第八章-鉆削及鉆頭

第八章

鉆削與鉆頭

主要內(nèi)容

一、麻花鉆

二、鉆削原理

三、鉆頭的修磨

四、先進(jìn)鉆型與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)簡(jiǎn)介

五、深孔鉆麻花鉆用途：鉆孔和擴(kuò)孔一、結(jié)構(gòu)

標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆由工作部分、頸部及柄部三部分組成。

1）工作部分分切削部分和導(dǎo)向部分。兩個(gè)前刀面、兩個(gè)后刀面、兩個(gè)副后刀面、兩個(gè)主刃、兩個(gè)副刃、一個(gè)橫刃。

2）柄部(安裝問(wèn)題)

夾持部分，有直柄和錐柄。

3）頸部用于磨柄部時(shí)砂輪的退刀。二、結(jié)構(gòu)參數(shù)鉆芯直徑d0直徑倒錐:遠(yuǎn)離切削部分的直徑逐漸做小，以減少刃帶與孔壁的摩擦，相當(dāng)于副偏角。直徑d:兩切削部分測(cè)量的兩刃帶間距離，選用標(biāo)準(zhǔn)螺旋角ω三、幾何角度1、參考系1）基面Pr過(guò)切削刃選定點(diǎn)包含鉆頭軸線的平面2）切削平面Ps

3）正交平面P0

4）假定工作平面Pf

5）背平面PP

與車(chē)削定義外加三個(gè)測(cè)量平面端平面Pt:與鉆頭軸線垂直的投影面中剖面Pc:過(guò)鉆頭軸線與兩主切削刃平行的平面

柱剖面Pz:切削刃選定點(diǎn)作與鉆頭軸線平行的直線，該直線繞鉆頭軸線旋轉(zhuǎn)形成的圓柱面。2、刃磨角度控制三個(gè)角度：1）頂角2Φ：116～1180

2）外緣后角αf：主切削刃靠帶轉(zhuǎn)角處在柱剖面中表示的后角。中等鉆頭：8～200

3）橫刃斜角Ψ：端平面測(cè)量的中剖面與橫刃的鈍夾角。普通麻花鉆：ψ=133～1250

小直徑的鉆頭,ψ角度允許較大,橫刃斜角ψ數(shù)值與鉆頭中心處切削刃后角關(guān)系密切,一般通過(guò)測(cè)量ψ來(lái)控制橫刃后角.刃磨鉆頭后刀面時(shí),需要控制鉆頭中心部位后角:越靠近中心,后角磨得越大.原因:1.橫刃獲得較大前角,使切削順暢.2.使切削刃各點(diǎn)工作后角相差較少.橫刃斜角Ψ分析橫刃由兩個(gè)主后刀面相交形成,近似直線。以鉆頭軸線為分界線,將橫刃分為兩段四個(gè)區(qū)域（1區(qū)是后刀面，2區(qū)是前刀面）。橫刃的長(zhǎng)度主切削刃角度分析用正交平面參考系標(biāo)注鉆頭切削刃上的前角、后角、主偏角都是派生角，由于前角不通過(guò)鉆心，刃溝前面的螺旋角的大小與觀測(cè)點(diǎn)的半徑有關(guān)，所以鉆頭切削刃各點(diǎn)的螺旋角、刃傾角、前角和主偏角都不同。鉆削原理一、鉆削用量與切削層參數(shù)

鉆削深度(背吃刀量)aP進(jìn)刀量f切削速度vc鉆削用量鉆削厚度hD鉆削寬度bD每刃切削層公稱(chēng)橫截面積AD切削層參數(shù)材料切除量Q二、鉆削過(guò)程特點(diǎn)1）鉆心處前角為負(fù)，特別是橫刃區(qū)，切削時(shí)產(chǎn)生擠壓，切屑呈粒狀并被壓碎，鉆心區(qū)直徑為零，但仍然有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使得鉆心橫刃區(qū)域工作后角為負(fù)。

