d: mm 主轴转速 n: r/min 
背吃刀量:ap = d / 2(钻头半径)
切削速度:vc = π d n / 1000(m/min)
进给量:车床上靠手摇尾座手轮。φ12~15 钻头钻钢料,f = 0.15~0.35 mm/r;钻铸铁可略大。小钻头进给太大会折断。
切削液怎么选?
高速钢钻头:低碳钢用 1%~2% 低浓度乳化液或矿物油;中碳钢用 3%~5% 乳化液;淬硬钢用极压切削油。
镶硬质合金钻头:一般不用,淬硬钢用 10%~20% 高浓度乳化液。
钻钢料必须充分浇注切削液,防止钻头发热退火。

3.5 钻孔、扩孔、锪孔:看走刀过程

钻孔方法
① 钻孔前先把端面车平;② 找正尾座;③ 小钻头先钻中心孔定心,细长钻头可在刀架上夹挡铁支顶钻头头部;④ 孔径大于 30 mm 分两次钻:先小后大;⑤ 要铰孔的,钻进 1~2 mm 后退出停车量孔径;⑥ 钻盲孔要控制深度(尾座套筒刻度或挡铁)。
选钻头直径:孔要再车、铰的,要留余量,孔径 30 mm 以下常选比孔径小 2 mm 的钻头。
钻孔注意事项
① 起钻进给要小,切削部分全部进入后再正常钻削。
② 快钻穿时进给要小,防止钻头折断。
③ 钻小孔、深孔要经常退出排屑,防止钻头“咬死”折断。
④ 钻钢料要充分浇切削液。
方法用什么刀特点
扩孔麻花钻、扩孔钻扩孔钻有 3~4 齿,钻心粗、刚度高,没有横刃,背吃刀量小、排屑容易,导向性好,可提高进给量和加工质量。
锪孔圆锥形锪钻(60°、90°、120°)加工平底或锥形沉孔,车床上常用圆锥形锪钻锪锥形沉孔、孔口倒角。

3.6 内孔车刀:通孔车刀和盲孔车刀

🔪 切换刀型,看它车什么孔(注意盲孔车刀的尺寸 a)

3.7 车孔的两大关键:刚度和排屑

① 提高刀柄刚度
• 刀柄截面尽量大:刀尖放在刀柄中心线上,刀柄截面积可以大一些;
• 刀柄伸出尽量短:一般只比孔深长 5~10 mm,可用可调伸出长度的刀柄。
(上面“知识导入”里的滑块可以试一试伸出长度对“让刀”的影响)
② 控制切屑流向
• 精车通孔:切屑流向待加工表面(孔前方)=前排屑,用正值刃倾角。
• 车盲孔:切屑从孔口排出=后排屑,用负值刃倾角。
🌀 切屑往哪儿走?(俯视剖面动画)
切削用量车孔与车外圆比较
背吃刀量 ap车孔余量的一半(直径差 ÷ 2)
进给量 f比车外圆小 20%~40%
切削速度 vc比车外圆低 10%~20%

3.8 车通孔、台阶孔、盲孔:看走刀过程

内孔车刀的安装
① 刀尖与工件中心等高或稍高;
② 刀柄伸出比孔长 5~10 mm;
③ 刀柄与工件轴线基本平行;装好后手摇床鞍把刀伸进孔里试一遍,刀柄不能碰孔壁。
④ 车台阶孔:主切削刃与端面成 3°~5°,横向要有足够退刀余地。
车台阶孔的顺序
• 小台阶孔:先粗、精车小孔,再粗、精车大孔。
• 大台阶孔:先粗车大孔和小孔,再精车大孔和小孔。
• 车平底盲孔:先钻孔,再用平头钻扩平孔底,或用车刀分几次横向车平孔底,最后精车。

3.9 孔深怎么控制?

