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钻工理论知识 5一、孔的加工刀具按其用途和结构特点划分的种类类别主要用途麻花钻在实体工件上钻孔或对已有的孔进行扩孔。沟为螺旋状，可多处刃磨。深孔钻在实体零件上钻削孔深与孔径之比大于5的孔。在其结构设计上重点考虑冷却、排屑和导向。扩孔钻对已有的孔进行定尺寸扩削，或做精加工孔的过渡工序用。刃多，其刚度和精度优于麻花钻。锪钻多已有孔的端部加工成一定的型面（锥孔、球面、埋头凹孔等）用的工具。中心钻在旋转实体零件两端加工中心孔用。绞刀对已钻、扩过的孔进行最后精加工用的铰削工具，可获得较高精度和较低的表面粗糙度。镗刀对已有的孔进行扩大用的镗削工具。同一把刀所加工的孔径可变。加工精度及表面质量较高。麻花钻1、高速钢麻花钻的结构标准锥柄高速钢麻花钻由三部分组成(1)、工作部分又分为切削部分与导向部分，切削部分担负着主要切削工作，导向部分的作用是当切削部分的切入工件孔后起导向作用，也是切削部分的备磨部分。为了提高钻头的刚性与强度，其工作部分的钻心直径向柄部方向递增，每100mm长度钻心的递增量为1.4-2.0mm。（2）、柄部钻头的夹持部分，并用来传递扭矩。柄部分直柄和锥柄两种，前者用于小直径钻头，后者用于大直径钻头。(3)、颈部颈部位于工作部分与柄部之间，磨柄部时退砂轮之用，也是钻头打标记的地方。为了制造方便，直柄麻花钻一般不制有柄部。麻花钻的切削部分有两个前面、后面、副后面（临近注切削刃的棱带）、主切削刃、副切削刃及一个横刃组成。2、麻花钻切削部分的几何参数（1）、基面与切削平面基面：主切削刃上任意点的基面，即通过该点，垂直于该点切削速度方向的平面，主切削刃上各点因切削速度方向不同，基面位置也不同。切削平面：主切削刃上任意点的切削平面，是包含该点切削速度方向而又切于该点加工表面的平面。同样，由于主切削刃上各点的切削速度方向不同，切削平面位置不同。（2）、螺旋角钻头外圆柱面与螺旋槽交线的切线与钻头轴线夹角为螺旋角。由于螺旋槽上各点的导程P相等，因而在麻花钻的主切削刃上沿半径方向各点的螺旋角就不相同，钻头外径处的螺旋角最大，越靠近钻头中心，其螺旋角越小。螺旋角实际上就是钻头进给前角。因此，螺旋角越大，会消弱钻头强度，散热条件也差。标准麻花钻的螺旋角一般在18-30之间。（3）、刃倾角与端面刃倾角由于麻花钻的主切削刃不通过钻头轴线，从而形成刃倾角。它是在切削平面内主切削刃与基面之间的夹角，因为主切削刃上各点基面与平面位置不同。因此刃倾角也是有变化的。麻花钻主切削刃上任意点的端面刃倾角，是该点的基面与主切削刃在端面投影中的夹角，由于主切削刃三各点的基面不同，因各点的端面刃倾角也不相等，外缘处最小，越接近钻芯越大。（4）、顶角2与主偏角kr钻头的顶角2是两个主切削刃与其平行的平面上投影的夹角。标准麻花钻取顶角2=118，不同被加工材料的顶角可按下表选择：被加工材料顶角2（单位：）普通钢、铸铁、硬青铜116-120不锈钢、高强度钢、耐热合金125-150黄铜、软青铜130铝合金、巴氏合金140纯铜125锌合金、镁合金90-100硬橡胶、硬塑料、胶木90或更小钻头的主偏角kr是主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。由于主切削刃上各点基面位置不同，因此主切削刃三各点的主偏角也是变化的，越接近钻心，主偏角越小。（5）、副偏角kr为了减小导向部分与孔壁的摩擦，除了规定直径大于0.75mm的麻花钻在导向部分上制有两条窄的棱边，还规定直径大于1mm的麻花钻有向柄部方向减小的直径倒锥量（每100mm长度上减少0.03-0.12mm）从而形成副偏角kr（6）、前角r0麻花钻主切削刃上任意一点的前角是在主剖面测量的前面与基面之间的夹角，前角是由螺旋角形成的，麻花钻主切削刃各点前角变化很小，从外缘到钻心，前角由30减到-30。