第七章--钻削和钻头

DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#1钻削与钻头DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#2钻削与钻头本章内容7.1麻花钻7.2钻削原理7.3钻头的修磨7.4先进钻削简介DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#3钻削与钻头7.1麻花钻本节内容麻花钻的结构麻花钻的几何角度本节重点麻花钻的结构和几何角度DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#4钻削与钻头麻花钻的结构麻花钻是一种形状较复杂的双刀槽孔加工工具。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#5钻削与钻头麻花钻的组成麻花钻按其功用的不同,可以分为三部分:1钻柄(Shank);2钻颈(Neck);3钻体(Body)。钻柄:钻头上供装夹用的部分,并用以传递钻孔所需的动力(扭矩和轴向力)。钻颈:位于刀体和钻柄之间的过渡部分。通常用作砂轮退刀用的空刀槽。钻体:钻头的工作部分,由切削部分(即钻尖)和导向部分组成。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#6钻削与钻头麻花钻的名称术语1.前面（Face）螺旋槽靠近切削刃的那部分面。2.后面(Flank)在钻尖上与被加工表面相对的面。有两个后面，每个又可分为第一后面和第二后面。3.钻尖（Point）或称钻锋，承担主要的切削任务。4.主切削刃（Cuttingedge）前面与后面相交成的刃口。普通麻花钻有两条。5.副切削刃前面与刃带的相交线，即刃带边缘刃。切削部分DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#7钻削与钻头6.横刃（Chiseledge）两后面相交成的刃口。7.横刃转点（Chiseledgecorner）主切削刃与横刃相交成的转角交点。8.外缘转点（Outercorner）主切削刃与副切削力刃的转角交点。9.钻芯尖（Coretip）理论上是麻花钻中心轴在钻尖处的端点，实际当中有偏差。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#8钻削与钻头1.螺旋槽(Flutes)或称刃沟，钻体上螺旋形沟槽。作用有：排屑，容屑，切削液流入的通道。2.刃瓣(Land)钻体上外缘未切出刃沟的部分。3.刃背(Bodyclearance)刃瓣上低于刃带的外缘表面。作用：在钻体的外圆上减小直径，以与孔壁形成径向间隙，防止摩擦，提高加工精度，降低切削力导向部分DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#9钻削与钻头4.刃带(Margin)或称棱边，即钻头的副后面。5.后背棱后面与刃背的相交棱线。6.后沟棱后面与螺旋槽的相交棱线。7.尾根棱(Heel)或称沟背棱，刃瓣上刃背与螺旋槽的相交棱线。8.尾根转点(Heelcorner)尾根棱、后背棱和后沟棱三棱的汇交点。9.钻芯(Web)连接二刃瓣钻体中心部分。由以上的相关术语，可以将麻花钻参加切削的主要部分归纳为“一尖、三刃”，“一尖”即钻心尖，“三刃”即两主切削刃，一横刃。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#10钻削与钻头麻花钻的结构参数长度尺寸参数1.钻头直径d(D)：钻体的刃带上两外缘转点的距离。2.钻芯厚度K：在钻头钻尖处测得的钻芯最小尺寸。若ro为钻芯半厚，则有K=2ro。3.钻径倒锥：由钻尖向钻柄，钻头直径在一定长度上的缩小值。该一定长度一般取100mm。4.钻芯增量：由钻尖向钻柄，钻芯厚度在一定长度上（比如100mm）的增厚值，也称锥芯锥度。5.刃带高度c：刃带的径向高度，即刃背与孔壁间的间隙量。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#11钻削与钻头6.刃带宽度f：在垂直于刃带边缘（即副切削刃）的方向上测量的刃带的宽度。7.刃背直径q：钻体刃瓣上刃背的直径值，和刃带高度的关系是：q=d-2c。8.刃瓣宽度B：在垂直于刃带边缘（即副切削刃）测得的刃带边缘刃（即副切削刃）与刃瓣尾根棱之间的长度。9.切削刃高度差H：在给定的位置半径上，相对于钻头端平面测得的两切削刃的轴向位移。10.横刃长度b：指在钻头端视图中的横刃的长度值。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#12钻削与钻头麻花钻的几何角度钻头角度参考1）基面——削刃某选定点包含钻头轴线的平面2）切削平面——过切削刃某选定点与切削刃相切并垂直与基面的平面。3）正交平面——过切削刃某选定点并同时垂直于基面、切削平面。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#13钻削与钻头结构角度参数1．螺旋角ω：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Ψ：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2Φ0：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2Φ：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。