第八章__鉆削與鉆頭

1、第八章 鉆 削 與 鉆 頭 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一一、麻花鉆麻花鉆 二、鉆削原理二、鉆削原理 三、鉆頭的修磨三、鉆頭的修磨 四、先進鉆型與結構特點簡介四、先進鉆型與結構特點簡介 五、深孔鉆五、深孔鉆一、一、 結構結構 標準高速鋼麻花鉆由工作部分、頸部及柄部三部分組成。標準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）工作部分 分分切削部分和導向部分切削部分和導向部分。兩個前。兩個前刀面、兩個后刀面、兩個副后刀面、刀面、兩個后刀面、兩個副后刀面、兩個主刃、兩個副刃、一個橫刃。兩個主刃、兩個副刃、一個橫刃。 2）柄部）柄部(安裝問題安裝問題) 夾持部分，有直柄和錐柄。夾持部分，有直柄

2、和錐柄。 3）頸部）頸部 用于磨柄部時砂輪的退刀。用于磨柄部時砂輪的退刀。二、二、 結構參數(shù)結構參數(shù)鉆芯直徑鉆芯直徑d0直徑倒錐直徑倒錐: 遠離切削部分的直徑逐漸做小，以遠離切削部分的直徑逐漸做小，以 減少刃帶與孔壁的摩擦，相當于副偏角。減少刃帶與孔壁的摩擦，相當于副偏角。直徑直徑d: 兩切削部分測量的兩刃帶間距離，選兩切削部分測量的兩刃帶間距離，選 用標準用標準 螺旋角螺旋角rrLdxxxtan)(tan=三、三、 幾何角度幾何角度 1）基面）基面Pr 過切削刃選定點過切削刃選定點包含鉆頭軸線的平面包含鉆頭軸線的平面 2）切削平面）切削平面Ps 3）正交平面）正交平面P0 4）假定工作平面）

3、假定工作平面Pf 5）背平面）背平面PP 外加三個測量平面外加三個測量平面端平面端平面Pt: 與鉆頭軸線垂直的投影面與鉆頭軸線垂直的投影面 中剖面中剖面Pc: 過鉆頭軸線與兩主切削刃平行的平面過鉆頭軸線與兩主切削刃平行的平面 柱剖面柱剖面Pz: 切削刃選定點作與鉆頭軸線平行的直線，該直線切削刃選定點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。繞鉆頭軸線旋轉(zhuǎn)形成的圓柱面?？刂迫齻€角度：控制三個角度： 1）頂角）頂角2 ： 1161180 2）外緣后角）外緣后角f ：主切削刃靠帶轉(zhuǎn)角處在柱剖面中表示的：主切削刃靠帶轉(zhuǎn)角處在柱剖面中表示的 后角。中等鉆頭：后角。中等鉆頭：8 200

4、3）橫刃斜角）橫刃斜角：端平面測量的中剖：端平面測量的中剖 面與橫刃的鈍夾角。面與橫刃的鈍夾角。 普通麻花鉆：普通麻花鉆： =133 1250 小直徑的鉆頭小直徑的鉆頭, , 角度允許較大角度允許較大, ,橫刃斜角橫刃斜角數(shù)值與數(shù)值與鉆頭中心處切削刃后角關系密切鉆頭中心處切削刃后角關系密切, ,一般通過測量一般通過測量來控制橫刃后角來控制橫刃后角. . 刃磨鉆頭后刀面時刃磨鉆頭后刀面時,需要控制鉆頭中心部需要控制鉆頭中心部位后角位后角:越靠近中心越靠近中心,后角磨得越大后角磨得越大.原因原因:1.橫刃獲得較大前角橫刃獲得較大前角,使切削順暢使切削順暢.2.使切削刃各點工作后角相差較少使切削刃各

5、點工作后角相差較少.橫刃斜角橫刃斜角分析分析橫刃由兩個主橫刃由兩個主后刀面相交形后刀面相交形成成,近似直線。近似直線。以鉆頭軸線為以鉆頭軸線為分界線分界線,將橫刃將橫刃分為兩段四個分為兩段四個區(qū)域區(qū)域（1區(qū)是后刀面，區(qū)是后刀面，2區(qū)是前刀面）區(qū)是前刀面）。)180sin(tanOBOBctgBMBCootantan1)180sin()180sin(0dMNb橫刃的長度 主切削刃角度分析用正交平面參考系標注鉆頭切削刃上的前角、后角、主偏角都是派生角，由于前角不通過鉆心，刃溝前面的螺旋角的大小與觀測點的半徑有關，所以鉆頭切削刃各點的螺旋角、刃傾角、前角和主偏角都不同。一、鉆削用量與切削層參數(shù)一、鉆

