钻头刃磨知识总汇-麻花钻及群钻(免费)

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钻孔时,基本的切削功率大部分 消耗在形成切屑和排屑上,它们对钻 削力、钻头耐用度和加工精度都有很 大影响。用麻通花钻钻塑性材料,一 般切屑多为长锥螺卷状。(图4及现场 视频 )
⑵切削刃上切削力的分配
在钻一般金属材料时,轴向力主要来自横刃,而转矩则主要由主刀刃产生。但应 注意:当钻某些钛合金材料时,由于其弹性恢复量大,从而使钻头刃带与孔壁的磨擦 力矩增加,可占到总力矩的60%左右。
群钻刃磨
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先要讲一下普通讲麻花钻头,因为在机电制造业 中,大多数工种都离不开它。在诸多刀刃具中, 麻花钻头是品种规格最多〔我国年产麻花钻头近 14亿支〕,应用面最广,使用频度最高的。现在 大家日常都在使用麻花钻头,其实你只使用了它 1/3的能力,还有70%的潜力还没有被发挥出来。 主要原因是:应用者对它的切削刃口还没有学会 科学而合理的刃磨技能。 首先分析一下普通麻花钻头切削刃型的原始形状 及其主要缺陷:
(2)7刃──外刃AB×2;弧刃BC×2;内刃CD×2;横刃DD′
由于将普通麻花钻3刃磨成7刃,使整个切削刃的长度增加,因 此,单位长度上的切削力也就减少了。另外,在原来的两条外直刃 上,磨出了两个对称于钻心的弧刃BC,切削中它在底孔形成一道“ 凸圆箍”,起着导向和稳定中心的作用,因此,钻出的孔不易偏斜 ,直线性好(图8)。
钻头刃磨方法总结
刃磨步骤
麻花钻的顶角一般是118°,也可把它当 作120°来看待。刃磨钻头主要掌握几个技 巧:
1、刃口要与砂轮面摆平。 磨钻头前,先要将钻头的主切削刃与砂
轮面放置在一个水平面上,也就是说,保 证刃口接触砂轮面时,整个刃都要磨到。 这是钻头与砂轮相对位置的第一步,位置 摆好再慢慢往砂轮面上靠。
其他一些建议
1.将横刃修短一些,但不能修没了。可以减小进给抗 力。
2.利用修短横刃的机会,尽量将横刃处的负前角改善 一下。增大该处的前角可以减小切削力,使钻削轻快。
3.采用较大的变后角。减少摩擦阻力,使钻削轻快。 4.减小顶角。通常手电钻的进给压力不足,适当减小
顶角可以增大切削刃对切削面的正压力,与三角带传 动是一个道理。但太小会影响切削刃的前角角度。 5.孔径和粗糙度要求不严的孔,可以适当保持两刃口 略微不平衡。这样钻出的孔口部的孔径略大,可以减 少刃带和孔壁的摩擦。
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3、由刃口往后磨后面。 刃口接触砂轮后,要从主切削刃往后面磨,也
就是从钻头的刃口先开始接触砂轮,而后沿着整 个后刀面缓慢往下磨。钻头切入时可轻轻接触砂 轮,先进行较少量的刃磨,并注意观察火花的均 匀性,及时调整手上压力大小,还要注意钻头的 冷却,不能让其磨过火,造成刃口变色,而至刃 口退火。发现刃口温度高时,要及时将钻头冷却。
这“三尖、七刃、十一个角”,一定要清楚其所在位置,要记住 其主要作用。
图7 φ12mm基本群钻刃型 图8
普通麻花钻头与基本群钻改进对比:
1.锋角从118°140°增加了轴向前角改善出屑。 2.切削时在孔的底部形成圆凸箍,提高了孔的加工直线 性和稳定性。 3.缩小横刃,减小了轴向切削力。 4.降低了横刃的高度。 5.利于断屑。 6.减小钻心处的负值。 7.增加切削刃的长度。
