第七章 钻削和钻头
(完整版)钻削加工,钻头的磨制方法
1 钻小孔的精孔钻钻削直径在(2～16)mm的内孔时,可将钻头修磨成图7-1所示的几何形状,使其具有较长的修光刃和较大的后角,刃口十分锋利,类似铰刀的刃口和较大的容屑槽,可进行钻孔和扩孔,使孔获得较高的加工精度和表面质量。
钻孔或扩孔时,进给要均匀。
对钻削碳钢时加工精度可达IT(6～8),表面粗糙度可达Ra(3.2～1.6)μm。
采用的切削用量：Vc =(2～10)m/min,f=(0.08～0.2)mm/r。
冷却润滑液为乳化液或植物油。
2 半孔钻工件上原来就有圆孔,要扩成腰形孔,这就需要钻半孔了。
若采用一般的钻头进行钻削，会产生严重的偏斜现象，甚至无法钻削加工。
这时可将钻头的钻心修整成凹形，如图7-2所示，突出两个外刃尖，以低速手动进给，即可钻削。
实际钻削时，还会遇到超过半孔和不超过半孔的情况，由于两者的切削分力情况不同，必须对半孔钻的几何参数作必要的修正，若条件可能的话，使用相应的钻套，就更好了。
3 平底孔钻平底又分平底解体4通孔和平底盲孔，如图7-5（b）、（c）所示。
这时，可把麻花钻磨成两刃平直且十分对称的切削刃，并把前角修磨成3°～8°，后角为2°～3°特别是后角不能大，大了以后不仅引起“扎刀”，而且孔底面呈波浪形，重则会造成钻头折断事故。
若钻削盲孔时，应把钻心磨成如图7-5(c)所示的凸形钻心，以便钻头定心，使钻削平稳。
4 薄板钻在(0.1～1.5)mm厚的薄钢板、马口铁皮、薄铝板、黄铜皮和紫铜皮上钻孔，不能用普通钻头，否则钻出的孔就会出现不圆、成多角形、孔口飞边、毛刺很大，甚至薄板扭曲变形，孔被撕破。
大的薄板很难固定在机床上，若用手握住薄板钻孔，当用普通麻花钻的钻尖刚钻透时，钻头失去定心的能力，工件发生抖动，刀刃突然多切，扎入薄板，切削力急增，易使钻头折断或手扶不住，造成事故。
图7-6所示的薄板钻，钻时钻尖先切人工件，起定心作用，两个风力的外尖迅速把中间切离，得到所要求的孔用它钻薄板的干净利落，安全可靠。
钻削与钻头
钻削用各种钻头进行钻孔、扩孔或锪孔的切削加工。
钻孔是用麻花钻、扁钻或中心孔钻等在实体材料上钻削通孔或盲孔。
扩孔是用扩孔钻扩大工件上预制孔的孔径。
锪孔是用锪孔钻在预制孔的一端加工沉孔、锥孔、局部平面或球面等，以便安装紧固件。
钻削方式主要有两种：①工件不动，钻头作旋转运动和轴向进给，这种方式一般在钻床、镗床、加工中心或组合机床上应用；②工件旋转，钻头仅作轴向进给，这种方式一般在车床或深孔钻床上应用。
麻花钻的钻孔孔径范围为0.05～100mm ，采用扁钻可达125mm 。
对于孔径大于100mm 的孔，一般先加工出孔径较小的预制孔(或预留铸造孔)，而后再将孔径镗削到规定尺寸。
钻削时，钻削速度v 是钻头外径的圆周速度(米/分)；进给量f 是钻头(或工件)每转钻入孔中的轴向移动距离(mm/r)。
图2是麻花钻的钻削要素，由于麻花钻有两个刀齿，故每齿进给量a f =f /2(mm/齿)。
切削深度a p 有两种：钻孔时按钻头直径d 的一半计算；扩孔时按(d -d 0)/2计算，其中d 0为预制孔直径。
每个刀齿切下的切屑厚度a 0=a fsin K r ，单位为mm 。
式中K r 为钻头顶角的一半。
使用高速钢麻花钻钻削钢铁材料时，钻削速度常取16～40米/分，用硬质合金钻头钻孔时速度可提高1倍。
钻削过程中，麻花钻头有两条主切削刃和一条横刃，俗称“一尖(钻心尖)三刃”，参与切削工作，它是在横刃严重受挤和排屑不利的半封闭状态下工作，所以加工的条件比车削或其他切削方法更为复杂和困难，加工精度较低，表面较粗糙。
钻削钢铁材料的精度一般为I T13～10，表面粗糙度为R a 20～1.25µm，扩孔精度可达IT10～9，表面粗糙度为R a 10～0.63µm。
钻削加工的质量和效率很大程度上决定于钻头切削刃的形状。
在生产中往往用修磨的方法改变麻花钻头切削刃的形状和角度以减少切削阻力，提高钻削性能，中国的群钻就是采用这种方法创制出来的。
第七章 套筒类零件加工工艺及常用工艺装备
第七章套筒类零件加工工艺及常用工艺装备一、填空题1．在钻床上钻孔，单件小批生产或加工要求低的工件常用____________法安装，大批量钻孔或工件位置精度要求较高时，宜用____________安装工件钻孔。