刻线刀柄刻线痕粗车用
限位铜片装限位铜片粗车用
床鞍/小滑板刻度盘刻线粗车用床鞍,精车用小滑板
游标深度尺精车测量控制

3.10 车内槽、平面槽和轴肩槽

内槽种类作用
退刀槽车螺纹、车孔、磨孔时退刀用
轴向定位槽嵌入弹性挡圈,实现滚动轴承等的轴向定位
油气通道槽液压或气动滑阀中车出内槽,通油或通气
内 V 形槽(密封槽)嵌入油毡,防尘并防止润滑剂溢出(先用内槽刀车直槽,再用成形刀车成形)
📐 内槽位置怎么对刀?(L+b 计算)
内槽位置尺寸 L: mm 槽刀主切削刃宽 b: mm 槽深(单边): mm 中滑板每格: mm
内槽车刀的安装:刀体与刀柄轴线垂直;主切削刃与内孔中心等高或略高、与轴线平行;两侧副偏角对称。
车削要点:横向进给 0.1~0.2 mm/r;到槽深稍停留修光槽底;确认横向退到位再纵向退出——退少了碰坏槽,退多了刀柄擦伤内孔。
内槽的测量:槽径用弹簧内卡钳配合卡尺或千分尺,大孔用弯脚游标卡尺;轴向位置用钩形游标深度尺;槽宽用样板或游标卡尺。
平面槽:车在端面上,先量外径 D,按 L=(D-d)/2 调整槽刀左侧刀尖位置(d 为槽外圈直径)。
轴肩槽:有直槽、圆弧槽、外圆端面槽三种,45° 外斜槽要把小滑板转 45° 进给。

3.11 铰孔:让孔又准又光

铰孔是用铰刀从孔壁上切下很薄一层金属,提高尺寸精度、减小表面粗糙度值。铰刀由工作部分(引导锥、切削部分、校准部分)、颈部、柄部组成,分手用铰刀和机用铰刀。

项目要求
铰刀选择基本尺寸=孔基本尺寸;铰刀公差约为孔公差的 1/3,位于孔公差带中间 1/3
铰刀装夹机用铰刀锥柄插入尾座套筒,尾座与主轴同轴(误差 < 0.02 mm),也可用浮动套筒
铰孔余量0.08~0.2 mm(高速钢铰刀取小值,硬质合金取大值);孔径 < 10 mm 常用扩孔作半精加工
切削速度越低表面越光:钢件 vc≈5 m/min,铸铁 ≤ 8 m/min
进给量可大些:钢件 0.2~1.0 mm/r,铸铁 0.4~1.5 mm/r,盲孔 0.2~0.5 mm/r
切削液必须加注,冲走切屑、降低温度
铰孔五注意:① 检查刃口锋利无损、柄部光滑;② 锥柄与锥套擦干净;③ 铰刀轴线必须与主轴轴线重合;④ 铰刀退出时主轴保持原转向,不许停车或反转;⑤ 先试铰,避免废品。
铰孔不能修正孔的直线度误差,所以铰前的孔要车直。

3.12 套类工件的测量

🔌 塞规检验:拖动滑块改变孔的实际尺寸(图样 φ26+0.0390)
孔的实际尺寸:26.020 mm
⏱ 内径百分表:摆动表架,找最小读数才是孔径(动画)
内径百分表是比较测量:先用千分尺(或环规)把表对到 φ26.000 “零位”,再放进孔里前后摆动,指针转到最小值的那一刻,测头正好垂直孔轴线,这时读数才是孔的实际尺寸。
量具适用场合
内卡钳配合外径千分尺或卡尺,精度要求不高的孔
塞规通端=孔的下极限尺寸,止端=上极限尺寸;通端进、止端不进为合格;测盲孔用带通气槽的塞规
内测千分尺精度较高、深度较小的孔
内径千分尺大于 φ50 mm、精度较高、深度较大的孔
三爪内径千分尺φ6~φ100 mm、精度较高、深度较大的孔
内径百分表(千分表)比较测量,摆动找最小值;还可测圆度、圆柱度

3.13 怎样保证“内外同心、端面垂直”?

① 一次装夹车完
短而小的套,把外圆、内孔、端面在一次装夹中车出,同轴度最好,最后切断。
② 以外圆为基准
先精车外圆,再以外圆定位车孔。用软卡爪(在本车床上车出、直径与工件基本相同)装夹,不夹伤又同心。
③ 以内孔为基准
先精加工孔,再把工件套在心轴上车外圆:实体心轴(小锥度心轴锥度 1:1000~1:5000)、胀力心轴。
测形状误差:用内径百分表在孔圆周各方向测量,(最大值-最小值)÷2=圆度误差;在孔的前、中、后几处测量,(最大值-最小值)÷2=圆柱度误差。
端面垂直度:端面是平面时,轴向圆跳动量等于垂直度误差;端面凹或凸时,跳动可能为零而垂直度不合格。
套类工件车削工艺分析(5 条要记牢)
  1. 短而小的套,为保证内外圆同轴度,最好一次装夹把内孔、外圆、端面都车完。
  2. 内槽应在半精车之后、精车之前加工,注意精车余量对槽深的影响。
  3. 精度高的孔:粗车端面 → 钻孔 → 粗车孔 → 半精车孔 → 精车端面 → 铰孔(或磨孔)。
  4. 平底孔:先麻花钻钻孔,再平底钻锪平,最后用盲孔车刀精车。
  5. 以内孔定位车外圆时,内孔精车后对端面也要再精车一次,保证端面与内孔垂直。

