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1、金属切削原理与刀具,主编：杨雪玲主讲：赵建勇,西安工业大学出版社,普通通高等教育“十二五”规划教材,机电工程系列,先做人 后做事,赵建勇,项目七 孔加工刀具,在工件实体材料上钻孔或扩大己有孔的刀具统称为孔加工刀具。应掌握的主要内容：1、麻花钻的结构；2、麻花钻的几何角度：3、麻花钻的刃磨角度；4、钻削用量与切削层数；5、铰刀的结构；6、铰削过程的特点。,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,钻削是使用钻头在实体材料上加工精度为IT11-IT12、表面粗糙度值Ra为50100um的孔，或作为攻螺纹、扩孔、铰孔和镗孔的预备加工。,赵建勇,一、钻削运动 1主运动。麻花钻的旋转运动称为主运动。钻削时通常以钻头
2、外缘转点处的速度作为钻削速度，其计算公式如下：式中：d-钻头直径（mm）n-钻头转速（rev/min）,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,2进给运动。加工时钻头的轴向移动称为进给运动。通常用进给速度vf或进给量f、每齿进给量fz来表示。其计算公式如下：式中，Z为齿数，对普通麻花钻来说，Z=2。n为钻头转速。3主运动和进给运动的合成。,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,一、麻花钻的结构 1、麻花钻组成 由柄部、颈部、工作部分组成。柄部包括钻柄和颈部，钻柄供装夹用。工作部分又分为切削部分和导向部分。导向部分在钻孔时起引导钻头方向和修光孔壁的作用，同时还是切削部分的备磨部分。,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,
3、2、麻花钻的结构参数,（1）直径d（2）直径倒锥（3）钻芯直径d0（4）螺旋角,上式表明：钻头越靠近中心处螺旋角越小。增大螺旋角使前角增大，有利于排屑，使切削轻快，但钻头刚性变差。,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,二、麻花钻的几何角度,1、钻头角度的参考系,增加测量平面：（1）端平面pt（2）中剖面pc（3）柱剖面pz,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,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,端平面Pt:与钻头轴线垂直的投影面,柱剖面Pz:切削刃选定点作与钻头轴线平行的直线，该
4、直线 绕钻头轴线旋转形成的圆柱面。,中剖面Pc:过钻头轴线与两主切削刃平行的平面,赵建勇,1）螺旋角：刃带边缘刃螺旋线展开到平面成直线后与钻头轴线的夹角即为螺旋角。2）横刃斜角：在钻尖的端视图上，外缘转点与横刃转点的连线与横刃的锐夹角。3）原始锋角2：钻尖两原始主刃母线的夹角，即主切削刃在结构基面上投影线的夹角。4）使用锋角2：简称锋角（顶角），是两实际主刃的外缘转点处切线在结构基面上的投影线的夹角。,2、麻花钻的角度,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,5后角：在钻尖的外缘转点，第一后面与钻头端平面之间的夹角。在不同测量面内，可分为轴向结构后角、结构法后角、结构圆周后角，定义如下：轴向结构后角c：
5、在平行于钻轴且垂直于结构基面的轴向平面内测量，简称结构后角；结构法后角nc：在切削刃的法剖面内测量；结构圆周后角fc：在平行于钻轴且垂直于半径的平面（或圆柱面）内测量。6外缘后角d：在钻尖外缘后背棱线的选定点处，后背棱的切线与钻头端平面的夹角，在以钻轴为轴线的圆柱面内测量。7尾隙角h：是第二后面（尾隙面）与钻头端平面之间的夹角，通常是在以钻轴为轴心线的圆柱面内、钻尖的尾根转点处测量。,赵建勇,四、麻花钻的刃磨角度控制三个角度：1）顶角2：11611802）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：8200 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：=4755
6、0,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,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.,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,五、钻削用量与切削层参数,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,六、钻削过程特点 1）钻心处切削刃前角为负，切削时产生乱削挤压，切屑呈粒状并被压碎。钻心横刃区域工作后角为负，导致钻削轴向里增大。2）主切削刃各点前角、刃倾角不同、使屑变形、卷曲、流向不同，排屑受螺旋槽影响。切削塑料材料时，切削卷成园锥螺旋断削比较困难。3）钻头刃带无后角与孔壁摩擦，加工塑料性材料时易产生积屑，沾至刃带上影响孔质量。,赵建勇,任务
7、1 钻削与麻花钻,七、钻削力与钻削功率：,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。,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,八、钻削用量的选择 钻头直径：应根据工艺尺寸来取值，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,合理修磨的钻头可以选用f=0.0
8、3d直径小于5mm的钻头，手动控制进给量。钻削速度：相关手册、资料选取，一舨按经验选取。,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,九、钻头磨损特点：（1）磨损的主要原因：高速钢钻头是相变磨损外圆周切削速度最高，故磨损最为严重。（2）磨损的形式：主要是后面磨损，当主刃削刃后面磨损达一定程度时，还伴随有刃带磨损，易咬死而导致钻头蹦刃或折断。（3）影响钻头耐用度的因素：主要包括：钻头材料与热处理状态，钻头结构刃型参数，切削条件等。,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,十、群钻,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,群钻的优点：1、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，转矩下降了1030，进给
9、两毕普通麻花钻提高了约3倍，钻孔效率大大提高。2、钻头的寿命可以提高23倍；3、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；4、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。5、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。,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,口决：三尖七刃锐当先；月牙弧槽分两边；一侧外刃开 屑槽；横刃磨低窄又尖。,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,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
10、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。,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,十一、硬质合金钻 硬质合金钻头应用广泛，结构基本上与高速钢钻头相同，相应差别主要有:1）硬质合金刀具要求较小的前角，相应的角也要小。2）硬质合金刀具要求较高的刚度和强度，均修磨，容屑槽较宽。3）硬质合金钻头本身备磨量较高速钢钻头少得多，工作部分长度较短。4）用加强锥柄，以保证可靠的工作，倒锥较大。,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,十二、可转位浅孔钻,使用硬质合金可转位刀片 可高速、大进给切削，效率高。,赵建勇,任务1 钻削与麻花钻,谢谢观赏！,赵建勇,