2．在车床上钻孔，工件常安装在____________或____________内，麻花钻安装在车床的____________内。
钻孔前，首先进行____________，然后进行钻中心孔，再将孔钻出。
3．当孔径大于___________mm时，一般需要安排扩孔工序。
与钻孔相比，扩孔钻的中心不切削，横刃____________，容屑槽浅，钻芯____________，切削深度也大大____________，改善了加工条件。
故扩孔的进给量较钻孔____________ 。
而切削深度较钻____________孔。
4．标准麻花钻切削刃上各点前角是变化的。
从外缘到钻心，前角由____________逐渐变____________，直至____________。
5．铰刀的种类按使用方式可分为____________铰刀和____________铰刀;按铰孔形状分为____________铰刀和____________铰刀;按结构分为____________铰刀和____________铰刀。
6．零件内圆表面磨削方法有__________、__________及__________三种，当磨削孔和孔内台肩面可使用__________砂轮。
7．孔常用的精加工方法有__________、__________、__________、__________等。
8．研磨实际上包含了__________和__________的综合作用。
9．圆孔拉刀结构由__________、颈部、过渡锥、__________、__________、__________、后导部组成。
10．孔内键槽在单件小批生产时宜用__________方法加工。
钻头与钻削加工
钻头与钻削加工最近在德国金属加工行业所做的一项调查表明，钻削加工是机械加工车间耗时最多的工序。
事实上，在所有的加工工时中，有36％消耗在孔加工操作上。
与此对应的是，车削加工耗时为25％，铣削加工耗时为26％。
因此，采用高性能整体硬质合金钻头取代高速钢和普通硬质合金钻头，能够大幅度减少钻削加工所需的工时，从而降低孔加工成本。
过去几年来，切削加工参数（尤其是切削速度）在不断提高，特别是高性能整体硬质合金钻头的切削速度提高明显。
20年前，整体硬质合金钻头的典型切削速度为60～80m/min。
如今，在机床能够提供足够的功率、稳定性和冷却液输送能力的条件下，采用200m/min的切削速度钻削钢件已不足为奇。
尽管如此，与车削或铣削加工的一般切削速度相比，钻削加工在加工效率上还有很大的提高潜力。
整体硬质合金钻头对于基体的韧性要求很高，而钻头的磨损在可控和均匀稳定的情况下是可以接受的。
因此，典型的钻削刀具牌号比车削或铣削刀具含有更多的钴元素。
钻头材质通常采用微细晶粒硬质合金，以提高切削刃强度，确保均匀磨损而不发生崩刃。
用硬质合金钻头加工时通常要使用水基切削液，因此切削刃处的温度并不太高，但要求钻头具有抗热冲击性。
性能最佳的钻头牌号是典型的纯碳化钨材料，而无需大量添加碳化钽或碳化钛。
对于整体硬质合金钻头而言，涂层必须发挥比仅仅提高表面硬度和耐磨性更大的作用。
涂层必须在刀具与工件材料之间提供隔热层并保持化学惰性；必须将工件材料与涂层之间的粘结作用降至最低以减小摩擦；涂层表面必须尽可能光滑；此外，麻花钻的涂层还必须具有抗裂纹扩散能力。
钻削加工的动力学特性可能会引起微裂纹，为了保持刀具寿命，就必须阻止裂纹扩散。
通过选择正确的涂层工艺和生成适当的涂层显微结构，可使涂层材料处于压应力状态下，从而大幅度延长刀具寿命。
采用多层涂层可以获得良好的使用效果。
多层涂层能阻止微裂纹在各层涂层之间扩散，即使有个别涂层出现损坏和剥落，其它的涂层仍可对硬质合金基体起到保护作用。
《钻削与钻头》课件
1. 切削力大
由于钻头需要施加较大的轴向压力才能使钻尖切 入工件材料中，因此切削力较大，易造成刀具磨 损。
3. 制造成本低Байду номын сангаас
钻削所需的设备和工具相对简单，制造成本较低 。
2. 排屑困难
钻头切削过程中产生的切屑需要通过排屑槽排出 ，但排屑槽的尺寸和形状对排屑效果有很大影响 ，排屑不当易导致切屑堵塞或划伤已加工表面。
