空心钻头原理

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下面就空心钻头的设计对切削性能的影响 作一简要分析。 1 前角变化对钻头切削性能的影响 2 后角变化对钻头切削性能的影响 3 钻头设计对刃磨加工的影响 4 切削液使用及对钻头切削性能的影响 5 空心钻头使用效果
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前角对切削力的影响 • 前角的变化会影响切屑材料的变形程度，从而使切削力发 生变化。切屑变形越大，切削力越大；切屑变形越小，切 削力越小。当前角在0°～15°范围内变化时，切削力修 正系数的变化范围为1.18～1。 • 前角对钻头耐用度的影响 • 增大钻头前角时，会使刀尖强度和散热体积减小，同时会 影响刀尖受力情况。当前角为正值时，刀尖受拉应力；当 前角为负值时，刀尖受压应力。如选用的前角过大，虽可 增加钻头锋利度，减小切削力，但刀尖所受拉应力较大， 刀尖强度降低，容易折断。在切削试验中许多钻头均因前 角过大而损坏。但是，由于被加工材料硬度和强度较高， 加之便携式钻机的主轴及整机刚性较低，如选用的前角过 小，钻孔时切削力的增大会使主轴产生振动，加工表面出 现明显振纹，钻头耐用度也会降低。
切削液使用及对钻头切削性能的影响
• 空心钻头的主要特点是加工时孔的内芯不被切削，因此空 心钻头的切削量比麻花钻明显减少，所需钻机功率和切削 中产生的热量也较小。 • 用高速钢空心钻头钻孔时，因加工区温度对钻头硬度影响 很大，因此钻孔过程中必须使用冷却液降温(如不用冷却 液，钻头磨损一开始就将以相变磨损为主而快速磨损)。 开始我们采用外部喷淋冷却方式，但因钻头工位为水平轴 线方向加工，冷却液不易进入钻头刀刃部分，冷却液消耗 较大，冷却效果不理想。经重新设计改变钻机主轴结构， 将外部喷淋冷却变为内部喷淋冷却，冷却液由空心钻头芯 部加入，使冷却液能顺利到达钻头切削部分，从而明显降 低了冷却液消耗量，改善了冷却效果。
上海伊芙妮实业有限公司
空心钻头的工作原理 （员工培训教材）
• 空心钻头是一种较适合便携式工具使用的 孔加工刀具。但由于空心钻头的制造工艺 比较复杂，且不能加工盲孔，因此在金属 切削加工中使用并不普遍，通常只在加工 一些大直径或贵金属工件的通孔或钻孔设 备功率受到限制时才使用。由于空心钻头 没有标准定型产品，因此大部分用于特殊 材料加工的空心钻头均需自行研制。
后角变化对钻头切削性能的影响 • 增大后角可减小后刀面与切削材料间的摩擦，减 小已加工表面的挤压变形。但如后角过大，则会 降低刀刃强度和散热能力。 • 后角的大小直接影响钻头耐用度。在钻孔过程中， 钻头的主要磨损形式为机械擦伤和相变磨损。考 虑机械擦伤磨损，当切削寿命一定时，后角越大， 可用切削时间越长；考虑相变磨损，后角增大会 使钻头散热能力降低。钻头磨损后，随着后刀面 磨损带的逐渐加宽，切削功率逐渐加大，摩擦产 生的热量会逐渐增加，使钻头温度升高，当温度 升高到钻头相变温度后，钻头将出现快速磨损。
空心钻头使用效果 • 设计完善的空心钻头应同时满足以下几方面要求： ①便于制造，能采用普通机床和通用刀具加工； ②便于重新刃磨，可利用普通砂轮机进行刃磨； ③生产效率高，使用寿命长；④价格低廉。 • 我们研制的空心钻头基本上达到了以上要求。在 实际使用中，钻头耐用度可稳定达到50 分钟，孔 径公差、表面粗糙度等均达到了设计要求。由于 只需重磨后刀面，钻头后角较易控制，在普通砂 轮机上即可方便地实现刃磨。
钻头设计对刃磨加工的影响
• 空心钻头用量较少，加工批量小，因此设计钻头时应考虑其加 工工艺问题，尽量以常用机加工设备和常用刀具实现加工及刃 磨。 • 切屑经前刀面流出，因此前刀面的形状直接影响切屑形状和排 屑性能。切屑在流出过程中受到前刀面挤压和摩擦，进一步产 生变形。切屑底层金属变形程度最大，并沿前刀面产生滑移， 使切屑底层长度较长，从而形成各种卷曲形状。使用空心钻头 钻孔时，希望切屑成碎屑或带状屑，以利于排屑。为便于加工 和刃磨，前刀面必须设计为平面，且不开断屑槽。前刀面在使 用中不需要重磨。 • 后刀面是空心钻头最易重磨的面，也是磨损速度最快的面，因 此空心钻头的刃磨是以刃磨后刀面来实现。 • 副后刀面分为内副后刀面和外副后刀面。从重磨角度来说，重 磨内、外副后刀面不易实现，因此副后刀面应设计为不重磨形 式。 • 根据以上分析，将该空心钻头刀刃设计为图1所示形式。加工实 践证明，该设计完全可以满足使用要求和刀具重磨要求。