2）主切削刃各點(diǎn)前角、刃傾角不同，使切削變形、卷曲和流向也不同；又因?yàn)榕判际艿铰菪鄣挠绊?，切削塑性材料時(shí)，切屑卷成圓錐螺旋型，排屑和斷屑比較困難。3）鉆頭刃帶無(wú)后角，與孔壁摩擦大。加工塑性材料容易產(chǎn)生積屑瘤鉆削力：1）進(jìn)給力：2）扭矩：3）切削消耗功率：鉆頭上各切削刃上產(chǎn)生切削力的比例大致為：對(duì)進(jìn)給力，主切削刃占0.4，橫刃占0.57，刃帶占0.03。對(duì)扭據(jù)，主切削刃占0.8，橫刃占0.08，刃帶占0.12。鉆頭磨損特點(diǎn)高速鉆頭磨損的主要原因是相變磨損，其磨損規(guī)律與車(chē)刀相同，但是因?yàn)殂@頭各處的切削速度不一樣，因而磨損程度也不同，其中外圓周切削速度最大，磨損最嚴(yán)重。

磨損的主要形式是后刀面磨損，另外還有刃帶磨損。

影響鉆頭磨損的因素主要有：鉆頭材料與熱處理狀態(tài)，鉆頭結(jié)構(gòu)，刃形參數(shù)，切削條件等。鉆頭硬度越高，結(jié)構(gòu)剛性越好，刃形幾何參數(shù)與加工材料搭配合理，刃磨對(duì)稱(chēng)度越高，切削用量?jī)?yōu)化越合理，則鉆頭壽命越長(zhǎng)。鉆削用量的選擇鉆頭直徑：應(yīng)根據(jù)工藝尺寸賴(lài)取值，盡可能一次鉆出所要求的孔，當(dāng)機(jī)床性能不能勝任時(shí)，才采用其他的鉆孔方式，需要擴(kuò)孔時(shí)，一般鉆孔的直徑取孔徑的50％－70％。合理修磨與刃磨，能夠有效的降低進(jìn)給里，也能擴(kuò)大鉆孔的直徑范圍。

進(jìn)給量：一般按下列公式進(jìn)行估算：f=(0.01-0.02)d,合理修磨的鉆頭可以選用f=0.03d直徑小于5mm的鉆頭，手動(dòng)控制進(jìn)給量。

鉆頭的修磨缺點(diǎn)：前角從＋30°到－30°,橫刃長(zhǎng)前角－55°，定心差，軸向力大，剛性差，排屑困難目的：磨短橫刃增大前角，修磨主刃頂角分屑槽一、修磨橫刃十字形修磨內(nèi)直刃形修磨二、修磨主切削刃修磨目的：改變?nèi)行位蝽斀?，以增大前角，控制分屑斷屑?；蚋淖兦邢髫?fù)荷分布，增大散熱條件，提高鉆頭壽命。常見(jiàn)的下面三種形式一、磨出內(nèi)凹圓弧刃，加強(qiáng)鉆頭的定心作用，有助于分屑斷屑。二、磨出雙重或多重頂角，或磨出外凸圓弧刃，可以改善鉆刃外緣處的散熱條件，提高鉆頭壽命，這種適合脆性材料。

三、磨處分屑槽，便于排屑。三、修磨前面目的是為了改變前角的分布，增大或減小前角或改變?nèi)袃A角，用來(lái)滿(mǎn)足不同的加工要求，

常見(jiàn)的修磨方式一、將外緣處磨出倒棱面前面，減小前角，增大進(jìn)給力，避免鉆孔時(shí)引起扎刀（鉆頭的自動(dòng)切入現(xiàn)象）。

