第八章--钻削与钻头

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。二、结构参数钻芯直径d0直径倒锥:远离切削部分的直径逐渐做小，以减少刃带孔壁，相当于副偏角。直径d:两切削部分测量的两刃带间距离，选用标准螺旋角ωωrrLdπωxxxtan)(tan==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Ps3）正交平面P04）假定工作平面Pf5）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2Φ：116～11802）外缘后角αf：主切削刃靠带转角处在柱剖面中表示的后角。中等钻头：8～2003）横刃斜角Ψ：端平面测量的中剖面与横刃的钝夹角普通麻花钻：ψ=133～1250小直径的钻头,ψ角度允许较大,横刃斜角ψ数值与钻头中心处切削刃后角关系密切,一般通过测量ψ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,使切削顺畅.2.使切削刃各点工作后角相差较少.横刃斜角Ψ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.)180sin(tanOBOBctgBMBCootantan1)180sin()180sin(0dMNb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：ffFyfFfFzFfKfdCF=2）扭矩：ffMyfMfMzMcKfdCM=3）切削消耗功率：dvMPCCc30=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，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50％－70％。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=0.03d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35％－50％，转矩下降了10％－30％，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2－3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10－15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。