6、削用量與切削層參數(shù) 鉆削深度鉆削深度(背吃刀量背吃刀量)aP進刀量進刀量f切削速度切削速度vc鉆削厚度鉆削厚度hD鉆削寬度鉆削寬度bD每刃切削層公稱橫截面積每刃切削層公稱橫截面積AD材料切除量材料切除量Q二、鉆削過程特點二、鉆削過程特點 1）鉆心處前角為負，特別是橫刃區(qū)，切削時產(chǎn)生擠壓，切屑呈粒狀并被壓碎，鉆心區(qū)直徑為零，但仍然有進給運動，使得鉆心橫刃區(qū)域工作后角為負。 2）主切削刃各點前角、刃傾角不同，使切削變形、卷曲和流向也不同；又因為排屑受到螺旋槽的影響，切削塑性材料時，切屑卷成圓錐螺旋型，排屑和斷屑比較困難。 3）鉆頭刃帶無后角，與孔壁摩擦大。加工塑性材料容易產(chǎn)生積屑瘤： 1）進給力）

7、進給力 ：ffFyfFfFzFfKfdCF = 2）扭矩）扭矩 ：ffMyfMfMzMcKfdCM = 3）切削消耗功率）切削消耗功率：dvMPCCc30=鉆頭上各切削刃上產(chǎn)生切削力的比例大致為：對進給力，主切削刃占0.4，橫刃占0.57，刃帶占0.03。對扭據(jù)，主切削刃占0.8，橫刃占0.08，刃帶占0.12。鉆頭磨損特點鉆頭磨損特點高速鉆頭磨損的主要原因是相變磨損，其磨損規(guī)律與車刀相同，但是因為鉆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)，鉆頭結構，刃形參數(shù)

8、，切削條件等。鉆頭硬度越高，結構剛性越好，刃形幾何參數(shù)與加工材料搭配合理，刃磨對稱度越高，切削用量優(yōu)化越合理，則鉆頭壽命越長。鉆削用量的選擇鉆頭直徑：應根據(jù)工藝尺寸賴取值，盡可能鉆頭直徑：應根據(jù)工藝尺寸賴取值，盡可能一次鉆出所要求的孔，當機床性能不能勝任時，一次鉆出所要求的孔，當機床性能不能勝任時，才采用其他的鉆孔方式，需要擴孔時，一般鉆孔才采用其他的鉆孔方式，需要擴孔時，一般鉆孔的直徑取孔徑的的直徑取孔徑的5070。合理修磨與刃磨，。合理修磨與刃磨，能夠有效的降低進給里，也能擴大鉆孔的直徑范能夠有效的降低進給里，也能擴大鉆孔的直徑范圍。圍。 進給量：一般按下列公式進行估算：進給量：一般按下列

9、公式進行估算：f=(0.01-0.02)d ,合理修磨的鉆頭可以選用合理修磨的鉆頭可以選用f=0.03d直徑小于直徑小于5mm的鉆頭，手動控制進給量。的鉆頭，手動控制進給量。 缺點：前角從缺點：前角從30到到30,橫刃長前角橫刃長前角55，定心差，軸向力大，剛性差，排屑困難定心差，軸向力大，剛性差，排屑困難目的：磨短橫刃目的：磨短橫刃增大前角增大前角，修磨主刃頂角，修磨主刃頂角分屑槽分屑槽一、修磨橫刃一、修磨橫刃十字形修磨內(nèi)直刃形修磨二二 、修磨主切削刃、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?；蚋淖兦邢髫摵煞植?，增大散熱條件，提高鉆頭壽命。常見的下面三種形式一、磨出

10、內(nèi)凹圓弧刃，加強鉆頭的定心作用，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、三、 修磨前面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，用來滿足不同的加工要求， 常見的修磨方式一、將外緣處磨出倒棱面前面，減小前角，增大一、將外緣處磨出倒棱面前面，減小前角，增大進給力，避免鉆孔時引起扎刀進給力，避免鉆孔時引起扎刀（鉆頭的自動切入現(xiàn)（鉆頭的自動切入現(xiàn)象）象） 。 二、是沿切削刃磨出倒棱，增加刃口強度，使用二、是沿切削刃磨出倒棱，增加刃口強度，使用較硬的才，或是鉆削韌性較好的

