第七章 钻削与钻头

2.切削层参数
钻削厚度（mm） 钻削宽度（mm）
hD f sin( / 2)
bD d / 2 sin
fd 2 n Q 250vc df 4
每刃切削层公称横截面积／齿（mm2） AD df / 4
材料切除率(mm3 ／min)
二、钻削过程特点
1.钻削变形特点与切屑形状
钻削在半密闭空间内进行，横刃的切削角度不理想，故切 削变形较为复杂： 1）钻心处切削刃前角为负——刮削挤压，切屑呈粒状并被 压碎； 2）钻心横刃区域工作后角为负——楔劈挤压，轴向力增加； 3）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，排屑困难； 4）钻头刃带无后角,与孔壁摩擦——加工塑性材料容易产 生积屑瘤。
三、钻削用量选择
1、钻头直径 ：尽可能一次钻出所要求的孔。先钻孔再扩 孔时，钻孔直径取孔经的 50% — 70% 。 2、进给量 : 经验公式估算 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
表7－4 高速钢钻头钻削速度 加工材料 低碳钢 中高碳钢 20～25 合金钢 15～20 铸钢 20～25 铝合金 40～70 铜合金 20～40
4. 刃带 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 或称沟背棱，刃瓣上刃背与螺 旋槽的相交棱线。 8. 尾根转点 尾根棱、后背棱和后沟棱三棱 的汇交点。 9. 钻芯 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。
麻花钻导向部分的名称术语(不介绍)
1.螺旋槽 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 钻体上外缘未切出刃沟的部 分。 3.刃背 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
麻花钻刃磨要求：
（1）两条主切削刃对称：长度相等，角度相等。 （2）横刃斜角125°-130° （3） 2Φ=118°，关于轴线对称。
麻花钻刃磨对孔质量的影响
a)刃磨正确 b)顶角不对称—孔径扩大， 倾斜 c)主切削刃长度不等--孔 径扩大 d)顶角和刃磨长度不对 称—孔径扩大，台阶
一、修磨横刃
另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具，如扩孔钻、锪 钻、铰刀及镗刀等。 孔加工刀具的共同特点：刀具工作部分处于加工表面包 围之中，刀具的强度、刚度及导向、容屑及冷却润滑等都比 切削外表面时问题更突出。
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。
7.1 麻花钻 7.2 钻削原理 7.3 钻头的修磨
7.4
先进钻型与结构特点简介
7.5 深孔钻
基本要求：
（1）掌握麻花钻的结构组成及几何角度；
（2）了解钻削基本规律、钻削力和功率；
（3）合理选用钻削用量。
机械加工中的孔加工刀具分为两类：一类是在实体工件 上加工出孔的刀具，如扁钻、麻花钻、中心钻及深孔钻等；
5、 几何角度小结
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 vc ( m / min) 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：
磨短横刃并加大前角
二、修磨主切削刃
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。
a) 磨出内凹圆弧刃：可加强钻头的定心作用，有助于分屑，断屑。 b) 磨出双重或多重顶角，或磨出外凸圆弧刃：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。 c) 磨出分屑槽：便于排屑。分屑槽可以交错开，单边开或磨出阶梯刃。 适用于中等以上直径的钻头切削钢。
上式表明：钻头越靠近中心处螺旋角越小。增大螺旋角使前
角增大，有利于排屑，使切削轻快，但钻头刚性变差。
5.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。 6.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。 7.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。 8.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。 9.横刃长度b：指在钻头端视图中的横刃的长 度值。
钻削速度/（m/min） 25～30
第三节
钻头的修磨
钻头的修磨概念：指将普通钻头按不同的加工要求对横刃、 主刃、前后刀面进行附加的刃磨。
标准麻花钻的缺陷：
