第六章回转面加工刀具 【内容提要】 本章主要介绍回转面加工刀具如车刀、麻花钴、铰刀等的类型、结构和工作原 理以及切削参数。 【目的要求】 1.明确回转面加工刀具的类型 2.掌握常用回转面加工刀具如麻花钻、铰刀等结构特点和切削参数及应用场 合:会根据具体加工工艺情况选择类型的回转面加工刀具 3.了解其他回转面加工刀具的性能。 【本章内容】 第一次课 §6-1车刀 车刀是用于普通车床、转塔车床、自动车床和数控车床的刀具,它是生产中加工回转面 工件时应用最为广泛的一种刀具。车刀在形式上,通常根据加工表面特征可分为外圆车刀 端面车刀、螺纹车刀、切断刀、内孔切槽刀等。也可以从结构上分为整体式、焊接式、机夹 式和可转位车刀 本节主要介绍焊接式、机夹式和可转位三类车刀的结构特点与设计要点。 楼 车刀的类型与用 1-45弯头车刀;2-90°外圆车刀;3—外螺纹车刀;4 690°左外圆车刀;7—车槽刀;8-内孔车槽刀;9一内螺纹 焊接式车刀
第六章 回转面加工刀具 【内容提要】 本章主要介绍回转面加工刀具如车刀、麻花钻、铰刀等的类型、结构和工作原 理以及切削参数。 【目的要求】 1．明确回转面加工刀具的类型； 2．掌握常用回转面加工刀具如麻花钻、铰刀等结构特点和切削参数及应用场 合；会根据具体加工工艺情况选择类型的回转面加工刀具。 3．了解其他回转面加工刀具的性能。 【本章内容】 第一次课 §6-1 车 刀 车刀是用于普通车床、转塔车床、自动车床和数控车床的刀具，它是生产中加工回转面 工件时应用最为广泛的一种刀具。车刀在形式上，通常根据加工表面特征可分为外圆车刀、 端面车刀、螺纹车刀、切断刀、内孔切槽刀等。也可以从结构上分为整体式、焊接式、机夹 式和可转位车刀。 本节主要介绍焊接式、机夹式和可转位三类车刀的结构特点与设计要点。 一、焊接式车刀
焊接式车刀是将具有一定形状的硬质合金刀片,用紫铜或其它焊料钎焊在普通(常为45 钢)刀杆上而成。焊接车刀由于结构紧凑、制造方便,目前在我国仍广泛使用。 焊接式车刀的设计包括选择车刀类型、刀片材料与型号、刀杆材料、确定刀杆外形尺寸、 选择合理几何参数、确定刀槽参数、绘制工作图、选择焊料、制定技术条件等。下面就其中 主要项目作必要介绍。 1.硬质合金刀片型号及选用 硬质合金各种型号刀片的主要用途为:A型用于90°外圆车刀、端面车刀等;B型用于 直头外圆车刀、端面车刀、镗孔刀等:C型用于直头、弯头外圆镗孔、宽刃刀等:D型用于 切断、切槽刀等:E型用于螺纹车刀 2.刀杆外形及尺寸的确定 普通车刀外形尺寸主要有长、宽、高尺寸,刀杆断面形状为矩形或方形,一般选矩形, 刀杆高度H按机床中心选。当高度尺寸受限制时,可加宽为方形,以提高其刚性。 常用车刀刀杆斷窗尺寸 机床中心高 180~200 260~300 350~400 方形刀杆断面H 矩形刀杆断面BXH 12×20 16x25 刀杆外形分为直头和弯头两类。直头简单便于制造,弯头通用性好,既能车端面又能车 外圆 对于镗孔刀杆,其工作部分断面一般为圆形,直径与长度应按加工孔径与深度尺寸来选 3.刀植的形式及参数确定 为使刀片焊接牢固,刃磨量小,故要在刀杆上加工出槽形,常见刀槽形式有以下几种。 (1)开口槽形状简单,加工容易,但焊接面积小,适用于C型刀片 (2)半封闭橧制造较困难,但焊接刀片牢固,适用于A、B型刀片。 (3)封闭橧夹持刀片牢固,焊接可靠,用于螺纹刀具,适用于E型刀片。 (4)切口槽用于底面积较小的切断刀、切槽刀,从而增大焊接面积提高结合强度,适 用于D型刀片。 机夹式车刀 为了避免焊接车刀因焊接使硬质合金刀片产生裂纹、降低刀具耐用度,使用时出现脱焊 和刀杆只能使用一次等缺点。机夹车刀采用将刀片用机械夹持的方法固定在刀杆上,刀片用 钝后可更换新刃磨好的刀片。 下面仅对常用的几种作一简单介绍。 1、上压式 这种形式是采用螺钉和压板从上面压紧刀片,通过调整螺钉来调节刀片位置的一种机夹 车刀。其特点是结构简单,夹固牢靠,使用方便,刀片平装,用钝后重磨后面。上压式是加 工中应用最多的一种
焊接式车刀是将具有一定形状的硬质合金刀片，用紫铜或其它焊料钎焊在普通(常为 45 钢)刀杆上而成。焊接车刀由于结构紧凑、制造方便，目前在我国仍广泛使用。 焊接式车刀的设计包括选择车刀类型、刀片材料与型号、刀杆材料、确定刀杆外形尺寸、 选择合理几何参数、确定刀槽参数、绘制工作图、选择焊料、制定技术条件等。下面就其中 主要项目作必要介绍。 1．硬质合金刀片型号及选用 硬质合金各种型号刀片的主要用途为：A 型用于 90°外圆车刀、端面车刀等；B 型用于 直头外圆车刀、端面车刀、镗孔刀等；C 型用于直头、弯头外圆镗孔、宽刃刀等；D 型用于 切断、切槽刀等；E 型用于螺纹车刀。 2．刀杆外形及尺寸的确定 普通车刀外形尺寸主要有长、宽、高尺寸，刀杆断面形状为矩形或方形，一般选矩形, 刀杆高度 H 按机床中心选。当高度尺寸受限制时，可加宽为方形，以提高其刚性。 刀杆外形分为直头和弯头两类。直头简单便于制造，弯头通用性好，既能车端面又能车 外圆。 对于镗孔刀杆，其工作部分断面一般为圆形，直径与长度应按加工孔径与深度尺寸来选 择。 3．刀槽的形式及参数确定 为使刀片焊接牢固，刃磨量小，故要在刀杆上加工出槽形，常见刀槽形式有以下几种。 (1)开口槽 形状简单，加工容易，但焊接面积小，适用于 C 型刀片。 (2)半封闭槽 制造较困难，但焊接刀片牢固，适用于 A、B 型刀片。 (3)封闭槽 夹持刀片牢固，焊接可靠，用于螺纹刀具，适用于 E 型刀片。 (4)切口槽 用于底面积较小的切断刀、切槽刀，从而增大焊接面积提高结合强度，适 用于 D 型刀片。 二、机夹式车刀 为了避免焊接车刀因焊接使硬质合金刀片产生裂纹、降低刀具耐用度，使用时出现脱焊 和刀杆只能使用一次等缺点。机夹车刀采用将刀片用机械夹持的方法固定在刀杆上，刀片用 钝后可更换新刃磨好的刀片。 下面仅对常用的几种作一简单介绍。 1、上压式 这种形式是采用螺钉和压板从上面压紧刀片，通过调整螺钉来调节刀片位置的一种机夹 车刀。其特点是结构简单，夹固牢靠，使用方便，刀片平装，用钝后重磨后面。上压式是加 工中应用最多的一种
2.侧压式 这种形式一般多利用刀片本身的斜面,由楔块和螺钉从刀片侧面来夹紧刀片。其特点是 刀片竖装,对刀槽制造精度的要求可适当降低,刀片用钝后重磨前面。 3.切削力夹固式 这种形式通常是指切削力自锁车刀,它是利用车刀车削过程中的切削力,将刀片夹紧在 1:30的斜槽中。其特点是结构简单,使用方便,但要求刀槽与刀片紧密配合,切削时无冲 击振动 三、可转位车刀 可转位车刀是将可转位的硬质合金刀片用机械方法夹持在刀杆上形成的。刀片具有供切 削时选用的几何参数(不需磨)和三个以上供转位用的切削刃。