麻花钻的结构以及工作原理和缺点

麻花钻的结构以及工作原理
在金属切削中，孔加工占很大比重。

孔加工的刀具种类很多，按其用途可分为两类：一类是在实心材料上加工出孔的刀具，如麻花钻、扁钻、深孔钻等；另一类是对工件已有孔进行再加工的刀具，如扩孔钻、铰刀、镗刀等。

本节介绍常用的几种孔加工刀具。

（一）麻花钻
1．麻花钻的结构要素
图7－32为麻花钻的结构图。

它由工作部分、柄部和颈部组成。

（1）工作部分
麻花钻的工作部分分为切削部分和导向部分。

①切削部分
麻花钻可看成为两把内孔车刀组成的组合体。

如图7－33所示。

而这两把内孔车刀必须有一实心部分——钻心将两者联成一个整体。

钻心使两条主切削刃不能直接相交于轴心处，而相互错开，使钻心形成了独立的切削刃——横刃。

因此麻花钻的切削部分有两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃（如图7－32b所示）。

麻花钻的钻心直径取为(0.125~0.15)do（do为钻头直径）。

为了提高钻头的强度和刚度，把钻心做成正锥体，钻心从切削部分向尾部逐渐增大，其增大量每100mm长度上为1.4~2.0mm。

两条主切削刃在与它们平行的平面上投影的夹角称为锋角2Φ，如图7－34所示。

标准麻花钻的锋角2Φ＝118°，此时两条主切削刃呈直线；若磨出的锋角2Φ＞118°,则主切削刃呈凹形；若2Φ＜118°，则主切削刃呈
凸形。

②导向部分
导向部分在钻孔时起引导作用，也是切削部分的后备部分。

导向部分的两条螺旋槽形成钻头的前刀面，也是排屑、容屑和切削液流入的空间。

螺旋槽的螺旋角β是指螺旋槽最外缘的螺旋线展开成直线后与钻头轴线之间的夹角，如图7－34所示。

愈靠近钻头中心螺旋角愈小。

螺旋角β增大，可获得较大前角，因而切削轻快，易于排屑，但会削弱切削刃的强度和钻头的刚性。

导向部分的棱边即为钻头的副切削刃，其后刀面呈狭窄的圆柱面。

标准麻花钻导向部分直径向柄部方向逐渐减小，其减小量每100mm长度上0.03~0.12mm，螺旋角β可减小棱边与工件孔壁的摩擦，也形成了副偏角。

（2）柄部
柄部用来装夹钻头和传递扭矩。

钻头直径do＜12mm常制成圆柱柄（直柄）；钻头直径do＞12mm常采用圆锥柄。

（3）颈部
颈部是柄部与工作部分的连接部分，并作为磨外径时砂轮退刀和打印标记处。

小直径钻头不做出颈部。

2．麻花钻切削部分的几何角度
由图7－33所示，钻头实际上相当于正反安装的两把内孔车刀的组合刀具，只是这两把内孔车刀的主切削刃高于工件中心（因为有钻心而形成横刃的缘故，钻心半径为）。

（1）基面和切削平面
在分析麻花钻的几何角度时，首先必须弄清楚钻头的基面和切削平面。

①基面：切削刃上任一点的基面，是通过该点，且垂直于该点切削速度方向的平面，如图7－35a所示。

在钻削时，如果忽略进给运动，钻头就只有圆周运动，主切削刃上每一点都绕钻头轴线做圆周运动，它的速度方向就是该点所在圆的切线方向，如图7－35b中A点的切削速度垂直于A点的半径方向，B点的切削速度垂直于B点的半径方向。