① 主切削刃上各点前角相差较大（由+30°～-30°），切削性能 相差悬殊； ②主切削刃长，切屑宽，切削刃上各点切削速度相差很大，使切屑 卷曲和排出困难； ③横刃较长，又为负前角，钻削时会造成严重挤压，轴向力也很大， 切削条件很差； ④ 主切削刃与棱边转角处切削速度最高，副后角又为零，因此转角 处磨损最快。
二、麻花钻的几何角度
1、钻头角度参考系 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于 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。
增加测量平面：
端平面Pt: 投影面。 与钻头轴线垂直的
中剖面Pc: 过钻头轴线与两主切 削刃平行的平面。 柱剖面Pz: 切削刃选定点作与钻 头轴线平行的直线，该直线 绕钻头轴线旋转形成的圆柱面。
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：（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，要求砂轮圆角半径较小。
a）加大横刃前角
（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，对砂轮圆角无严格要求，此 法得到广泛推广使用。
d0 sin(180 )
相互制约……当后角磨得偏大时， 横刃斜角越大，横刃长度bψ增大。
4、 主切削刃角度分析
由于钻头的前刀面是螺 旋面，且各点处的基面和 正交平面位置亦不相同 ， 故主切削刃上各处的前角 也是不相同的， 由外缘向 中心逐渐减小 。所以钻头 切削刃各点的螺旋角 、刃 倾角、前角和主偏角都不 同。其换算关系详见表7-1。
直柄
锥柄
麻花钻切削部分的名称术语
1.两前面 螺旋槽靠近切削刃的那部分面。 2.两后面 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。 3.两副后面 副后面就是刃带棱面。 1-前面 2、8-副切削刃(棱边) 4. 横刃 3、7一主切削刃 4、6-后面 两后面相交成的刃口。 5一横刃 9一副后面 5. 主切削刃 前面与后面相交成的刃口。普通麻花 钻有两条。 6. 副切削刃 前面与刃带的相交线，即刃带边缘刃。
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。
对于直径较大的麻花钻，一般都需要修磨横刃。
6．外缘后角αf：主切削刃靠刃带转角 处，在柱断面中表示的后角。后角 是在以钻头轴线为轴心的圆柱面的 切平面内测量的切削平面与主后刀 面之间的夹角。切削刃上任一点x 处的后角用αfx 表示。
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。
2φ
主切削刃长度
单位切削刃上的负荷及轴向力
有利于散热，提高钻头耐用度 钻尖强度 而扭矩
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。
一、钻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
3、横刃角度分析
横刃由两个主后刀面相交形成, 近似直线,以钻头轴线为分界线, 将横刃分为两段四个区域.
tan o
BC OBctg BM OB sin(180 )
sin(180 )
1 tan tan o
结论：横刃斜角、顶角钻心后角 横刃的长度 b MN
f
yF f
K Ff
Mc CMc d zM c f yMc KMc
M c vc pc 30d
详见表Байду номын сангаас－3
3.钻头磨损特点
（1） 磨损的主要原因：高速钢钻头磨损的主要原因是相 变磨损。外圆周切削速度最高，因此磨损最为严重。 （2） 磨损的形式：钻头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，还伴随有刃带磨损，易 咬死而导致钻头崩刃或折断。 （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。
工作部分 由导向部分和切削部分组成。 由两个螺旋形前刀面，两个经刃磨获得的后刀面、 柄部 用以装夹并传递钻削力和扭矩。钻头直径小于13mm时，通常 颈部 用来连接柄部和工作部，并供磨外径时砂轮退刀和打钻头标记。 ①② 切削部分 钻头螺旋槽部分，径向尺寸决定了钻头直径do，直径向 导向部分 两个圆柱形的副后刀面（棱边）组成。前刀面与后刀面的交线形 尾部方制造成倒锥，前大后小，倒锥量为0.05/100～0.12/100，螺旋 采用圆柱柄；钻头直径在12mm以上时采用圆锥柄；扁尾是为防止钻 成形成横刃。 槽是排屑通道，两条棱边起导向作用，两条螺旋形刃瓣中间由钻芯相连， 柄打滑和供斜铁将锥柄从钻套中取出。 以保持刃瓣连接强度，钻芯直径de=0.125do～0.15do，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。