当一个切削刃磨损后,松开夹 紧机构,将刀片转位到另一切削刃后再夹紧,即可进行切削,当所有切削刃磨损后,则可取 下再代之以新的同类刀片 可转位车刀是一种先进刀具,由于其不需重磨、可转位和更换刀片等优点,从而可降低 刀具的刃磨费用和提高切削效率 几种典型的夹紧结构 (1)偏心式它是利用螺钉上端部的一个偏心销,将刀片夹紧在刀杆上。该结构靠偏心 夹紧,靠螺钉自锁,结构简单,操作方便,但不能双边定位。由于偏心量过小,容易使刀片 松动,故偏心式夹紧机构一般适用于连续平稳切削的场合。 (2)杠杆式应用杠杆原理对刀片进行夹紧。当旋动螺钉时,通过杠杆产生的夹紧力将刀 片定位夹紧在刀槽侧面上;旋岀螺钉时刀片松开。该结构特点是:定位精度高,夹固牢靠 受力合理,使用方便,但工艺性较差,适合于专业工具厂大批量的生产 ()楔块式该结构是把刀片通过内孔定位在刀杆刀片槽的销轴上,由压紧螺钉下压带有 斜面的楔块,使其一面紧靠在刀杆凸台上,另一面将刀片推往刀片中间孔的圆柱销上,将刀 片压紧。该结构简单易操作,但定位精度较低,且夹紧力与切削力相反 偏心式夹紧机构 杠杆式夹紧机构 1一偏心销;2-刀片; 1一刀杆;2一刀片;3-刀垫;4一杠杆;5-弹簧套; 3一刀垫;4—刀杆 6一调节螺钉;7—弹簧;8一压紧螺钉 第二次课 §6-2麻花钻
2．侧压式 这种形式一般多利用刀片本身的斜面，由楔块和螺钉从刀片侧面来夹紧刀片。其特点是 刀片竖装，对刀槽制造精度的要求可适当降低，刀片用钝后重磨前面。 3．切削力夹固式 这种形式通常是指切削力自锁车刀，它是利用车刀车削过程中的切削力，将刀片夹紧在 1：30 的斜槽中。其特点是结构简单，使用方便，但要求刀槽与刀片紧密配合，切削时无冲 击振动。 三、可转位车刀 可转位车刀是将可转位的硬质合金刀片用机械方法夹持在刀杆上形成的。刀片具有供切 削时选用的几何参数(不需磨)和三个以上供转位用的切削刃。当一个切削刃磨损后，松开夹 紧机构，将刀片转位到另一切削刃后再夹紧，即可进行切削，当所有切削刃磨损后，则可取 下再代之以新的同类刀片。 可转位车刀是一种先进刀具，由于其不需重磨、可转位和更换刀片等优点，从而可降低 刀具的刃磨费用和提高切削效率。 几种典型的夹紧结构： (1)偏心式 它是利用螺钉上端部的一个偏心销，将刀片夹紧在刀杆上。该结构靠偏心 夹紧，靠螺钉自锁，结构简单，操作方便，但不能双边定位。由于偏心量过小，容易使刀片 松动，故偏心式夹紧机构一般适用于连续平稳切削的场合。 (2)杠杆式 应用杠杆原理对刀片进行夹紧。当旋动螺钉时，通过杠杆产生的夹紧力将刀 片定位夹紧在刀槽侧面上；旋出螺钉时刀片松开。该结构特点是：定位精度高，夹固牢靠， 受力合理，使用方便，但工艺性较差，适合于专业工具厂大批量的生产。 (3)楔块式 该结构是把刀片通过内孔定位在刀杆刀片槽的销轴上，由压紧螺钉下压带有 斜面的楔块，使其一面紧靠在刀杆凸台上，另一面将刀片推往刀片中间孔的圆柱销上，将刀 片压紧。该结构简单易操作，但定位精度较低，且夹紧力与切削力相反。 第二次课 §6-2 麻 花 钻