2.麻花钻头习惯的刃磨方式
这种双手悬空式的“弧形摆动刃磨法”的弊端,一是刃磨中缺乏稳定性,二是 把大量时间和劳动耗在钻头切削刃的背面。〔见现场操作〕
3.麻花钻头的切削效果
⑴普麻通花钻头切屑的形成
在各类刀具切削塑性材料时,最 常见的普通切屑为螺卷状,切屑沿切 削刃口流出,在前刀面上滑行一段后 ,开始变形卷曲并与前刀面分离。
方法:将钻头轴线稍高于砂轮中心线,然后双手前后平握钻头,使钻尖对着砂轮圆 周面,均匀进刀并作左右移动磨削。将钻尖磨至全高≈H/2时立即入水冷却。
2.磨后背:
要求:两主后面须对称、均匀,将宽 度磨至全后面≈H′/2。(图12–1)
目的:①减少下一步刃磨量;②增加 钻削中的排屑空间;③使冷却润滑液更 快进入主切削刃。
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5、保证刃尖对轴线,两边对称慢慢修。 一边刃口磨好后,再磨另一边刃口,必须保证
刃口在钻头轴线的中间,两边刃口要对称。有经 验的师傅会对着亮光察看钻尖的对称性,慢慢进 行修磨。钻头切削刃的后角一般为10°-14°,后 角大了,切削刃太薄,钻削时振动厉害,孔口呈 三边或五边形,切屑呈针状;后角小了,钻削时 轴向力很大,不易切入,切削力增加,温升大, 钻头发热严重,甚至无法钻削。后角角度磨的适 合,锋尖对中,两刃对称,钻削时,钻头排屑轻 快,无振动,孔径也不会扩大。
1.基本群钻尖、刃、角的分析
(1)3尖──钻心O尖、B尖、B′尖。 它也是一个钻心尖O,但在其左右还有两个钻侧尖B和B′。钻心 尖O略高于两侧尖,它在最前面先接触工件,由于其切削性能及强 度都较差,所以当它在对金属层作挤刮之际,两侧尖便很快切入工 件将中心部分金属撕裂、剥开。这时,它除了起着保护钻心的作用 ,还减小了钻削时的轴向阻力,使钻尖与其它刀刃能更快、更顺利 地进行切削。
1.普通麻花钻头的尖、刃、角及其缺陷:(图2)
⑴1尖──钻头中心最高点O。 由于钻头中心O点至外缘A点距离h较高,钻削时难以稳定中心和导向。
⑵3刃──外刃AB、CA′横刃BC。 切削中,由于两外刃产生的径向分力使钻头晃动,影响孔加工的质量。 此外,加之其横刃钝而长(似一把圆柱体的平口凿子),切削状况恶劣, 产生大量的切削热和60%以上的轴向阻力,钻削效率低。
方法:磨削点高于砂轮轴线外缘 侧面相交处约10mm。①将钻头 轴线与砂轮外侧面斜偏≈50º~60º, 尾部下倾约15º~20º并顺时针旋 转8º~10º;②一手指按住砂轮防 护罩壳某一点定位;③按此磨削
位置,以钻头轴线方向进给磨削
到位,微松两手,身体站位与手
指的定位点不变,另一手将钻头 翻转180º,仍在原位刃磨另一弧 刃。两弧刃反复刃磨2次对称后冷 却。(图14–2)
基本群钻刃型的“胡氏”快速刃磨法
以φ12mm高速钢麻花钻头,刃磨成基本 群钻刃型为例,(这种刃型可钻削低、中、 高碳钢;合金钢及耐酸不锈钢(1Cr18Ni9Ti )等各类黑色和有色金属材料)。
四、基本群钻刃型快速刃磨顺序及方法
1.磨尖高:
要求:从市埸购来的麻花钻头,其外锋角2φ118º±2º,将其钻尖高磨至≈H/2。 目的:减少后续的刃磨量和时间。