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#14钻削与钻头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：①轴向结构后角αc：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；②结构法后角αnc：在切削刃的法剖面内测量；③结构圆周后角αfc：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αd：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αh：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。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#15钻削与钻头普通麻花钻只需刃磨两个后面，控制三个角度使用锋角2Φ，横刃斜角Ψ，外缘后角αd刃磨钻头后面时，要控制钻头中心部位后角：越靠近钻头中心，后角磨的越大，目的有两个1.使得横刃能获得较大前角，增加横刃的锋利程度2.使得切削刃各点工作后角相差较少DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#16钻削与钻头7.2钻削原理•本节内容钻削用量和切削层参数钻削特点和钻削力钻削用量选择•本节重点钻削用量和钻削力DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#17钻削与钻头钻削运动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）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。min)/(1000mdnvcnZfnfvzfDepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#18钻削与钻头钻削用量与切削层参数DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#19钻削与钻头钻削特点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，沾车刃带上影响孔质量。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#20钻削与钻头钻削力1背向力Fp：互相低消；2主切削力FC：当左右刃对称时，构成钻削扭距MC；3进给力Ff。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#21钻削与钻头3．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，好似伴随有刃带磨损，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。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#22钻削与钻头钻削用量选择1．钻头直径：先钻孔再扩孔时，钻孔直径取孔经的50%—70%2．进给量：（一般）•可按下式估算：f＝(0.01—0.02)d•合理修磨的钻头可选用f＝0.03d•直径小于3—5的钻头，长用手动进给3．钻削速度DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#23钻削与钻头钻头的修磨本节内容•横刃的修磨•主切削刃的修磨•前面的修磨•后面的修磨本节重点和难点DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#24钻削与钻头修磨横刀刃一、修磨横刀刃1．其目的是：在保持钻头强度的前提下，尽可能增大钻头部分的前角，缩短横刃的长度，以降低进给力，提高钻头尖定心能力2．形式：（1）十字形磨：横刃长度不变，刃倾角仍为零度，但横刃前角增大了，此法简单，但钻头芯强度有所减弱，要求沙轮圆角锋经较小。（2）内直刃形修磨：缩短横刃的长度，增大钻心处的前角，加大钻心处容屑空间，保持钻头原有强度，降低钻头进给力，对沙轮圆角无严格要求，此法得到广泛推广使用。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#25钻削与钻头修磨主切削刃1．目的：改变刃形或顶角，控制分屑，或改变切削负荷分布，增大散热条件，提高钻头寿命。2．常用修磨形式有三类1）磨出内凹圆弧刃。可加强钻头的定心作用，有助于分屑，断屑。2）磨出双重或多重顶角，后磨出外凸园弧刃。可改善钻刃外缘处的散热条件提高钻头寿命、此形式适用于钻铸铁等脆性材料。3）刀磨出分屑槽。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#26钻削与钻头修磨前面1．目的：改变前角的分布，增大或减少前角，或改变刃倾角，以满足不同的加工要求。2．常用的修磨形式：1）将外缘处磨出倒棱面前面。2）沿切削刃磨出倒棱。3）在前面磨出卷屑槽，增大前角，适用于切削有机玻璃的软材料，以提高Ra。4）在前面上大前角及正刃倾角。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#27钻削与钻头修磨后面1．目的：是在不影响钻刃的强度下，增大后角，以增大钻磨容屑空间，改善冷却效果，将后面磨出双重后角。2．修磨刃带（副刃后面），以减少刃带宽度，磨出副后角，一减少刃带与孔壁的摩擦。运用于对韧性大，软材料的精加工。DepartmentofMechanicalEngineering,NingXiaUniversity#28钻削与钻头先进钻