第七章-钻削与钻头

第七章钻削与钻头麻花钻钻削原理钻头的修磨先进钻型与结构特点简介深孔钻第七章钻削与钻头本章要求：1.了解各种钻头的结构，并重点掌握麻花钻的结构。2.会绘制麻花钻的工作图。3.依据不同加工条件合理选择类型。4.了解和掌握钻削常用的切削用量。第七章钻削与钻头机械加工中的空加工道具分为两类：一类是在实体工件上加工出孔的道具，如扁钻、麻花钻、中心钻及深孔钻等；另一类是对工件上已有孔进行再加工的道具，如扩孔钻、锪钻、铰刀及镗刀等。孔加工刀具的共同特点：刀具工作部分处于加工表面包围之中，道具的强度、刚度及导向、容屑及冷却润滑等都比切削外表面时问题更突出。第一节麻花钻一、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。第一节麻花钻一、麻花钻的结构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ω)(tan2tanrrLrxxx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。第一节麻花钻二、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第一节麻花钻二、麻花钻的几何角度2、钻头的刃磨角度普通麻花钻只需刃磨两个后面，控制三个角度：（1）顶角2φ（2）外缘后角αf（3）横刃斜角ψ第一节麻花钻二、麻花钻的几何角度2、钻头的刃磨角度——越靠近钻头中心，后角磨得越大：（1）使横刃获得较大前角，增加其锋利程度；（2）使切削刃各点的工作后角差较小。外缘后角αf第一节麻花钻二、麻花钻的几何角度3、横刃角度分析结论：横刃斜角、顶角钻心后角相互制约……otantan1)180sin(第一节麻花钻二、麻花钻的几何角度4、主切削刃角度分析钻头切削刃各点的螺旋角、刃倾角、前角主偏角都是不同的，其换算关系详见表7－1。第一节麻花钻二、麻花钻的几何角度5、几何角度小结第二节钻削原理2/pda4/dfAD一、切削用量与切削层参数1.钻削用量钻削背吃刀量（mm）每刃进给量（mm／z）钻削速度（m／min）2/zff1000/)(dnv2.切削层参数)2/sin(fhD钻削厚度（mm）钻削宽度（mm）公称横截面积／齿（mm2）材料切除率(mm3／min)sin2/dbDdfvndfQc25042第二节钻削原理二、钻削过程特点1.钻削变形特点与切屑形状钻削在半密闭空间内进行，横刃的切削角度不理想，故切削变形较为复杂：1）钻心处切削刃前角为负——刮削挤压，切屑呈粒状并被压碎；2）钻心横刃区域工作后角为负——楔劈挤压，轴向力增加；3）主切削刃各点前角、刃倾角不同——使切屑变形、卷曲、流向也不同，排屑困难；4）钻头刃带无后角——加工塑性材料容易产生积屑瘤。第二节钻削原理ccccMyMzMMKfdCMc二、钻削过程特点2.钻削力钻头每一切削刃都产生切削力，包括切向力（主切削力）、背向力（径向力）和进给力（轴向力）。当左右切削刃对称时，背向力抵消，最终构成对钻头影响的是进给力Ff与切削转矩Mc。钻削力实验公式：ffffFyFzFFKfdCFf详见表7－3第二节钻削原理二、钻削过程特点3.钻头磨损特点高速钢钻头磨损的主要原因是相变磨损。外圆周切削速度最高，因此磨损最为严重。钻头磨损的形式主要是后面磨损。第二节钻削原理三、钻削用量选择1、钻头直径2、进给量经验公式估算d)0.02~(0.01f3、钻削速度表7－4高速钢钻头钻削速度加工材料低碳钢中高碳钢合金钢铸钢铝合金铜合金钻削速度/（m/min）25～3020～2515～2020～2540～7020～40第三节钻头的修磨麻花钻的修磨原因：1）改善本身的结构缺陷；2）切削刃部分变钝；3）在钻削不同工件材料时，麻花钻切削部分的角度和形状都略有不同。概念：普通钻头按不同的加工要求对横刃、主刃、后刀面进行附加的刃磨。第三节钻头的修磨一、修磨横刃1、目的在保持钻尖强度的前提下，尽可能增大钻尖部分的前角、缩短横刃的长度，降低进给力，提高钻尖定心能力。2、两种较好的修磨形式a）加大横刃前角b）磨短横刃并加大前角第三节钻头的修磨二、修磨主切削刃——改变刃形或顶角，以增大前角，控制分屑断屑。a)磨出内凹圆弧刃b)磨出双重或多重顶角c)磨出分屑槽第三节钻头的修磨三、修磨前面——增大或减小前角，改变前角分布，改变刃倾角。a)磨出倒棱面前面b)磨出倒棱c)磨出卷屑槽d)磨出大前角及正的刃倾角第三节钻头的修磨四、修磨后面——增大后角，增大钻槽容屑空间，改善冷却。——以上修磨形式，实际生产中通常同时选择两到三种组合使用。第四节先进钻型与结构特点简介一、群钻刃形特点：三尖七刃第四节先进钻型与结构特点简介一、群钻优点：1）横刃长度短、圆弧刃和内刃前角增大，使进给力和扭矩减小，效率提高；2）寿命长；3）定心作用好，使钻孔精度和表面质量提高；4）不同钻型用于不同材料和不同工艺加工，改善了钻孔质量。