选择依据
进给量的选择应考虑工件材料的 硬度、钻头的直径和切削深度等
因素。
注意事项
进给量过大可能导致切削力增大 ，进给量过小则可能导致切削效 率低下，应根据实际情况进行选
择。
切削深度的选择
切削深度
切削深度是指钻头在工件上切削的深度，单位为mm。
选择依据
切削深度的选择应考虑工件材料的硬度、钻头的直径和刚性等因素 。
切削速度是指钻头在每分钟内所 完成的进给量，单位为mm/min
。
选择依据
切削速度的选择应综合考虑钻头的 直径、切削深度、工件材料、钻头 材料和冷却方式等因素。
注意事项
切削速度过高可能导致钻头磨损加 剧，切削速度过低则可能导致切削 力增大，影响加工质量和效率。
进给量的选择
进给量
进给量是指钻头每转一圈，钻头 沿轴线移动的距离，单位为 mm/r。
钻削的特点
01
02
03
总结词
钻削具有加工精度高、适 应性强、制造成本低等优 点，但也存在切削力大、 排屑困难等缺点。
详细描述
钻削作为一种常见的金属 切削加工方法，具有以下 优点
1. 加工精度高
第七章 钻头、铰刀、螺丝攻、铰丝镆
第七章鑽頭、鉸刀、螺絲攻、鉸絲鏌鑽孔加工可說是相當古老的技藝，它係利用鑽頭的旋轉及擠壓入工件而鑽出孔穴的切削加工。
鑽頭可能是早期人類惟發明槌子之後，創造出來的第一件工具。
最早的鑽頭是利用尖狀的燧石，藉著手的扭轉而鑽孔。
人類發明了弓箭之後，就懂得利用鬆的弓弦纏繞在一端帶有尖形燧石的桿或箭上，並藉著頂在下巴的木塊對著桿子的另一端施加壓力，同時也一方面拉動弓而扭轉桿子，這樣就可以產生火花，亦即所謂的鑽木取火。
稍後又發現到如果加上一些如砂之類的磨料，則可在貝殼或石頭上鑽孔。
孔之加工方法可分為(a)利用鑄造、鍛造、或粉末冶金等不產生切屑的孔成形方式，(b)用衝床衝孔，(c)放電加工、雷射、電子束等非傳統式熔解孔的加工，(d)利用鑽頭、鉸刀、搪孔刀具、拉刀、內孔研磨、游離磨料等產生切屑的孔加工。
其中利用鑽床對孔加工仍是最普通的方式，其基本操作如圖7 - 1 示。
本章除搪孔刀具外，就其中加工孔的刀具及切螺紋刀具加以討論。
若將二支直徑相同的鑽頭分別放置在未鑽孔的工件及該鑽頭已鑽出孔的上綠，並且同時做進給運動。
可看出鑽孔加工是將相當於進給的容積變為切屑排出，進而產生孔空問的一種切削方式。
鑽頭施加扭矩與推力至工件，其尖端刃口切除工件，產生的切屑就由鑽槽送出工件表面。
切屑在孩擠出工件表面之前，必然摩擦到鑽槽與鑽出的孔。
鑽頭在鑽入某付深度後會由於切削阻力的加大而產生彎曲，切屑與孔面間的摩擦影響就漸次增大，所以鑽出的孔徑往往比鑽頭大。
彈性復原性較大的材料在鑽孔加工中呈現出顯著的發熱，由於冷卻時發生收圖7 - l 鑽床的基本操作縮的關係，鑽出的孔徑反而小於鑽頭的直徑。
螺紋的基本加工方法，則可由圖7 - 2 得知。
刀具沿著與工件心軸的垂直方向成 角的方向進給，圖中淡黑色V 形三角溝槽為單牙螺紋圖7 - 2 螺紋加工所切除的螺紋槽，亦即將該三角溝槽的原來金屬變為切屑。
故亦可將螺紋加工看作是孔加工的應用。
(一) 鑽頭1. 鑽頭的製造程序製造鑽頭的程序為圓形材料車製外形→銑溝槽→熱處理→研磨外圓→研磨刀刃。
第七章-钻削与钻头
7.1 麻 花 钻
麻花钻是一种形 状较复杂的双刀槽孔 加工工具。
一、麻花钻的结构
1.麻花钻的结构组成 麻花钻由装夹部分、工作部分和切削部分所组成。
工作部分 由导向部分和切削部分组成。 ①柄颈②部部导切向用削用部以部来分装分连夹接钻由并柄头两传部螺个递和旋螺钻工槽旋削作部形力部分前和，刀扭并径面矩供向，。磨尺两钻外寸个头径决经直时定刃径砂了磨小轮钻获于退头得1刀直3的m和径后m打d刀o时钻，面，头直、通标径常记向。尾 部采两方用个制圆圆造柱柱成柄形倒；的锥钻副，头后前直刀大径面后在（小12棱，m边倒m）锥以组量上成为时。～采前，用刀螺圆面旋锥与槽柄后是；刀排扁面屑尾的通是交道为线，防形两止条钻棱 边柄成起打形导滑成向和横作供刃用斜。，铁两将条锥螺柄旋从形 钻刃 套瓣 中中 取间 出由 。钻芯相连，以保持刃瓣连接强度， 钻芯直径～，并从切削部分到尾部方向制成正锥（前小后大），导向部 分也是钻头的备磨部分。
2、刃磨角度：
1．原始锋角2Φ0：钻尖两原始主刃母