麻花钻作为一种重要的孔加工刀具,它既可在实心材料上钻孔,也可在原有孔的基础上 扩孔。它可用来加工钢材、铸铁,也可以加工铝、铜及其合金,甚至还可加工有机材料和木 材等非金属材料。因此,从18世纪至今,麻花钻一直得以广泛应用。 、钻削运动 钻削是一种常用的切削加工方法,在孔加工中占有相当大的比重,它是一种使用钻头在 实体材料上加工出孔(一般加工精度为IT1l~IT12,表面粗糙度值为R100~50um),或作 为攻丝、扩孔、铰孔和镗孔前的预加工。 钻削运动由主运动vc。(钻头或工件的旋转运动)和进给运动vf(钻头的轴向运动)所 组成,其合成运动为ve,如下图所示 主运动方向 合成切削运动方向 进给运动方向 切削刃选 二、麻花钻的组成 如下图为麻花钻外形图。由图可知,麻花钻由柄部、颈部和工作部分三部分组成。 1.柄部 钻头的装夹部分,用来传递力和力偶矩。当钻头直径小于13mm时通常采用直柄(即圆柱 柄),大于12m时则采用圆锥柄。工作时扁尾部分位于机床主轴孔的扁槽内,防止在机床主 轴中转动,而且顶端还作为卸取的敲击部分。 2.颈部 柄部和工作部分的连接处,并作为磨削外径时砂轮退刀和打标记的地方,也是柄部与工 作部分不同材料的焊接部位 3.工作部分 由导向部分和切削部分组成
麻花钻作为一种重要的孔加工刀具，它既可在实心材料上钻孔，也可在原有孔的基础上 扩孔。它可用来加工钢材、铸铁，也可以加工铝、铜及其合金，甚至还可加工有机材料和木 材等非金属材料。因此，从 18 世纪至今，麻花钻一直得以广泛应用。 一、钻削运动 钻削是一种常用的切削加工方法，在孔加工中占有相当大的比重，它是一种使用钻头在 实体材料上加工出孔(一般加工精度为 ITll～ITl2，表面粗糙度值为 Ra100～50μm)，或作 为攻丝、扩孔、铰孔和镗孔前的预加工。 钻削运动由主运动νc。(钻头或工件的旋转运动)和进给运动νf (钻头的轴向运动)所 组成，其合成运动为νe，如下图所示。 二、麻花钻的组成 如下图为麻花钻外形图。由图可知，麻花钻由柄部、颈部和工作部分三部分组成。 1．柄部 钻头的装夹部分，用来传递力和力偶矩。当钻头直径小于 13mm 时通常采用直柄(即圆柱 柄)，大于 12mm 时则采用圆锥柄。工作时扁尾部分位于机床主轴孔的扁槽内，防止在机床主 轴中转动，而且顶端还作为卸取的敲击部分。 2．颈部 柄部和工作部分的连接处，并作为磨削外径时砂轮退刀和打标记的地方，也是柄部与工 作部分不同材料的焊接部位。 3．工作部分 由导向部分和切削部分组成
刃削部分 导向部分颈部 扁尾 工作部分钻芯 工作部分 切削部分 导向部分 麻花钻的组成 1一前面;2,8一副切削刃(棱边);3,7一主切削刃;4,6一后面;5-横刃;9-副后面 (1)导向部分钻头的导向部分由两条螺旋槽所形成的两螺旋形刃瓣组成,两刃瓣由钻 芯连接。为减小两螺旋形刃瓣与已加工表面的摩擦,在两刃瓣上制出了两条螺旋棱边(称为 刃带),用以引导钻头并形成副切削刃:螺旋槽用以排屑和导入切削液,从而形成前面:导 向部分的直径向柄部方向逐渐减小,形成倒锥,其倒锥量为(0.05~0.12)/100mm,类似 于副偏角,以减小刃带与工件孔壁间的摩擦:钻芯直径(即与两槽底相切圆的直径)影响钻头 的刚性和螺旋槽截面积。对标准麻花钻而言,为提高钻头的刚性,钻芯直径制成向钻柄方向 增大的正锥,其正锥量一般为(1.4~2)/100mm。此外,导向部分也是切削部分的备磨部分 (2)切削部分钻头的切削部分由两个螺旋形前面、两个由刃磨得到的后面、两条刃带 (副后面)、两条主切削刃、两条副切削刃(前面与刃带的交线)和一条横刃组成 三、麻花钻的几何角度 尽管麻花钻的结构较车刀复杂,但从切削刃来看,麻花钻只是有两条对称的主切削刃 两条对称的副切削刃和一条横刃。因此,讨论麻花钻的几何角度,同样可按确定车刀几何角 度的方法,即以切削刃为单元确定选定点,根据该点处假定的主运动方向和进给运动方向建 立坐标平面,给定测量平面,从而确定其相应的几何角度。麻花钻的主要几何角度如下图所
