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1、第八章 钻 削 与 钻 头,主要内容 一、麻花钻 二、钻削原理 三、钻头的修磨 四、先进钻型与结构特点简介 五、深孔钻,麻 花 钻,用途：钻孔和扩孔,一、 结构 标准高速钢麻花钻由工作部分、颈部及柄部三部分组成。,1）工作部分 分切削部分和导向部分。两个前刀面、两个后刀面、两个副后刀面、两个主刃、两个副刃、一个横刃。钻芯直径朝柄部方向递增。,2）柄部 夹持部分，有直柄和锥柄。 3）颈部 用于磨柄部时砂轮的退刀。,三、 几何角度,1、参考系,1）基面Pr 过切削刃选定点包含钻头轴线的平面,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,与车削定义,外加三个测量平面,端平
2、面Pt: 与钻头轴线垂直的投影面,中剖面Pc: 过钻头轴线与两主切削刃平行的平面,柱剖面Pz: 切削刃选定点作与钻头轴线平行的直线，该直线 绕钻头轴线旋转形成的圆柱面。,2、刃磨角度,控制三个角度：,1）顶角2 ： 1161180,2）外缘后角f ：主切削刃靠带转角处在柱剖面中表示的 后角。中等钻头：8 200,3）横刃斜角：端平面测量的中剖 面与横刃的钝夹角 普通麻花钻： =133 1250 小直径的钻头, 角度允许较大,横刃斜角数值与钻头中心处切削刃后角关系密切,一般通过测量来控制横刃后角.,刃磨钻头后刀面时,需要控制钻头中心部位后角:越靠近中心,后角磨得越大.原因:1.横刃获得较大前角,
3、使切削顺畅.2.使切削刃各点工作后角相差较少.,横刃斜角分析,横刃由两个主后刀面相交形成,近似直线,以钻头轴线为分界线,将横刃分为两段四个区域.,横刃的长度,主切削刃角度分析,用正交平面参考系标注钻头切削刃上的前角、后角、主偏角都是派生角，由于前角不通过钻心，刃沟前面的螺旋角的大小与观测点的半径有关，所以钻头切削刃各点的螺旋角、刃倾角、前角和主偏角都不同。,钻 削 原 理,一、钻削用量与切削层参数,钻削深度(背吃刀量)aP,进刀量f,切削速度vc,钻削用量,钻削厚度hD,钻削宽度bD,每刃切削层公称横截面积AD,切削层参数,材料切除量Q,二、钻削过程特点,1）钻心处前角位负，特别是横刃区，切削
4、时产生挤压，切屑呈粒状并被压碎，钻心区直径为零，但仍然由进给运动，使得钻心横刃区域工作后角为负。 2）主切削刃各点前角、刃倾角不同，使切削变形、卷曲和流向也不同；又因为排屑受到螺旋槽的影响，切削塑性材料时，切屑卷成圆锥螺旋型，排屑和断屑比较困难。3）加工塑性材料容易产生积屑瘤,钻削力：,1）进给力 ：,2）扭矩 ：,3）切削消耗功率：,钻头上各切削刃上产生切削力的比例大致为：对进给力，主切削刃占0.4，横刃占0.57，刃带占0.03。对扭据，主切削刃占0.8，横刃占0.08，刃带占0.12。,钻头磨损特点,高速钻头磨损的主要原因是相变磨损，其磨损规律与车刀相同，但是因为钻头各处的切削速度不一样
5、，因而磨损程度也不同，起哦中外圆周切削速度最高，磨损最严重。 磨损的主要形式是后刀面磨损，另外还有刃带磨损。,影响钻头磨损的因素主要有：钻头材料与热处理状态，钻头结构，刃形参数，切削条件等。钻头硬度越高，结构刚性越好，刃形几何参数与加工材料搭配合理，刃磨对称度越高，切削用量优化越合理，则钻头寿命越长。,钻削用量的选择,钻头直径：应根据工艺尺寸赖取值，尽可能一次钻出所要求的孔，当机床性能不能信任时，才采用其他的钻孔方式，需要扩孔时，一般孔钻的直径取孔径的5070。合理修磨与刃磨，能够有效的降低进给里，也能扩大钻孔的直径范围。 进给量：一般按下列公式进行估算：f=(0.01-0.02)d ,合理修