线的夹角，即两主切削刃在基面上投影 的夹角。 2．使用锋角2Φ：简称锋角（顶角）， 是两实际主刃在中断面投影中的夹角。
3．横刃斜角Ψ：在钻尖的端视图上，
中断面与横刃的的钝夹角。
由于横刃前角为负值，因此横刃的切削条件很差， 切削时因产生强烈的挤压而产生很大的轴向力。
5、 几何角度小结
第二节 钻削原理
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：
dn
式中：
vc
(m/min) 1000
课题七 钻头的刃磨
课题七 钻头的刃磨
二 钻头刃磨 １）钻头刃磨要求 ① 刃磨用砂轮一般采用粒度为46#～ 80#，硬度为中软级（K，L）的氧化铝砂轮 为宜。砂轮旋转必须平稳，对跳动量大的砂 轮必须进行修整。刃磨时应站在砂轮的则面 位置上。
课题七 钻头的刃磨
② 麻花钻经刃磨后要求其顶角2ø 为 118º 2º ± ，在外缘处的后角α要求为8°～ 14°，横刃斜角ψ为50°～55°，两主切 削刃长度以及和钻头轴线组成的两个ø 角要相 等，两个后刀面要刃磨光滑。
课题七 钻头的刃磨
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课题七 钻头的刃磨
3）刃磨质量检验 钻头刃磨后可根据钻头的几何角度及两主 切削刃的对称性要求，利用检验样板进行检 验，如图7-5所示。
图7-5 用样板检验刃磨角度
课题七 钻头的刃磨
４）麻花钻的修磨 ① 修磨横刃 修 磨横刃的部位如图76a所示。修磨后横刃 的长度b为原来的 1/5~1/3，以减小 轴向抗力和挤刮现象， 提高钻头的定心作用 和切削的稳定性。
课题七 钻头的刃磨
三、思考题： 1、钻头的刃磨有哪些标准？ 2、刃磨标准的麻花钻有那些要领？
② 钻头与砂轮的相对位置 钻头轴心线 与砂轮圆柱母线在水平面内的夹角等于 钻头顶角2ø 的一半，被刃磨部分的主切 削刃处于水平位置，如图7-4
第七章 钻削与镗削(机械制造工艺第5版答案)
第七章钻削与镗削一、填空1、钻头扩孔钻孔钻孔扩孔2、钻头或扩孔钻钻头或扩孔钻的轴向移动3、台式立式摇臂4、立式35 mm 中小型单件、小批量5、刀柄刀体118°55°6、钻头外缘30°钻头中心7、d/2 (D一d)/28、端面沉孔锪削9、镗刀旋转工件或镗刀10、装夹工件纵向、横向进给11、刀架溜板12、IT9～IT7 3. 2～0.8μm二、判断1. ×2.×3、√4.× 5. ×6.√7.√8. ×9.√三、选择1. C2. B.D3. A. B4. C. D 5 .A.B.D 6. C四、名词解释1.用钻头在实体材料上加工孔的方法称为钻孔。
2.用扩孔工具扩大工件孔径的加工方法称为扩孔。
3.用锪削方法加工平底或锥形沉孔称为锪孔。
4.用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和减小其表面粗糙度值的方法称为铰孔。
五、简述1.刃磨麻花钻的基本要求有:(1)根据加工材料的材质刃磨出正确的顶角，通常2Kr=116°～118°。
(2)两主切削刃的长度应相等且成直线，与轴线的夹角也应相等。
(3)后角刃磨适当，横刃斜角一般为ψ=50°～55°。
(4)主切削刃、刀尖和横刃应锋利，不允许有钝口、崩刃。
2.手用铰刀的切削部分较长，2Kr很小，定心作用好，铰削时轴向抗力小，工作时较省力，其校准部分只有一段倒锥，为了获得较高的铰孔质量，手用铰刀各刀齿间的齿距在圆周上不是均匀分布的。
机用铰刀的切削部分较短，2Kr较大，其校准部分有圆柱段和倒锥段两段，为了便于制造，机用铰刀各刀齿间的齿距在圆周上等距分布。
3.两个或两个以上在空间具有一定相对位置的孔称为孔系。
常见的孔系有同轴孔系、平行孔系和垂直孔系。
4.车床上车孔的主运动是工件的回转运动，进给运动是车孔刀纵向移动，主要适用于车削回转体工件上的单一孔或同轴孔系。
钻削与钻头8学习.pptx
• 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，
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