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2、钻头轴线要与砂轮面斜出60°的角度。 这个角度就是钻头的锋角,此时的角度不对,
将直接影响钻头顶角的大小及主切削刃的形状和 横刃斜角。这里是指钻头轴心线与砂轮表面之间 的位置关系,取60°就行,这个角度一般比较能 看得准。这里要注意钻头刃磨前相对的水平位置 和角度位置,二者要统筹兼顾,不要为了摆平刃 口而忽略了摆好度角,或为了摆好角度而忽略了 摆平刃口。
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6、两刃磨好后,对直径大一些的钻头还要注意磨 一下钻头锋尖。
钻头两刃磨好后,两刃锋尖处会有一个平面, 影响钻头的中心定位,需要在刃后面倒一下角, 把刃尖部的平面尽量磨小。方法是将钻头竖起, 对准砂轮的角,在刃后面的根部,对着刃尖倒一 个小槽。这也是钻头定中心和切削轻快的重要一 点。注意在修磨刃尖倒角时,千万不能磨到主切 削刃上,这样会使主切削刃的前角偏大,直接影 响钻孔。
使用方法要点:二慢一快。
2.基本群钻刃型快速刃磨法
它是将原来大家习惯的“弧形摆动 刃磨”,改变为“平推移动刃磨”。其 主要优点,一是刃磨时能保持稳定使钻 头刃型的对称性好;二是将钻尖及后背 面的多余部分先去除,使刃磨时间比原 来的习惯磨法至少快2倍。现以Ø12mm 麻花钻头为例,介绍其刃磨顺序及刃磨 要领:
方法:一手指按在砂轮机防护罩某一点上。 将钻头一侧主后面置于砂轮中心高约10mm 的圆周面上。钻头主轴与砂轮切线方向约 呈30º夹角,然后将钻头压向砂轮,作左右 均匀施力移动磨削。当磨至宽度≈H′/2时, 一手将钻头入水冷却(另一手指原按点不 动),翻转180º再刃磨另一后背。(图12–2)
3.磨外刃:
③4角─—外锋角2φ、外刃后角α×2、横刃斜角G。 钻头外锋角2φ锋角出厂标准为118°±2°,该角度数值小,其径向前角 小,阻力也大,钻削中切屑宽而薄,易堵满螺旋沟槽,造成排屑困难和冷 却液难以达到主切削刃。
它的几何参数:1+3+4=8
图(4)
普通麻花钻前角γ0的分布
普通麻花钻主刃上各点的前角γ0变化极大, 如图3所示,从外缘点到钻芯处,由30°变到-30°。
(3)11角——外刃后角α×2、弧刃后角αR×2、内刃前角 γτ×2、内刃斜角τ×2、外锋角2φ、内锋角2φ′、横刃斜角Ψ。
它的几何参数:3+7+11=21
从上述分析可以看出,基本群钻与普通麻花钻头两者尖、刃、角 的总和之比为21∶8。它充分说明群钻在切削过程中的突出优势,因此 ,它也是其它钻型所无法比拟的。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表1 普通麻花钻切削刃 上切削力的分配(%)
切削刃
横刃
主刃
刃带
轴向力
57%
40%
3%
图5 普通麻花钻切削刃上 切削力的分配(轴向力)
表2 普通麻花钻切削刃 上切削力的分配(%)
转矩
切削刃
横刃 80%
主刃 8%
刃带 12%
图6 普通麻花钻切削刃上 切削力的分配(转矩)
三、基本群钻