6、磨的钻头可以选用f=0.03d直径小于5mm的钻头，手动控制进给量。,钻 的 修 磨,缺点：前角从30到30,横刃长前角55，定心差，轴向力大，刚性差，排屑困难目的：磨短横刃增大前角，修磨主刃顶角分屑槽,一、修磨横刃,十字形修磨,内直刃形修磨,二 修磨主切削刃,修磨目的：改变刃形或顶角，以增大前角，控制分屑断屑。或改变切削负荷分布，增大散热条件，提高钻头寿命。常见的下面三种形式,一、磨出内凹圆弧刃，加强钻头的定心作用，有助于分屑断屑。二、磨出双重或多重顶角，或磨出外凸圆弧刃，可以改善钻刃外缘处的散热条件，提高钻头寿命，这种适合脆性材料。 三、磨处分屑槽，便于排屑,三 修磨前面,目的是为了改变前
7、角的分布，增大或减小前角或改变刃倾角，用来满足不同的加工要求，,常见的修磨方式,一将外缘处磨出倒棱面前面，减小前角，增大进给力，避免钻孔时引起扎刀； 二是沿切削刃磨出倒棱，增加刃口强度，使用较硬的才，或是钻削韧性较好的材料以增加变形，有利于断屑。 三是在前刀面上磨出卷屑槽，增大前角，这种形式适合切削软材料场合，有有机玻璃等。 四是在前刀面上磨处大前角及正的刃倾角，控制切屑的流向，适合精加工,四 修磨后面,目的：是在不影响钻刃强度的前提下，增大后角，以增大钻槽容屑空间，改善冷却效果,先进钻型简介,一.群钻,群钻的优点：横刃缩短，圆弧刃、内刃上前角平均增大了15度，使进给力下降了3550，转矩下降
8、了1030，进给两毕普通麻花钻提高了约3倍，钻孔效率大大提高。钻头的寿命可以提高23倍；钻头的定心作用提高，钻孔精度提高，形位误差与加工表面粗糙度减小；选用不同的钻型加工不同的材料均可改善钻孔的质量，取得满意的效果。圆弧刃切出的过渡表面有凸起的圆环筋，可以防止钻孔偏斜，减少了孔径的扩大，加强了定心导向作用，,群钻磨出作用对称的圆弧刃的作用：1.可以防止钻孔过程中产生偏斜，减少孔径的扩大，加强了定心导向作用。2.圆弧刃与外直刃转折点，切屑流向有较大变化，形成了自然的分屑点，外刃切屑呈带状，而圆弧刃切屑呈卷曲扇形容易断；3.圆弧刃改变了切削刃的主偏角和刃倾角，是该段正交平面前角增大，平均约增大15
9、度；4.圆弧刃使外刃与内刃参数得以分别控制。可以刃磨大的内刃顶角，横刃虽然变窄变尖，但强度可以保持不变。,S型横刃钻,三 深孔麻花钻,四 手用通用型钻头,六 可转位浅孔钻,第五节 深孔钻,深孔是指孔的深度与直径之比大于5的孔，一般L/D=5-20仍可用深孔麻花钻加工，但如果L/D大于20以后就不能用麻花钻了。 深孔加工的缺点：切削热不容易散失，要求冷却效果必须比较好，钻头容易偏斜，刀柄细长，刚性较差；容易振动，孔的加工精度不容易控制，排屑不良时容易扭断刀具等。深孔钻的类型：外排屑深孔钻、内排屑、喷吸钻和套料钻等。,一、枪孔钻,枪钻属于小直径深孔钻，是一种外排屑深孔钻，它的前刀面为平面，为了方便制造，前角一般作成0度；后角一般取1015度，加工硬质材料时取小值。枪钻切削部分的一个重要特点是只有单刃切削，钻尖与轴线不在一直线上，而是偏离了一定距离e，外刃余偏角一般大于内刃余偏角，能够使作用在钻头上的合力的径向分力始终指向切削部分的导向面，这样就能够保证深孔钻得到很好的导向作用。,二、错齿内排屑深孔钻,三、喷吸钻,喷吸排屑原理：将压力切削液从刀体外压入切削区并用喷吸法进行内排屑。喷吸钻与BTA深孔钻比较： 不需要BTA系统的高压输油器及密封装置，不但提高了排屑效果，又改善了工作环境。可以在车、钻、镗床上使用，操作方便，钻孔效率高。排屑空间较小，精度稍微降低。,