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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，
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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。
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感谢您的观看！
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• 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
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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
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• 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。
第七章钻削与钻头
四、手用通用型钻头 指用手电钻人力钻孔用钻头
广泛用于机械装配、建筑工
地、施工现场、修理作业
五、硬质合金钻
加工硬脆材料 有整体式和镶片式的
六、可转位浅孔钻
是指钻的孔深度 小于3倍孔径的硬 质合金可转位钻头
第五节 深孔钻
深孔指孔的深度与直径比L/D>5的孔。 1、深孔加工的特点 (1)由于孔的深度与直径的比例较大，钻杆细长，刚性 差，工作时容易偏斜及产生振动，因此孔的精度及光 洁度较难保证; (2)切屑多而排屑通道长，若不采取必要措施，随时可 能由于切屑堵塞而导致钻头损坏； (3)钻头在近似封闭的状态下工作，热量不易散出，钻 头磨损严重。 2．设计与使用深孔钻的基本要求 (1)排屑通畅 (2)充分冷却、润滑 (3)良好的导向
2．结构特点 (1)直径较大时，切削部分是由几个硬质合金刀片 交错地焊在刀体上。 (2)由于采取的是几个分离的刀片，这样可根据钻 头沿径向各点的切削速度，采用不同的刀片材 料(或牌号) (3)采取较大顶角(一般取2φ＝125～140。)，以 利断屑。 (4)采用导向条增大切削过程的稳定性。
(7-10)
式中Mc——切削扭矩； vc——切削速度； d ——钻头直径。
影响钻削力的主要因素有： 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↑
直线，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。
第七章 钻削与钻头
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
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
一、切削用量与切削层参数 1.钻削用量
钻削背吃刀量（mm）
ap d / 2
每刃进给量（mm／z）
钻削速度（m／min）
fz f /2
v( dn )/1000
2.切削层参数
钻削厚度（mm） 钻削宽度（mm）
h fsin( / 2 ) D
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
第二节 钻削原理
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：
F C d f f F f
zF yF f f
K F f
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？
第7章 钻削与钻头
主切削刃在端面中的投影与通过该点基 端面中的投影与通过该点 端面刃倾角λst：主切削刃在端面中的投影与通过该点基 面之间的夹角。 之间的夹角。
d0 sinλtx = dx