“群钻”这个词,是上世纪五、六 十年代的技工倪志福创新的,它代表 具有我国机械加工特色的高效钻头刃 型。其最大的特点是:在不改变原有 的条件下,只需在刃磨中改变钻头切 削刃的几何角度,不花钱,就能立竿 见影地提高加工效率3~5倍甚至更高。 当年,我们曾在全国各地推广过,受 到机械加工行业的普遍赞扬,得到国 外同行们的高度重视,在八十年代获 得了联合国世界知识产权组织金质奖 章〔见相片2〕。 八十年代后期,由于受到国内重文凭、 重学历潮流的冲击而逐渐被边缘化, 故今天在工矿厂企、技职院校的技工、 老师多不知“群钻”为何物了。 下面分析一下基本群钻刃型的原始形 状及其优点:
4.磨弧刃:
要求:每一侧弧刃长度磨至钻头外刃全长度≈L/2,同时产生弧刃后角ɑR约15º、 横刃斜角G≈50º、内锋角2φ′≈100~120º、钻尖高h约0.05~0.08mm。(图14–1) 目的:①增加钻头切削刃长度;②钻削时中心稳定,孔的直线性不易偏斜;③ 切屑易变形而折断;④保护钻尖并提高其耐用度
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4、钻头的刃口要上下摆动,钻头尾部不能起翘。 这是一个标准的钻头磨削动作,主切削刃在砂
轮上要上下摆动,也就是握钻头前部的手要均匀 地将钻头在砂轮面上上下摆动。而握柄部的手却 不能摆动,还要防止后柄往上翘,即钻头的尾部 不能高翘于砂轮水平中心线以上,否则会使刃口 磨钝,无法切削。这是最关键的一步,钻头磨得 好与坏,与此有很大的关系。在磨得差不多时, 要从刃口开始,往后角再轻轻蹭一下,让刃后面 更光洁一些。
要求:刃磨锋角2φ135º~140º,使每条外刃长度≥原长度的
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同时须产生两后角α≈10º~15º,两侧角度与刃长对称相等。
目的:外刃每一点的轴向前角增大,钻削时轴向阻力小、排屑快而顺畅。
方法:双手前后持稳钻头,将一外刃 高于砂轮中心约10mm的圆周面上, 其中指或食指,按压在砂轮机防护罩 壳某一点上定位,将钻头调整为以下 位置:①钻头主刀刃与砂轮轴线 ≈65º~70º夹角;②钻头尾部下倾与 砂轮外圆切线方向呈约10º~15º;③ 将钻头主刀刃逆时针方向旋转6º~10º (使靠近钻尖处外刃上每一点后角α 增大),此时将钻头压向砂轮圆周面, 均匀施力作左右移动磨削。当一外刃 长磨成,微松两手,身体站位与手指 的定位点不变,另一手持钻头旋转 180º,仍按原位置刃磨另一外刃。
5.磨内刃:
要求:内刃宽度磨至弧刃全长≈l/2,同时须产生内刃前角γτ、≈–5º~–10º、内刃斜角 K≈20º~30º、横刃长B≈0.04~0.07mm(图15–1)。 目的:使内刃前角γτ负值减至最小,加之横刃长减短,钻削时轴向力就小得多,从 而给大进给量创造了条件。
方法:钻心前刀面磨削点为砂轮 外圆中心与其侧面相交处。①钻 头尾部抬高与砂轮磨削点呈15º~ 25º夹角;②左手抓住钻尾,其中 指按在砂轮机上某一点定位,右 手拇指和食指抠住钻头前端两螺 旋沟槽;③在摆出以上位置后, 右手将钻头后面的螺旋槽逐渐靠 上砂轮磨削点,与此同时左手微 松,右手扭住钻头作顺时针方向 缓慢转动刃磨,当磨至近横刃时, 观察砂轮磨削点与钻头前刀面呈 ≈15º~20º时,右手将钻心向砂轮 侧面作一直线微量进给,使内刃 斜角τ产生并同时缩短横刃。微松, 将钻头旋转180º,仍在原位置,按 上述动作刃磨另一侧内刃。在刃 磨的全过程中,身体站位与手指 的定位点不变,
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