(1)导向部分 钻头的导向部分由两条螺旋槽所形成的两螺旋形刃瓣组成，两刃瓣由钻 芯连接。为减小两螺旋形刃瓣与已加工表面的摩擦，在两刃瓣上制出了两条螺旋棱边(称为 刃带)，用以引导钻头并形成副切削刃；螺旋槽用以排屑和导入切削液，从而形成前面；导 向部分的直径向柄部方向逐渐减小，形成倒锥，其倒锥量为(O．05～O．12)／lOOmm，类似 于副偏角，以减小刃带与工件孔壁间的摩擦；钻芯直径(即与两槽底相切圆的直径)影响钻头 的刚性和螺旋槽截面积。对标准麻花钻而言，为提高钻头的刚性，钻芯直径制成向钻柄方向 增大的正锥，其正锥量一般为(1.4～2)／100mm。此外，导向部分也是切削部分的备磨部分。 (2)切削部分 钻头的切削部分由两个螺旋形前面、两个由刃磨得到的后面、两条刃带 (副后面)、两条主切削刃、两条副切削刃(前面与刃带的交线)和一条横刃组成。 三、麻花钻的几何角度 尽管麻花钻的结构较车刀复杂，但从切削刃来看，麻花钻只是有两条对称的主切削刃、 两条对称的副切削刃和一条横刃。因此，讨论麻花钻的几何角度，同样可按确定车刀几何角 度的方法，即以切削刃为单元确定选定点，根据该点处假定的主运动方向和进给运动方向建 立坐标平面，给定测量平面，从而确定其相应的几何角度。麻花钻的主要几何角度如下图所 示
(假定主运动方向) FF(PD) o-OP. 4( D(切削刃上选定点) v(假定进蛤运动方向) 麻花钻切削刃的几何角度 1.坐标平面与测量平面 为了确定切削部分各面在空间的位置,要人为地建立一些坐标平面和测量平面 这 些平面构成参考系,从而可以确定刀具的各个几何角度以及各面所在的空间位置 由于刀具的几何角度是在切削过程中起作用,因而坐标平面的建立应以切削运动为依 据,即首先要在钻头切削刃的选定点D上假定主运动方向和进给运动方向,而后则可建立D 点的坐标平面,它包括基面PrD和切削平面PsD,如图所示。 (1)基面PrD它是指经过D点且包括钻头轴线在内的平面,显然,它与主运动方向垂 直,如图中的PrD。由于钻头主切削刃上各点的主运动方向不同,因而基面的位置也不相同。 (2)切削平面PsD它是指经过D点,与主 Pa Pc 切削刃相切,且垂直于该点基面PrD的平面。由 于主切削刃上各点基面不同,切削平面的位置也 就不同,如图中的PSD 在研究钻头的几何角度时,除了假定钻头的 主运动方向和进给运动方向、确定选定点、建立 坐标平面外,还必须给定测量平面。此外,确定 钻头的刃磨角度时,也须给出测量平面。除主剖 面、进给剖面外,常用的测量平面还有三个,如 麻花钻的测量平面
1．坐标平面与测量平面 为了确定切削部分各面在空间的位置，要人为地建立一些坐标平面和测量平面，并由这 些平面构成参考系，从而可以确定刀具的各个几何角度以及各面所在的空间位置。 由于刀具的几何角度是在切削过程中起作用，因而坐标平面的建立应以切削运动为依 据，即首先要在钻头切削刃的选定点 D 上假定主运动方向和进给运动方向，而后则可建立 D 点的坐标平面，它包括基面 PrD 和切削平面 PsD，如图所示。 (1)基面 PrD 它是指经过 D 点且包括钻头轴线在内的平面，显然，它与主运动方向垂 直，如图中的 PrD。由于钻头主切削刃上各点的主运动方向不同，因而基面的位置也不相同。 (2)切削平面 PsD 它是指经过 D 点，与主 切削刃相切，且垂直于该点基面 PrD 的平面。由 于主切削刃上各点基面不同，切削平面的位置也 就不同，如图中的 PsD。 在研究钻头的几何角度时，除了假定钻头的 主运动方向和进给运动方向、确定选定点、建立 坐标平面外，还必须给定测量平面。此外，确定 钻头的刃磨角度时，也须给出测量平面。除主剖 面、进给剖面外，常用的测量平面还有三个，如