d0钻心直径，dx以钻心为直径，以钻 钻心直径， 以钻心为直径， 心到x点距离为半径圆的直径。 心到 点距离为半径圆的直径。 点距离为半径圆的直径
2、进给量 f=(0.01~0.02)d 、 3、钻削速度 表7-4选择。 、 选择。 选择
第7章 钻削与钻头 章
复习 1、切削部分 、
主切削刃为前、后面汇交的区域。 主切削刃为前、后面汇交的区域。横刃位于两个主后面汇 为前 交的区域。副切削刃是两条刃沟与刃带棱面汇交的两条螺 交的区域。副切削刃是两条刃沟与刃带棱面汇交的两条螺 旋线。 旋线。
第7章 钻削与钻头 章
(3) 钻头刃带无后角，与孔壁摩擦。加 钻头刃带无后角，与孔壁摩擦。 工塑性材料容易产生积屑瘤。 工塑性材料容易产生积屑瘤。
2、钻削力 、
每一个切削刃都产生切削力，包括切向 每一个切削刃都产生切削力，包括切向 主切削力)、 径向力)和进给力 力(主切削力 、背向力 径向力 和进给力 主切削力 背向力(径向力 (轴向力 。 轴向力)。 轴向力 主切削刃 进给力F 进给力 f 40% 扭矩Mc 80% 横刃 57% 8% 刃带 3% 12%
第7章 钻削与钻头 章
7.2 钻削原理
一、钻削用量与切削层参数 πdn 切削速度v 切削速度 v= 1000
v-钻头外径处主运动速度；d-钻头外 钻头外径处主运动速度； 钻头外 钻头外径处主运动速度 钻头或工件的转速。 径；n-钻头或工件的转速。 钻头或工件的转速 进给量f： 进给量 ：钻头每转一转沿进给 方间移动的距离。 方间移动的距离。 每齿进给量f 每齿进给量 z：麻花钻每转过 一个刀齿， 一个刀齿，它与工件的相对位 移。 fz＝f / 2
Chapter7铣削与钻头ppt32
3、钻削用量选择
（1）钻头直径
由工艺尺寸决定，尽可能一次钻出所要求的 孔。
当机床性能不能胜任时，采用先钻孔再扩孔 的工艺。需扩孔者，钻孔直径取孔径的 50%～70%。
3、钻削用量选择
（2）进给量 钻头进给量受钻头的刚性与强度限制。大直径钻
1、修磨横刃
修磨横刃的目的：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，以降低进给力，提高钻尖定心能力。
横刃的修磨有十字形修磨和內直刃形修磨两 种形式。
1、修磨横刃
（1）十字形修磨
横刃磨出十字形，长度不变，刃 倾角仍为零，但显著增大了横刃 前角。
这种修磨形式方法简单，使用机 床夹具修磨时，调整参数少。但 钻芯强度有所减弱，并要求砂轮 圆角半径较小。
当左右切削刃对称时，背向力抵消，
最终构成钻头的进给力Ff与切削扭 矩Mc。
进给力
Ff
CFf d zFf
f
K yFf Ff
扭矩
Mc
CMc d zMc
f
K yMc Mc
切削消耗功率
pc
M cvc 30d
图7.4 钻削力
2、钻削过程特点
（3）钻头磨损特点
磨损过程与规律与车刀同。
钻头切削刃各点负荷不均， 外圆周切削速度最高，因此 磨损最为严重。
钻孔时切削层参数包括：
钻削厚度hDfsin/2 钻削宽度bDd/(2sin)
每刃切削层公称横截面积 ADdf/4
图7.3 钻削用量与切削层参数
2、钻削过程特点
（1）钻削变形特点与切屑形状
钻削轴向力大。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。钻心区 域直径几乎为零，切削速度也接近为零，但 仍有进给运动，相当于用凿子劈入工件。
6 第六章 钻削与钻头
后角越大 刀具越锋利
（3）横刃斜角
横刃斜角：在端平面度量的中剖面与横刃的钝夹角
横刃斜角与后角
横刃斜角与后角相关
？
控制后角即可通过控制横刃斜角 实现； 横刃斜角便于测量； 控制横刃斜角本质是控制后角。
刃磨钻头后面时，需控制中心部位后角。 越接近中心，后角越大。 原因1 获得较大的前角 原因2 补偿径向各点工作后角变化量， 保证各点基本一致。
运动、十九世纪自然科学的发展
二、BTA深孔钻
可加工D=18-185，L/D≺100的孔
三、喷吸钻
加 工 中 等 直 径 深 孔
作业
7-4 7-8 7-12
END
END
7.3.3 前面的修磨
7.3.4 修磨后面
7.4 先进钻型与结构特点
群钻基本特 征
三尖七刃锐当先， 月牙弧槽分两边， 一侧外刃开屑槽， 横刃磨得低窄尖.