④ 实操步骤:车削台阶孔套

工件图样:台阶孔套 φ48 φ26+0.0390 φ34+0.0390 10+0.100 25 Ra 3.2(孔) 未注倒角 C1 材料:45 钢 备料:φ48×26
图样参照教材“台阶孔工件”(图 3-51),备料为外圆已车好的练习坯件
工序工步内容
10检查备料 φ48×26
20三爪卡盘夹持外圆,伸出约 16 mm,找正并夹紧
1车端面,车平即可(保证总长 25)
2钻中心孔定心
3用 φ24 麻花钻钻通孔
4粗车内孔 φ26 至 φ25.5(通)
5粗车内孔 φ34 至 φ33.5,深 9.5
6精车 φ26+0.039、φ34+0.039,深 10+0.10,Ra3.2
7孔口倒角 C1
30检验合格后取下工件
参考切削用量(45 钢):钻孔 n≈300~400 r/min,手动进给 f≈0.15~0.3 mm/r;粗车孔 n≈400 r/min、f≈0.15 mm/r;精车孔 n≈600 r/min、f≈0.08 mm/r(以实训老师要求为准)。

下面每一步都配有 3D 仿真工人师傅规范操作动画,会自动切换多个机位,也可以自己选机位、拖动画面看。

  1. 读图、检查备料
    看懂图纸:外圆 φ48,通孔 φ26+0.039,沉孔 φ34+0.039 深 10,总长 25。用游标卡尺检查备料 φ48×26。
    机位:(可拖动画面旋转)
  2. 装夹工件并找正
    三爪卡盘夹住外圆,伸出约 16 mm(钻、车通孔时刀不能碰到卡爪),低速找正后夹紧。
    ⚠ 夹紧后立刻取下卡盘扳手!
    机位:(可拖动画面旋转)
  3. 车端面
    开车对刀,横向进给车平端面,保证总长 25 mm,中心不留凸台——否则钻头会钻偏。
    机位:(可拖动画面旋转)
  4. 钻中心孔
    尾座装钻夹头和中心钻,移近后锁紧尾座。主轴转速高一些,摇尾座手轮慢慢钻出中心孔,给麻花钻定心。
    机位:(可拖动画面旋转)
  5. 钻 φ24 通孔
    换 φ24 麻花钻(比孔小 2 mm),起钻慢、中途退钻排屑、充分浇切削液、快钻穿时减小进给。
    机位:(可拖动画面旋转)
  6. 装夹内孔车刀
    刀尖与中心等高或稍高,刀柄伸出比孔深长 5~10 mm,刀柄与轴线平行;手摇床鞍伸进孔里试一遍,刀柄不碰孔壁。
    机位:(可拖动画面旋转)
  7. 粗车 φ26、φ34 孔
    先粗车通孔至 φ25.5,再分两刀粗车大孔至 φ33.5、深 9.5(床鞍刻度控制孔深)。切削用量比车外圆小。
    机位:(可拖动画面旋转)
  8. 精车内孔和孔底平面
    试切 → 停车测量 → 算格数;精车 φ26+0.039,再精车 φ34+0.039,用小滑板刻度控制深度 10,横向车平孔底台阶。
    机位:(可拖动画面旋转)
  9. 孔口倒角、检验
    孔口倒角 C1。完全停车后用内径百分表摆动找最小值测孔径,用塞规检验“通端进、止端不进”,用深度尺量沉孔深度。
    机位:(可拖动画面旋转)
  10. 卸件、清理、收尾
    检验合格后取下工件,用毛刷和铁钩清理铁屑(不能用手抓),手柄归位、切断电源,工量具摆放整齐。
    机位:(可拖动画面旋转)

