麻花鉆的工作原理 麻花鉆頭基本結(jié)構(gòu)圖解

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(shí)心材料上加工出孔的刀具，如麻花鉆、扁鉆、深孔鉆等；另一類是對(duì)工件已有孔進(jìn)行再加工的刀具，如擴(kuò)孔鉆、鉸刀、鏜刀等。本節(jié)介紹常用的幾種孔加工刀具。

（一）麻花鉆

1．麻花鉆的結(jié)構(gòu)要素

圖7－32為麻花鉆的結(jié)構(gòu)圖。它由工作部分、柄部和頸部組成。

（1）工作部分

麻花鉆的工作部分分為切削部分和導(dǎo)向部分。

①切削部分

麻花鉆可看成為兩把內(nèi)孔車刀組成的組合體。如圖7－33所示。而這兩把內(nèi)孔車刀必須有一實(shí)心部分——鉆心將兩者聯(lián)成一個(gè)整體。鉆心使兩條主切削刃不能直接相交于軸心處，而相互錯(cuò)開(kāi)，使鉆心形成了獨(dú)立的切削刃——橫刃。因此麻花鉆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）。麻花鉆的鉆心直徑取為(0.125~0.15)do（do為鉆頭直徑）。為了提高鉆頭的強(qiáng)度和剛度，把鉆心做成正錐體，鉆心從切削部分向尾部逐漸增大，其增大量每100mm長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的鋒角2Φ＝118°，此時(shí)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(dǎo)向部分

導(dǎo)向部分在鉆孔時(shí)起引導(dǎo)作用，也是切削部分的后備部分。

導(dǎo)向部分的兩條螺旋槽形成鉆頭的前刀面，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(kāi)成直線后與鉆頭軸線之間的夾角，如圖7－34所示。愈靠近鉆頭中心螺旋角愈小。螺旋角β增大，可獲得較大前角，因而切削輕快，易于排屑，但會(huì)削弱切削刃的強(qiáng)度和鉆頭的剛性。

導(dǎo)向部分的棱邊即為鉆頭的副切削刃，其后刀面呈狹窄的圓柱面。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆導(dǎo)向部分直徑向柄部方向逐漸減小，其減小量每100mm長(zhǎng)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(lái)裝夾鉆頭和傳遞扭矩。鉆頭直徑do＜12mm常制成圓柱柄（直柄）；鉆頭直徑do＞12mm常采用圓錐柄。

（3）頸部

頸部是柄部與工作部分的連接部分，并作為磨外徑時(shí)砂輪退刀和打印標(biāo)記處。小直徑鉆頭不做出頸部。

2．麻花鉆切削部分的幾何角度

由圖7－33所示，鉆頭實(shí)際上相當(dāng)于正反安裝的兩把內(nèi)孔車刀的組合刀具，只是這兩把內(nèi)孔車刀的主切削刃高于工件中心（因?yàn)橛秀@心而形成橫刃的緣故，鉆心半徑為 ）。

（1）基面和切削平面

在分析麻花鉆的幾何角度時(shí)，首先必須弄清楚鉆頭的基面和切削平面。

①基面：切削刃上任一點(diǎn)的基面，是通過(guò)該點(diǎn)，且垂直于該點(diǎn)切削速度方向的平面，如圖7－35a所示。在鉆削時(shí)，如果忽略進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，鉆頭就只有圓周運(yùn)動(dòng)，主切削刃上每一點(diǎn)都繞鉆頭軸線做圓周運(yùn)動(dòng)，它的速度方向就是該點(diǎn)所在圓的切線方向，如圖7－35b中A點(diǎn)的切削速度 垂直于A點(diǎn)的半徑方向，B點(diǎn)的切削速度 垂直于B點(diǎn)的半徑方向。不難看出，切削刃上任一點(diǎn)的基面就是通過(guò)該點(diǎn)并包含鉆頭軸線的平面。由于切削刃上各點(diǎn)的切削速度方向不同，所以切削刃上各點(diǎn)的基面也就不同。

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

（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(jiàn)，鉆頭的刃傾角通常在端平面內(nèi)表示。鉆頭主切削刃上某點(diǎn)的端面刃傾角是主切削刃在端平面的投影與該點(diǎn)基面之間的夾角。如圖7－36所示，其值總是負(fù)的。且主切削刃上各點(diǎn)的端面刃傾角是變化的，愈靠近鉆頭中心端面刃傾角的絕對(duì)值愈大（見(jiàn)圖7－36b）。

②主偏角

麻花鉆主切削刃上某點(diǎn)的主偏角是該點(diǎn)基面上主切削刃的投影與鉆頭進(jìn)給方向之間的夾角。由于主切削刃上各點(diǎn)的基面不同，各點(diǎn)的主偏角也隨之改變。主切削刃上各點(diǎn)的主偏角是變化的，外緣處大，鉆心處小。

③前角

麻花鉆的前角 是正交平面內(nèi)前刀面與基面間的夾角。由于主切削刃上各點(diǎn)的基面不同，所以主切削刃上各點(diǎn)的前角也是變化的，如圖7－36所示。前角的值從外緣到鉆心附近大約由 30°減小到-30°，其切削條件很差。

④后角

切削刃上任一點(diǎn)的后角 ，是該點(diǎn)的切削平面與后刀面之間的夾角。鉆頭后角不在主剖面內(nèi)度量，而是在假定工作平面（進(jìn)給剖面）內(nèi)度量（見(jiàn)圖7－36a）。在鉆削過(guò)程中，實(shí)際起作用的是這個(gè)后角，同時(shí)測(cè)量也方便。

鉆頭的后角是刃磨得到的，刃磨時(shí)要注意使其外緣處磨得小些（約8°~10°），靠近鉆心處要磨得大些（約20°~30°）。這樣刃磨的原因，是可以使后角與主切削刃前角的變化相適應(yīng)，使各點(diǎn)的楔角大致相等，從而達(dá)到其鋒利程度、強(qiáng)度、耐用度相對(duì)平衡；其次能彌補(bǔ)由于鉆頭的軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)而使刀刃上各點(diǎn)實(shí)際工作后角減少一個(gè)該點(diǎn)的合成速度角μ（見(jiàn)圖7－36中f-f剖面）所產(chǎn)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

由于橫刃的基面位于刀具的實(shí)體內(nèi)，故橫刃前角 為負(fù)值（約-45°~-60°），所以鉆削時(shí)在橫刃處發(fā)生嚴(yán)重的擠壓而造成
很大的軸向力。

②橫刃后角

橫刃后角≈90°-││ ， 故≈30°~35°。

③橫刃主偏角＝90°。

④橫刃刃傾角=0°。

⑤橫刃斜角Ψ

橫刃斜角是在鉆頭的端面投影中，橫刃與主切削刃之間的夾角。它是刃磨鉆頭時(shí)自然形成的，鋒角一定時(shí)，后角刃磨正確的標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆橫刃斜角Ψ為47°~55°，而后角愈大則Ψ愈小，橫刃的長(zhǎng)度會(huì)增加。