1953年，在北京永定机械厂当钳工的倪志福勇 于创新，发明了后来被称为“倪志福钻头”的 新型麻花钻。这种钻头的加工效率比普通麻花 钻大大提高，倪志福本人因此成为“劳动模范” 并参加了第二次全国青年社会主义建设积极分 子大会和全国工业、财贸系统群英会。1963年 倪志福与北京工业大学于启勋教授及周淑英、 王育民合著的第一本“倪志福钻头”一书出版。
为了与世界接轨，统一名称，倪志福、陈壁 光在1999年出版的“群钻、倪志福钻头”一 书中建议更名为“多刃尖(Multifork drill)钻 头”。 群钻的显著特点： 三尖七刃锐当先、 月牙弧槽分两边， 侧外刃再开槽， 横刃磨低、窄又尖
7.4 先进钻型与结构特点
S 型 横 刃 钻
可转位浅孔钻(L/D=3孔)
钻削加工与钻头
钻削、铰削与镗削加工
第一节 钻削加工与钻头
第一节 钻削加工与钻头
一
一
麻花钻的结构 钻削加工的工艺特点
二
本 节 教 学 内 容
三
四 五
钻削用量
钻削力 其它钻头
第一节 钻削加工与钻头
本节教学要求：
（1）熟悉钻削过程特点及钻削用量的选择；
本 节 教 学 要 求
（2）掌握钻削力的计算。 （3）熟悉麻花钻的组成、结构参数、几何角度； （4）了解其它钻头特点。
麻 花 钻 的 结 构
tan x
P
P r
r
tan
增大螺旋角有利于排屑 ，能获得较大前角使切削轻 快，但钻头刚性变差。小直 径钻头，为提高钻头刚性，β 角可设计得小些。钻软材料 、铝合金时，为改善排屑效 果，β角可设计得大些。
3.麻花钻几何角度 车刀刀具角度各参考坐标 系坐标平面均可在钻头上应用。 此外，由于钻头结构的特殊性， 麻 还规定了三个测量平面，即 花 （1）端平面Pt 钻 的 与钻头轴线垂直的端 结 面投影平面。 构 （2）中剖面Pc 过钻头轴线与两主切 削刃平行的平面。
钻削力的计算
通过测力实验，可得经验计算公式如下：
Ff CF d
钻 削 力
xF
f v
f
yMc
yF
zF c
M c CM c d
xM c
zM c vc
由上式计算出转矩后，可计算切削消耗功率Pc。
Pc 2M c n103
式中 Mc——转矩，单位为N· mm； n——转速，单位为r／min。
3.麻花钻几何角度 （2）后角αfx
钻头的后角是过主切削刃 上某选定点x在柱剖面内测量的
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钻削与钻头
钻削力
1背向力 F p ：互相 低消； 2主切削力 F C ：当 左右刃对称时，构 成钻削扭距 M C ； 3进给力 F f 。
#20
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#5
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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（Cutting edge） 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。
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
#3
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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。
#4
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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
#16
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钻削与钻头
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：
#24
修磨横刀刃
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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。
#21
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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
#22
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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
#23
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钻削与钻头
#1
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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
#2
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#9
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。
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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。
钻削运动
1000 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：
vc
dn
(m / min)
vf f n fz Z n
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。
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。
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#17
钻削与钻头
钻削用量与切削层参数
#18
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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。
#13
结构角度参数
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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Mechanical Engineering, NingXia University
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(Body clearance) 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
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
#15
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#11
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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。
#6
切削部分
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钻削与钻头
6. 横刃（Chisel edge） 两后面相交成的刃口。 7. 横刃转点（Chisel edge corner） 主切削刃与横刃相交成的转角 交点。 8. 外缘转点（Outer corner） 主切削刃与副切削力刃的转角 交点。 9. 钻芯尖（Core tip） 理论上是麻花钻中心轴在钻尖 处的端点，实际当中有偏差。
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。
#14
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#12
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钻削与钻头
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