⑤ 易错点与坑点

✗ 端面中心留凸台就直接钻孔
先把端面车平、再钻中心孔定心,钻头才不会“跑偏”,孔才正。
✗ 钻孔一口气钻到底,不退钻
深孔、小孔要经常退钻排屑并浇切削液,否则切屑堵死,钻头“咬死”折断。
✗ 快钻穿时还用大进给
钻穿瞬间横刃突然没有阻力,钻头会被“拉”进去,必须减小进给。
✗ 尾座没找正、没锁紧就钻孔或铰孔
尾座偏移会使孔扩大、孔口变喇叭形;钻、铰前先找正尾座,再锁紧。
✗ 内孔车刀刀柄伸得很长、选得很细
刀柄截面尽量大、伸出只比孔深长 5~10 mm,否则让刀、振动,孔车成锥形。
✗ 内孔车刀装低于中心
刀尖低,后刀面会和孔壁相碰(扎刀)。内孔车刀刀尖应等高或略高于中心。
✗ 车内槽没横向退到位就纵向退刀
先确认中滑板退到设定的退刀刻度,再纵向退出,免得碰坏槽或擦伤内孔。
✗ 铰完孔停车或反转退出铰刀
铰刀退出时主轴保持原转向,不许停车、反转,否则崩刃、划伤孔壁。
✗ 内径百分表随便放进去就读数
先对零,再前后摆动,读最小值才是孔径。测量前必须完全停车。
✗ 用手抓、用嘴吹孔里的铁屑
用毛刷和铁钩清理;孔内切屑锋利又烫,严禁手抓、嘴吹。

套类工件常见废品分析

废品种类产生原因预防方法
孔的尺寸大车孔没仔细测量;铰孔时转速太高、铰刀发热、切削液不足;铰刀尺寸大、尾座偏移仔细测量并试切;降低转速、加足切削液;检查铰刀尺寸,校正尾座,用浮动套筒
孔的圆柱度超差(锥形)刀柄过细、刀刃不锋利,让刀使孔外大内小;主轴中心线与导轨不平行;铰孔时尾座偏移使孔口扩大增加刀柄刚度、保持刀刃锋利;调整机床;校正尾座或用浮动套筒
孔的表面粗糙度大内孔车刀磨损、刀柄振动;铰刀磨损或刃口有崩口;铰孔切削液、速度不当产生积屑瘤;铰孔余量不均或过大过小保持刀具锋利、用刚度高的刀柄;修磨铰刀;铰孔 vc 在 5 m/min 以下并加切削液;正确选择铰孔余量
同轴度和垂直度超差一次装夹时工件移位或机床精度低;软卡爪没车好;心轴中心孔碰毛或心轴本身不同轴工件装夹牢固、减小切削用量;软卡爪在本车床上车出;保护心轴中心孔,弯曲的心轴校直或更换

⑥ 课堂练习

选好答案后点“提交”,马上看到对错和解析。

🎮 小游戏:台阶孔套的加工顺序

按正确顺序依次点击下面的工步(点错会变红提示)。

从第一步开始点吧!

⑦ 小结

⑧ 拓展

深孔怎么加工?

长度与直径之比大于 5 的孔叫深孔。普通麻花钻排屑、冷却都困难,要用深孔钻(如枪钻),靠高压切削液把切屑从钻杆中冲出来,并用导向套导向。

滑动轴承套为什么用“多件一起加工”?

轴承套两段外圆直径相差不大,用一根棒料一次车出 6~8 件,减少每件夹持余料的浪费、提高效率。内孔精加工用铰削,外圆和台阶端面以内孔定位、套在小锥度心轴上用两顶尖装夹精车,保证径向圆跳动 0.01 mm、垂直度 0.03 mm。

浮动铰刀、浮动套筒是什么?

浮动装夹让铰刀能在径向自由“漂”一点,自动对准已加工好的孔,消除尾座和主轴不同轴的影响,铰出的孔不会扩大成喇叭口。

数控车床怎么车孔?

思路一样:先钻孔,再用内孔车刀粗、精车。区别是 X 向进刀和退刀方向与车外圆相反(车孔时 X 越车越大),粗车循环的精车余量 U 要写负值,退刀时先沿 X 退到孔中心附近再沿 Z 退出。

车工职业技能等级认定考什么?

初级工常考钻孔、车通孔与台阶孔、内槽、铰孔,要求孔径公差达到 IT8 左右、Ra3.2~1.6;会用塞规、内径百分表。安全文明生产与工艺卡填写也是必考内容。