材料科学]钻削与钻头

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1、第七章钻削与钻头第一节麻花钻一、麻花钻的结构1．麻花钻的组成(1)装夹部分装夹部分用于与机床的联接并传递动力，包括钻柄与颈部。(2)工作部分工作部分用于导向、排屑，也是切削部分的后备。刃带螺旋刃沟钻芯(3)切削部分钻头前端有切削刃的区域两个前面两个后面两个副后面前面两条螺旋沟槽中以切削刃为母线形成的螺旋面后面与工件加工表面相对的表面圆锥面螺旋面平面特殊曲面副后面刃带棱面主切削刃位前、后面汇交的区域横刃两主后面汇交的区域副切削刃两条刃沟与刃带棱面汇交的两条螺旋线。2．麻花钻的结构参数(1)直径d直径d指切削部分测量的两刃带间距离(2)直径倒锥倒锥指远离切削部分的直径逐渐做小，

2、以减少刃带与孔壁的摩擦，相当于副偏角。(3)钻芯直径d0是两刃沟底相切圆的直径。(4)螺旋角ω是钻头刃带棱边螺旋线展开成直线与钻头轴线的夹角。(7-1))(tan2tanrrLrxxxwpw==二、麻花钻的几何角度1．钻头角度的参考系基面pr:主切削刃上任意点的基面，即通过该点，垂直于该点的切削速度方向的平面。切削平面ps:主切削刃上任意点的切削平面，是包含该点的切削速度方向，而又切于该点加工表面的平面。正交平面po、假定工作平面pf和背平面pp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：过切削刃选定点作与钻头轴线平行的直线

3、，该直线绕钻头轴线旋转形成的圆柱面。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顶角是两主切削刃在中剖面投影中的夹角。(2)外缘后角(αf)主切削刃靠刃带转角处在柱剖面中表示的后角，可用工具显微镜投影的方法测量。(3)横刃斜角(ψ)端平面测量的中剖面与横刃的钝夹角。刃磨钻头后面时，需控制钻头中心部位后角：愈近钻头中心，后角磨得愈大。目的：一、是使横刃能获得较大的前角，增加横刃的锋利程度。二、是使切削刃各点工作后角相差较少°=+90jyagoo3．横刃角度分析横刃由两个主后刀面相交形成，普通麻花钻横刃近似直线。从图中几何关系知：由上式化简得(7—

4、2)横刃长度(7-3))180sin(cottanyfay-==OBOBBMBCoyafyotantan1)180sin(=-)180sin(0yy-==dMNb4．主切削刃角度分析麻花钻录像第二节钻削原理一、钻削用量与切削层参数钻削深度ap=d/2每刃进刀量fz=f/2钻削速度vc=πdn／1000钻削厚度hD≈fsinφ/2钻削宽度bD≈d／2sinφ每刃切削层公称横截面积AD=df/4材料切除率Q=fπd2n/4≈250vcdf二、钻削过程特点1．钻削变形特点与切屑形状1)钻心处切削刃前角为负，特别是横刃区,切削时产生刮削挤压，切屑呈粒状并被压碎。钻心区域直径几乎为零

5、，切削速度也接近为零，但仍有进给运动，使得钻心横刃区域工作后角为负，相当于用楔角为βoψ的凿子劈入工件，称作楔劈挤压。2)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。断屑比较困难。3)钻头刃带无后角，与孔壁摩擦。2．钻削力钻削力是由于工件材料的变形，钻头与切屑、工件孔间的摩擦而产生的。包括切向力(主切削力)、背向力(径向力)和进给力(轴向力)。进给力(7-8)扭矩(7-9)ffFfFfFyZFfKfdCF=ccMcMcMyzMcKfdCM=切削消耗功率式中Mc——切削扭矩；vc——切削速度；d——钻头直径。(7-10)dvMpccc30=影响钻削力的主要因素

6、有：螺旋角ω：螺旋角ω↑，则前角γo↑，并改善了排屑情况，轴向力F与扭矩M都显著↓。但当螺旋角β>30。时，其影响减小。顶角2φ：顶角2φ↑，会使切削厚度hD↑，切削宽度↓，从而切向力Fz↓及切削扭矩M，轴向力F↑横刃斜角ψ：横刃斜角ψ愈小，则横刃愈长，横刃处前角负值愈大，将使轴向力F↑。横刃长度对扭矩M影响很小，这是因为横刃所造成的扭矩Mψ所占的比重很小的关系。此外，合理选择切削液也能显著降低钻削力。3．钻削热与钻头磨损特点1)钻削热不加切削液加工钢料时，传入工件的热量约占14.5％，传入钻头的约占52.5％，传入切屑的约占28％，传入空气的仅占5％左右采用切削液，则切削

7、热传出的百分比将有很大的变化2)钻头磨损高速钢钻头磨损的主要原因是相变磨损钻头磨损的形式主要是后面磨损钻头磨损限度常取外缘转角处VB值为(0.8—1)倍刃带宽钻小孔或深孔时，钻头的磨损常以钻削力不超过某一限度为标准。影响钻头耐用度的因素钻头材料与热处理状态、钻头结构、刃型参数、切削条件等。三、钻削用量选择1．钻头直径钻头直径应由工艺尺寸决定，尽可能一次钻出所要求的孔。需扩孔者，钻孔直径取孔径的50％一70％2．进给量普通钻头进给量可按以下经验公式估算：f=(0.01～0.02)d(7-11)合理修磨的钻头可选用f=