（7）、后角麻花钻主切削刃切削刃上任意一点的后角是在以钻头轴线为轴心线的圆柱面的切平面上测量的。这是由于主切削刃在进行切削时做圆周运动，进给后角比较能够反映钻头后面与加工表面之间的摩擦关系，同时测量也方便。刃磨后角时，应沿主切削刃将后角从外缘到中心逐渐增大，这是因为钻削时，除了回转运动，还有直线进给运动切削刃上任意点的运动轨迹是螺旋线，展开后为一条倾斜角的斜线。越靠近钻心，工作后角越小。这样就要在刃磨后角时，越靠近钻心处后角刃磨的越大。中心处的后角加大后，可改善横刃处的切削条件。标准麻花钻外缘处的后角可按下表选取钻头直径d/mm-11-1515-3030-80钻头后角外缘处/20-3011-149-128-12(8)、横刃角度横刃是两个主后面的相交线。在端面投影上，横刃与主切削刃之间的夹角为横刃斜角，标准麻花钻的横刃斜角=50-55。当后角磨的偏大时，横刃斜角减小，横刃长度增大。因此。在刃磨麻花钻时，可以观察角的大小来判断后角是否磨得合适。3、麻花钻的刃磨技巧麻花钻对于机械加工来说，它是一种常用的钻孔工具。结构虽然简单，但要把它真正刃磨好，也不是一件轻松的事。关键在于掌握好刃磨的方法和技巧，方法掌握了，问题就会迎刃而解。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。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。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。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。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。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。 当然，磨钻头没有一定的定式，需要在实际操作中积累经验，通过比较、观察、反复试验，定会把钻头磨得更好。口诀一：“刃口摆平轮面靠。”口诀二:“钻轴斜放出锋角。”口诀三：“由刃向背磨后面。”口诀四：“上下摆动尾别翘。”一、 切屑类型及断屑措施1、切屑类型1) 带状屑 内表面光滑，外表面呈毛茸状的形状。用较高切削速度、较大前角和较小切削厚度加工塑性金属时，常出现此种切屑。其切削过程较平稳，已加工表面粗糙度较小2) 挤裂屑 外表面呈锯齿形，内表面有时有裂纹。这种切屑通常在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。其切削过程不如带状屑时平稳3) 单元屑 裂纹贯穿，则整个单元被切离，成为梯形的单元屑。切削速度更低、切屑厚度很大、刀具前角很小时易产生单元屑。此时切削力波动较大4) 崩碎屑 切削脆性材料时产生的形状不规则的切屑。此时加工表面凹凸不平，切削过程很不平稳，力集中作用于刀刃附近，容易损坏刀具，已加工表面也粗糙。提高切削速度，减小切削厚度，可使切屑变为针状或片状2、卷断措施1) 采用卷屑槽 在前刀面上磨出各种形状的卷屑槽或设置卷屑台，使切屑获得附加塑性变形而易折断2) 降低切削材料塑性 工件材料塑性愈低，愈易断屑，故可采用热处理办法降低其塑性3) 增大切削厚度 切削厚度愈大，愈易断屑，因此可曾加进给量和主偏角4) 降低切削速度 切削速度愈低，断屑效果愈好5) 减小角度 前角愈小，切屑变形愈大，则容易折断二、 积屑瘤对切削过程的影响及其抑制1、 对切削过程的影响1) 增大实际角度 切屑沿积屑瘤上表面流出，实际前角增大。