不难看出，切削刃上任一点的基面就是通过该点并包含钻头轴线的平面。

由于切削刃上各点的切削速度方向不同，所以切削刃上各点的基面也就不同。

②切削平面：切削刃上任一点的切削平面是包含该点切削速度方向，而又切于该点加工表面的平面（图7
－35a所示为钻头外缘刀尖A点的基面和切削平面）。

切削刃上各点的切削平面与基面在空间相互垂直，并且其位置是变化的。

（2）主切削刃的几何角度，如图7-36所示
①端面刃倾角
为方便起见，钻头的刃倾角通常在端平面内表示。

钻头主切削刃上某点的端面刃倾角是主切削刃在端平面的投影与该点基面之间的夹角。

如图7－36所示，其值总是负的。

且主切削刃上各点的端面刃倾角是变化的，愈靠近钻头中心端面刃倾角的绝对值愈大（见图7－36b）。

②主偏角
麻花钻主切削刃上某点的主偏角是该点基面上主切削刃的投影与钻头进给方向之间的夹角。

由于主切削刃上各点的基面不同，各点的主偏角也随之改变。

主切削刃上各点的主偏角是变化的，外缘处大，钻心处小。

③前角
麻花钻的前角是正交平面内前刀面与基面间的夹角。

由于主切削刃上各点的基面不同，所以主切削刃上各点的前角也是变化的，如图7－36所示。

前角的值从外缘到钻心附近大约由+30°减小到-30°，其切削条件很差。

④后角
切削刃上任一点的后角，是该点的切削平面与后刀面之间的夹角。

钻头后角不在主剖面内度量，而是在假定工作平面（进给剖面）内度量（见图7－36a）。

在钻削过程中，实际起作用的是这个后角，同时测量也方便。

钻头的后角是刃磨得到的，刃磨时要注意使其外缘处磨得小些（约8°~10°），靠近钻心处要磨得大些（约20°~30°）。

这样刃磨的原因，是可以使后角与主切削刃前角的变化相适应，使各点的楔角大致相等，从而达到其锋利程度、强度、耐用度相对平衡；其次能弥补由于钻头的轴向进给运动而使刀刃上各点实际工作后角减少一个该点的合成速度角μ（见图7－36中f-f剖面）所产生的影响；此外还能改变横刃处的切削条件。

（3）横刃的几何角度如图7-37所示
①横刃前角
由于横刃的基面位于刀具的实体内，故横刃前角为负值（约-45°~-60°），所以钻削时在横刃处发生严重的挤压而造成
很大的轴向力。

②横刃后角
横刃后角≈90°-││ ，故≈30°~35°。

③横刃主偏角＝90°。

④横刃刃倾角=0°。

⑤横刃斜角Ψ
横刃斜角是在钻头的端面投影中，横刃与主切削刃之间的夹角。

它是刃磨钻头时自然形成的，锋角一定时，后角刃磨正确的标准麻花钻横刃斜角Ψ为47°~55°，而后角愈大则Ψ愈小，横刃的长度会增加
麻花钻有什么缺点吗？
麻花钻的几何形状虽比扁钻合理，但尚存在着以下缺点：
(1)标准麻花钻主切削刃上各点处的前角数值内外相差太大。

钻头外缘处主切削刃的前角约为+30°；而接近钻心处，前角约为-30°，近钻心处前角过小，造成切屑变形大，切削阻力大；而近外缘处前角过大，在加工硬材料时，切削刃强度常嫌不足。

(2)横刃嫌长，横刃的前角是很大的负值，达-5 4°～-6 0°，从而将产生很大的轴向力。

(3)与其他类型的切削刀具相比，标准麻花钻的主切削刃很长，不利于分屑与断屑。

(4)刃带处副切削刃的副后角为零值，造成副后刀面与孔壁间的摩擦加大，切削温度上升，钻头外缘转角处磨损较大，已加工表面粗糙度恶化。

以上缺陷常使麻花钻磨损快，严重影响着钻孔效率与已加工表面质量的提高。

主要由柄部和工作部组成。

工作部的切削部有两个主切削刃和副切削刃，两个前面和后面，两个刃带和一个横刃组成，担负全部切削工作。

工作部的导向部起导向和备磨作用，容屑槽做成螺旋形以利导屑。

麻花钻是通过其相对固定轴线的旋转切削以钻削工件的圆孔的工具。

因其容屑槽成螺旋状而形似麻花而得名。

螺旋槽有2槽、3槽或更多槽，但以2槽最为常见。

麻花钻可被夹持在手动、电动的手持式钻孔工具或钻床、铣床、车床乃至加工中心上使用。

钻头材料一般为高速工具钢。