11、材料以增加變較硬的才，或是鉆削韌性較好的材料以增加變形，有利于斷屑。形，有利于斷屑。 三、是在前刀面上磨出卷屑槽，增大前角，這種三、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合，有有機玻璃等。形式適合切削軟材料場合，有有機玻璃等。 四、是在前刀面上磨處大前角及正的刃傾角，控四、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。制切屑的流向，適合精加工。四、四、 修磨后面修磨后面目的：是在不影響鉆刃強度的前提下，增大后角，以增大鉆槽容屑空間，改善冷卻效果先進鉆型簡介 一、群鉆（介紹代表人物） 群鉆的優(yōu)點：群鉆的優(yōu)點： 橫刃縮短，圓弧刃、內(nèi)刃上前角平均增大了橫刃縮短，

12、圓弧刃、內(nèi)刃上前角平均增大了15度，使進給力下降了度，使進給力下降了3550，轉(zhuǎn)矩下降了，轉(zhuǎn)矩下降了1030，進給量比普通麻花鉆提高了約，進給量比普通麻花鉆提高了約3倍，鉆孔效率大大提高。倍，鉆孔效率大大提高。 鉆頭的壽命可以提高鉆頭的壽命可以提高23倍；倍； 鉆頭的定心作用提高，鉆孔精度提高，形位誤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小；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，取得滿意的效果。的質(zhì)量，取得滿意的效果。 圓弧刃切出的過渡表面有凸起的圓環(huán)筋，可以圓弧刃切出的過渡表面有凸起的圓環(huán)筋，可

13、以防止鉆孔偏斜，減少了孔徑的擴大，加強了定防止鉆孔偏斜，減少了孔徑的擴大，加強了定心導向作用，心導向作用， 群鉆磨出左右對稱的圓弧刃的作用：群鉆磨出左右對稱的圓弧刃的作用： 1.可以防止鉆孔過程中產(chǎn)生偏斜，減少孔徑的可以防止鉆孔過程中產(chǎn)生偏斜，減少孔徑的擴大，加強了定心導向作用。擴大，加強了定心導向作用。 2.圓弧刃與外直刃轉(zhuǎn)折點，切屑流向有較大變圓弧刃與外直刃轉(zhuǎn)折點，切屑流向有較大變化，形成了自然的分屑點，外刃切屑呈帶狀，化，形成了自然的分屑點，外刃切屑呈帶狀，而圓弧刃切屑呈卷曲扇形容易斷；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，是圓弧刃改變了切削刃的主偏角和

14、刃傾角，是該段正交平面前角增大，平均約增大該段正交平面前角增大，平均約增大15度；度； 4.圓弧刃使外刃與內(nèi)刃參數(shù)得以分別控制?？蓤A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，但以刃磨大的內(nèi)刃頂角，橫刃雖然變窄變尖，但強度可以保持不變。強度可以保持不變。 二、S型橫刃鉆（美國專利） 特點：自動定心性能好，鉆孔進擊力小。三、 深孔麻花鉆深徑比可達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深孔是指孔的深度與直徑之比大于5的孔，一般的孔，一般L/D=5-20仍可用深孔麻花鉆加工，但如果仍可用深孔麻

15、花鉆加工，但如果L/D大于大于20以后就不能用麻花鉆了。以后就不能用麻花鉆了。 深孔加工的缺點：切削熱不容易散失，要求冷深孔加工的缺點：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，刀柄細長，卻效果必須比較好，鉆頭容易偏斜，刀柄細長，剛性較差；容易振動，孔的加工精度不容易控剛性較差；容易振動，孔的加工精度不容易控制，排屑不良時容易扭斷刀具等。制，排屑不良時容易扭斷刀具等。深孔鉆的類型：外排屑深孔鉆、內(nèi)排屑、噴吸鉆深孔鉆的類型：外排屑深孔鉆、內(nèi)排屑、噴吸鉆和套料鉆等。和套料鉆等。 一、槍孔鉆一、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

16、成0度；后角一般取1015度，加工硬質(zhì)材料時取小值。 槍鉆切削部分的一個重要特點是只有單刃切削，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向面，這樣就能夠保證深孔鉆得到很好的導向作用。（見P136） 排出的切削液經(jīng)過過濾、冷卻后再流回液池，可循環(huán)使用（圖6-30） 鉆尖相對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、錯齒內(nèi)排屑深孔鉆二、錯齒內(nèi)排屑深孔鉆(BTA鉆，保證可靠分屑、斷屑鉆，保證可靠分屑、斷屑) 三、噴吸鉆三、噴吸鉆 噴吸排屑原理：將壓力切削液從刀體外噴吸排屑原理：將壓力切削液從刀體外壓入切削區(qū)并用噴吸法進行內(nèi)排屑。壓入切削區(qū)并用噴吸法進行內(nèi)排屑。噴吸鉆與噴吸鉆與BTA深孔鉆比較：深孔鉆比較： 不需要不需要BTA系統(tǒng)的高壓輸油器及密封裝系