积屑瘤越高，实际前角越大，切削力越小，对切削过程有利2) 增大切削深度 积屑瘤深入过渡表面产生尺寸误差，同时因积屑瘤周期生长和脱落，因而有可能引起振动3) 增大加工表面粗糙度 当积屑瘤不稳定的顶部破裂时，一部分附连切屑底部排出，一部分留在已加工表面上，积屑瘤凸出刀刃部分使表面粗糙度增大。因此，精加工必须避免积屑瘤4) 影响刀具耐用度 相对稳定时，可代替刀刃切削，减小刀具磨损，提高刀具耐用度，当脱落时，如将硬质合金刀具颗粒剥落，反而使磨损加剧2、 抑制方法 1) 采用低速切削，使温度较低，不易产生粘结2) 采用高速切削，使切削温度高于积屑瘤产生的相应温度3) 采用润滑性能好的切削液，以减小摩擦4) 增大刀具前角，以减小刀具接触区压力5) 提高工件材料硬度，减小加工硬化和粘结倾向三、 影响切削力的因素1、工件材料 工件材料的硬度、强度愈高，则切削力也愈大2、切削用量 1) 背吃刀量和进给量 背吃刀量增加一倍，切削面积增加一倍，则切削力几乎也增大一倍；进给量增加一倍，切削面积亦增大一倍，但切削变形程度减轻，结果切削力仅增加68%86%左右2) 切削速度 切削塑性材料时，在积屑瘤产生的速度范围内，切削力随着积屑瘤的产生和消失，使车刀的实际角度增大或减小而变化，对应于积屑瘤高度最大时，切削力最小；在不产生积屑瘤的速度范围内，随着切削速度的提高，切削力略有减小。切削脆性材料时，切削速度对切削力几乎无影响。切削速度对切削力影响很小，一般在计算切削力大小时，允许忽略不计3、 刀具角度1) 前角 前角愈大，被切金属的变形愈小，切削力也愈小2) 主偏角 切削力Fc随主偏角的改变而变化，主偏角在6075时切削力Fc增大或减小一般都不超过10%。主偏角对Ff及Fp的影响是：主偏角愈大，则Ff增大；Fp减小四、 影响切削温度的因素1、工件材料 工件材料的强度、硬度高，切削力大，切削功转变成的切削热也愈多，因此温度高。工件材料的导热系数小，由工件和由切屑带走的热量就越少，切削温度就越高。加工不绣钢时，由于其导热系数低，因而切削温度比45钢约高40%，对于脆性材料，切削过程中变形小，且切屑呈筋碎状，故刀具前刀面摩擦小，产生的切削热也少，切削温度比45钢大约低25%2、切削用量1) 切削速度 在切削用量中，对切削温度影响最大的是切削速度。当切削速度提高时，消耗的功率增大，所以切削热也会增加，但因随着切削速度的提高，传出的热量也会增加，故切削温度的增加不与切削速度的提高成正比2) 进给量 进给量增加时，单位时间内金属切除量增加，使切削温度上升，但进给量增加的影响不及切削速度影响大。因为进给量增加时，切屑变厚，由切屑带走的热量增多；同时，随进给量增加，切屑与前刀面接触面积增大，改善了散热条件，故切削温度上升不甚显著3) 背吃刀量 背吃刀量对切削温度的影响很小。一般背吃刀量增加一倍，切削温度增加3%左右。这是因为背吃刀量增加时，切削区域产生的热量虽然成正比增多，但参加工作的刀刃长度也成正比例增长，改善了散热条件，从而使切削温度上升不明显3、刀具角度1) 前角 在一定范围内增大前角，能使切削温度明显降低。因为增大前角，刃口锋利，使由变形功和摩擦功产生的热量减少。但前角增大，刃口附近的散热面积减少。因此，在一定范围内增大前角，切削温度明显降低，而当前角继续增大时，切削温度的降低减缓2) 主偏角 主偏角增大，切削温度升高。这样因为随着主偏角的增大，刀尖体积将减小，刀刃的工作长度也随着减少，使散热条件变差，因而切削温度升高。反之，若适当减少主偏角，可使切削温度降低五、 降低切削温度的措施1、增大前角 在保证刃口强度的前提下，适当增大刀具前角，以减小被切削层金属的变