精講麻花鑽的工作原理

時間＼2017-06-29

摘要

麻花鑽

麻花鑽主要由柄部、頸部和工作部分組成。工作部分又可分為切削部分和導向部分。切削部分有兩個主切削刃和副切削刃，兩個前面和後面，兩個刃帶和一個橫刃組成，

擔負全部切削工作。工作部的導向部起導向和備磨作用，容屑槽做成螺旋形以利導屑。柄部是鑽頭的夾持部分，用於傳遞扭矩。頸部是柄部和工作部分的連接部分，並作為磨外徑時砂輪退刀和列印標記處，小直徑的鑽頭不做頸部。

在金屬切削中，孔加工占很大比重。孔加工的刀具種類很多，按其用途可分為兩類：一類是在實心材料上加工出孔的刀具，如麻花鑽、扁鑽、深孔鑽等；

1.麻花鑽的結構要素

圖7－32為麻花鑽的結構圖。它由工作部分、柄部和頸部組成。

（1）工作部分

麻花鑽的工作部分分為切削部分和導向部分。

①切削部分

麻花鑽可看成為兩把內孔車刀組成的組合體。如圖7－33所示。而這兩把內孔車刀必須有一實心部分——鑽心將兩者聯成一個整體。

鑽心使兩條主切削刃不能直接相交於軸心處，而相互錯開，使鑽心形成了獨立的切削刃——橫刃。因此麻花鑽的切削部分有兩條主切削刃、兩條副切削刃和一條橫刃（如圖7－32b所示）。麻花鑽的鑽心直徑取為(0.125~0.15)do（do為鑽頭直徑）。為了提高鑽頭的強度和剛度，把鑽心做成正錐體，鑽心從切削部分向尾部逐漸增大，其增大量每100mm長度上為1.4~2.0mm。

兩條主切削刃在與它們平行的平面上投影的夾角稱為鋒角2Φ，如圖7－34所示。標準麻花鑽的鋒角2Φ＝118°，此時兩條主切削刃呈直線；若磨出的鋒角2Φ＞118°,則主切削刃呈凹形；若2Φ＜118°，則主切削刃呈凸形。

②導向部分

導向部分在鑽孔時起引導作用，也是切削部分的後備部分。

導向部分的兩條螺旋槽形成鑽頭的前刀面，

也是排屑、容屑和切削液流入的空間。螺旋槽的螺旋角β是指螺旋槽最外緣的螺旋線展開成直線後與鑽頭軸線之間的夾角，如圖7－34所示。愈靠近鑽頭中心螺旋角愈小。螺旋角β增大，可獲得較大前角，因而切削輕快，易於排屑，但會削弱切削刃的強度和鑽頭的剛性。

導向部分的棱邊即為鑽頭的副切削刃，其後刀面呈狹窄的圓柱面。標準麻花鑽導向部分直徑向柄部方向逐漸減小，

其減小量每100mm長度上0.03~0.12mm，螺旋角β可減小棱邊與工件孔壁的摩擦，也形成了副偏角。

（2）柄部

柄部用來裝夾鑽頭和傳遞扭矩。鑽頭直徑do＜12mm常製成圓柱柄（直柄）；鑽頭直徑do＞12mm常採用圓錐柄。

（3）頸部

頸部是柄部與工作部分的連接部分，並作為磨外徑時砂輪退刀和列印標記處。小直徑鑽頭不做出頸部。

2.麻花鑽切削部分幾何角度

由圖7－33所示，鑽頭實際上相當於正反安裝的兩把內孔車刀的組合刀具，只是這兩把內孔車刀的主切削刃高於工件中心（因為有鑽心而形成橫刃的緣故，鑽心半徑為）。

（1）基面和切削平面

在分析麻花鑽的幾何角度時，首先必須弄清楚鑽頭的基面和切削平面。

①基面：切削刃上任一點的基面，是通過該點，且垂直於該點切削速度方向的平面，如圖7－35a所示。在鑽削時，如果忽略進給運動，鑽頭就只有圓周運動，主切削刃上每一點都繞鑽頭軸線做圓周運動，它的速度方向就是該點所在圓的切線方向，如圖7－35b中A點的切削速度垂直於A點的半徑方向，B點的切削速度垂直於B點的半徑方向。不難看出，切削刃上任一點的基面就是通過該點並包含鑽頭軸線的平面。由於切削刃上各點的切削速度方向不同，所以切削刃上各點的基面也就不同。

②切削平面：切削刃上任一點的切削平面是包含該點切削速度方向，而又切於該點加工表面的平面（圖7－35a所示為鑽頭外緣刀尖A點的基面和切削平面）。切削刃上各點的切削平面與基面在空間相互垂直，並且其位置是變化的。

（2）主切削刃的幾何角度，如圖7-36所示

①端面刃傾角

為方便起見，鑽頭的刃傾角通常在端平面內表示。鑽頭主切削刃上某點的端面刃傾角是主切削刃在端平面的投影與該點基面之間的夾角。如圖7－36所示，其值總是負的。且主切削刃上各點的端面刃傾角是變化的，愈靠近鑽頭中心端面刃傾角的絕對值愈大（見圖7－36b）。

②主偏角

麻花鑽主切削刃上某點的主偏角是該點基面上主切削刃的投影與鑽頭進給方向之間的夾角。由於主切削刃上各點的基面不同，各點的主偏角也隨之改變。主切削刃上各點的主偏角是變化的，外緣處大，鑽心處小。

③前角

麻花鑽的前角是正交平面內前刀面與基面間的夾角。由於主切削刃上各點的基面不同，所以主切削刃上各點的前角也是變化的，如圖7－36所示。前角的值從外緣到鑽心附近大約由+30°減小到-30°，其切削條件很差。

④後角

切削刃上任一點的後角，是該點的切削平面與後刀面之間的夾角。鑽頭後角不在主剖面內度量，而是在假定工作平面（進給剖面）內度量（見圖7－36a）。在鑽削過程中，實際起作用的是這個後角，同時測量也方便。

鑽頭的後角是刃磨得到的，刃磨時要注意使其外緣處磨得小些（約8°~10°），靠近鑽心處要磨得大些（約20°~30°）。這樣刃磨的原因，是可以使後角與主切削刃前角的變化相適應，使各點的楔角大致相等，從而達到其鋒利程度、強度、耐用度相對平衡；其次能彌補由於鑽頭的軸向進給運動而使刀刃上各點實際工作後角減少一個該點的合成速度角μ（見圖7－36中f-f剖面）所產生的影響；此外還能改變橫刃處的切削條件。

（3）橫刃的幾何角度如圖7-37所示

①橫刃前角

由於橫刃的基面位於刀具的實體內，故橫刃前角為負值（約-45°~-60°），所以鑽削時在橫刃處發生嚴重的擠壓而造成

很大的軸向力。

②橫刃後角

橫刃後角≈90°-││ ，故≈30°~35°。

③橫刃主偏角＝90°。

④橫刃刃傾角=0°。

⑤橫刃斜角Ψ

橫刃斜角是在鑽頭的端面投影中，橫刃與主切削刃之間的夾角。它是刃磨鑽頭時自然形成的，鋒角一定時，後角刃磨正確的標準麻花鑽橫刃斜角Ψ為47°~55°，而後角愈大則Ψ愈小，橫刃的長度會增加.

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小直徑鑽頭不做出頸部。