第四节先进钻型与结构特点简介二、S形横刃钻——钻尖处顶角较小，横刃前角较大，因此定心精度性能好，进给力小。第四节先进钻型与结构特点简介三、深孔麻花钻深孔麻花钻手用通用型钻头四、手用通用型钻头第四节先进钻型与结构特点简介五、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β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。第四节先进钻型与结构特点简介六、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。第五节深孔钻*深孔加工概念：长径比L/D＞5的孔为深孔。一般L/D＝5～10的深孔可用深孔麻花钻加工，L/D＞20则必须使用深孔刀具。*深孔加工的难点：①不能观测到切削情况②切削热不易传散③孔易钻偏斜④刀柄细长、刚度差、易振动*深孔加工刀具必须解决的问题：1）排屑2）冷却、润滑3）导向常用深孔刀具外形结构图a）单刃外排屑小深孔钻b）错齿内排屑深孔钻c）不重磨内排屑深孔钻d）喷吸钻e)外排屑机夹套料钻f）不通孔套料刀g)机夹单刃内排屑深孔镗刀h）小深孔拉铰刀i）深孔滚压头第五节深孔钻一、枪孔钻单刃外排屑小深孔枪钻钻尖相对于钻头轴线有一定的偏移量e，偏移量大约为1/4钻头的直径。排出的切削液经过过滤、冷却后再流回液池，可循环使用.优点：较好的导向性，改善了排屑条件。缺点：生产率不高。第五节深孔钻一、枪孔钻枪钻受力分析与导向芯柱*切削部分特点：第五节深孔钻二、错齿内排屑深孔钻（BAT深孔钻）BAT深孔钻BTA深孔钻特点：无横刃、内外切削刃余偏角不等、有钻头偏距切削刃分段、交错排列，保证可靠分屑和断屑，外缘刀片耐磨性好，中心韧性好。第五节深孔钻三、喷吸钻——BAT深孔钻＋喷吸排屑装置喷吸钻的特点：1）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，又改进了工作条件。2）可在车、钻、镗床上使用，操作方便，钻孔效率高。3）由于钻杆内还有一层内管，排屑空间受到限制，较难用于小直径。加工精度略低于BTA钻头。第五节深孔钻三、喷吸钻1—工件2—夹爪3—中心架4—引导架5—向导管6—支持座7—连接套8—内管9—外管10—钻头第五节深孔钻三、喷吸钻*配备DF系统的深孔钻第六节钻削方法及特点（补充）3.麻花钻最广泛应用的孔加工工具。适应性较强、成熟的制造工艺及完善的刃磨方法。4.深孔钻孔深与孔径之比大于5～10倍的孔称为深孔。2.中心钻三种结构形式：带护锥中心钻，无护锥中心钻和弧形中心钻（见后图）。1.扁钻使用最早的钻孔工具，结构简单、刚性好、成本低、刃磨方便。第六节钻削方法及特点（补充）三种结构形式：带护锥中心钻图a）无护锥中心钻图b）弧形中心钻图c）a)带护锥中心钻b)无护锥中心钻c)弧形中心钻第六节钻削方法及特点（补充）一、钻削的方法1.在钻床上的钻孔（1）工件装夹根据工件形状常选用手虎钳、机床用平口虎钳、V形块和压板、螺钉等辅助工具来装夹。a)手虎钳b)机床用平口虎钳c)V形块d)压板、螺钉第六节钻削方法及特点（补充）（2）钻孔方法及注意事项1).在斜面上钻孔时,需先用铣刀铣出平台后再钻孔2).钻半圆孔时，需将两件对合起来钻孔3).钻不通孔时，要按钻孔深度调整好挡铁来控制孔深4).对直径大于30mm的孔，一般分两次钻5).孔即将钻穿时，此时须减小进给量6).在钻深孔时，需经常退出钻头将切屑排除7).钻孔时，需用切削液充分冷却2.在车床上钻孔第六节钻削方法及特点（补充）二、钻头的装夹1.直柄钻夹头1—夹头体2—夹头套3—夹头钥匙4—夹爪5—内螺纹圈钻夹头的结构如图所示，夹头体上有锥孔与钻夹锥柄紧配；夹头套与内螺纹圈紧配；钥匙用来旋动夹头套；夹爪用来夹紧钻头直柄；内螺纹圈用来使爪伸出或缩进。第六节钻削方法及特点（补充）2.锥柄钻夹头1—内锥孔2—外圆锥3—扁尾内外表面都是锥体，称为钻套。第六节钻削方法及特点（补充）3.其他钻夹头（1）自动退卸钻头装置1—主轴2—挡圈3—螺钉销4—横销5—外套6—垫圈7—硬橡胶垫8—导向套9—主轴箱10—弹簧11—钻头第六节钻削方法及特点（补充）（2）快换钻夹头的用途及构造快换钻夹头1—钢珠2—滑环3—可换套4—弹簧环5—夹头体拆卸钻头1—斜铁2—主轴3—钻头第六节钻削方法及特点（补充）①将半圆弧一边放在上面，否则会将钻床半圆弧孔打坏。②拆卸前，在工件或工作台上要垫木块，防钻头掉下打坏工件或工作台。①将斜铁放钻床主轴圆弧孔内，贴紧锥钻扁尾的斜角部分。②用锤子锤击斜铁即可。注意：拆卸方法：思考题：1.试述孔加工刀具的类型及其用途。2.作图表示麻花钻结构、标注结构参数与刃磨角度。3.分析麻花钻前角、后角、主偏角及端面刃倾角的变化规律。4.为什么要对麻花钻进行修磨?有哪些修磨方法？