二、是沿切削刃磨出倒棱，增加刃口強(qiáng)度，使用較硬的才，或是鉆削韌性較好的材料以增加變形，有利于斷屑。

三、是在前刀面上磨出卷屑槽，增大前角，這種形式適合切削軟材料場(chǎng)合，有有機(jī)玻璃等。

四、是在前刀面上磨處大前角及正的刃傾角，控制切屑的流向，適合精加工。四、修磨后面目的：是在不影響鉆刃強(qiáng)度的前提下，增大后角，以增大鉆槽容屑空間，改善冷卻效果先進(jìn)鉆型簡(jiǎn)介一、群鉆（介紹代表人物）群鉆的優(yōu)點(diǎn)：橫刃縮短，圓弧刃、內(nèi)刃上前角平均增大了15度，使進(jìn)給力下降了35％－50％，轉(zhuǎn)矩下降了10％－30％，進(jìn)給量比普通麻花鉆提高了約3倍，鉆孔效率大大提高。鉆頭的壽命可以提高2－3倍；鉆頭的定心作用提高，鉆孔精度提高，形位誤差與加工表面粗糙度減??；選用不同的鉆型加工不同的材料均可改善鉆孔的質(zhì)量，取得滿(mǎn)意的效果。圓弧刃切出的過(guò)渡表面有凸起的圓環(huán)筋，可以防止鉆孔偏斜，減少了孔徑的擴(kuò)大，加強(qiáng)了定心導(dǎo)向作用，群鉆磨出左右對(duì)稱(chēng)的圓弧刃的作用：1.可以防止鉆孔過(guò)程中產(chǎn)生偏斜，減少孔徑的擴(kuò)大，加強(qiáng)了定心導(dǎo)向作用。2.圓弧刃與外直刃轉(zhuǎn)折點(diǎn)，切屑流向有較大變化，形成了自然的分屑點(diǎn)，外刃切屑呈帶狀，而圓弧刃切屑呈卷曲扇形容易斷；3.圓弧刃改變了切削刃的主偏角和刃傾角，是該段正交平面前角增大，平均約增大15度；4.圓弧刃使外刃與內(nèi)刃參數(shù)得以分別控制?？梢匀心ゴ蟮膬?nèi)刃頂角，橫刃雖然變窄變尖，但強(qiáng)度可以保持不變。二、S型橫刃鉆（美國(guó)專(zhuān)利）特點(diǎn)：自動(dòng)定心性能好，鉆孔進(jìn)擊力小。三、深孔麻花鉆

深徑比可達(dá)20的加工。四、手用通用型鉆頭五、可轉(zhuǎn)位淺孔鉆

指深比徑小3倍。第五節(jié)深孔鉆(1)深孔是指孔的深度與直徑之比大于5的孔，一般L/D=5-20仍可用深孔麻花鉆加工，但如果L/D大于20以后就不能用麻花鉆了。深孔加工的缺點(diǎn)：切削熱不容易散失，要求冷卻效果必須比較好，鉆頭容易偏斜，刀柄細(xì)長(zhǎng)，剛性較差；容易振動(dòng)，孔的加工精度不容易控制，排屑不良時(shí)容易扭斷刀具等。深孔鉆的類(lèi)型：外排屑深孔鉆、內(nèi)排屑、噴吸鉆和套料鉆等。一、槍孔鉆

槍鉆屬于小直徑深孔鉆，是一種外排屑深孔鉆，它的前刀面為平面，為了方便制造，前角一般作成0度；后角一般取10－15度，加工硬質(zhì)材料時(shí)取小值。槍鉆切削部分的一個(gè)重要特點(diǎn)是只有單刃切削，鉆尖與軸線不在一直線上，而是偏離了一定距離e，外刃余偏角一般大于內(nèi)刃余偏角，能夠使作用在鉆頭上的合力的徑向分力始終指向切削部分的導(dǎo)向面，這樣就能夠保證深孔鉆得到很好的導(dǎo)向作用。（見(jiàn)P136）排出的切削液經(jīng)過(guò)過(guò)濾、冷卻后再流回液池，可循環(huán)使用（圖6-30）鉆尖相對(duì)于鉆頭軸線有一定的偏移量e（圖6-29），偏移量大約為1/4鉆頭的直徑。二、錯(cuò)齒內(nèi)排屑深孔鉆(BTA鉆，保證可靠分屑、斷屑)

三、噴吸鉆

噴吸排屑原理：將壓力切削液