图所示 (1)端平面Pt指与钻头轴线垂直的端面投影平面 (2)中剖面Pc指过钻头轴线与两主切削刃平行的平面 (3)柱剖面Pz指过主切削刃上某选定点作与钻头轴线平行的直线,该直线绕钻头轴线 旋转所形成的圆柱面 2.主切削刃几何角度 (1)主偏角xr钻头主切削刃上选定点D的主偏角是指主切削刃在该点基面PrD上的 投影与进给运动方向间的夹角,如图所示。由于主切削刃上各点基面位置不同,因而主切削 刃上各点的主偏角KrD随钻头半径R的变化而变化,外径处大,钻芯处小。 (2)刃倾角λs钻头主切削刃上选定点D的刃倾角λsD是指在该点的切削平面PsD内, 切削刃与基面PD之间的夹角;而端面刃倾角λstD则是该点的刃倾角λsD在端平面Pt中 的投影。若该点处主偏角KrD已知,则λsD和λstD有如下关o系: tana stD=tanλ sD sin K rD 由于钻头主切削刃的刀尖(钻头外径处的转折点)是主切削刃上的最低点,因而钻头主切 削刃刀尖处的刃倾角为负值。对于标准麻花钻,其刃倾角λsD在钻头外径处约为-4°30', 在切削刃与横刃交界处约为一40°31’。主切削刃刃倾角λs的变化范围很大。 (3)前角Yo钻头主切削刃上选定点D的前角yo是指主剖面P。内前面与基面PrD 间的夹角 标准麻花钻主切削刃各点的前角变化很大,从外径到钻芯处,约由+30。减小到-30° 此外,由于主切削刃前角不是直接刃磨得到的,因而钻头的工作图上一般不标注前角。 (4后角ao钻头主切削刃选定点D的后角aoD是指在主剖面Po内后面与切削平面 PrD间的夹角。但为了测量方便,麻花钻常采用进给剖面Pf内的进给后角af。钻头切削刃 的后角通过刃磨得到 3.横刃几何角度 钻头的横刃是由两条主切削刃的后面相交而成的。按照横刃的工作情况,以钻头轴线为 界进行分区,即分为四个区域,其中Ⅱ、Ⅳ为前面,I、Ⅲ为后面。这样便可得到横刃的几 何角度 1)主偏角KrψKr中=90°。 (2)刃倾角λsψs中=0°。 (3)前角yo中y0中=-(90°-a。ψ) 4)后角αoψ十横刃后角aoψ是钻头经刃磨后得到的,一般αoψ取30°~36 则横刃前角γ0ψ=-(90°-a0ψ)=一54°~-60° (5)横刃斜角ψ钻头的横刃斜角ψ是指在端平面中横刃与中剖面间的夹角,该角度通 过刃磨得到
图所示。 (1)端平面 Pt 指与钻头轴线垂直的端面投影平面。 (2)中剖面 Pc 指过钻头轴线与两主切削刃平行的平面。 (3)柱剖面 Pz 指过主切削刃上某选定点作与钻头轴线平行的直线，该直线绕钻头轴线 旋转所形成的圆柱面。 2．主切削刃几何角度 (1)主偏角κr 钻头主切削刃上选定点 D 的主偏角是指主切削刃在该点基面 PrD 上的 投影与进给运动方向间的夹角，如图所示。由于主切削刃上各点基面位置不同，因而主切削 刃上各点的主偏角κrD 随钻头半径 R 的变化而变化，外径处大，钻芯处小。 (2)刃倾角λs 钻头主切削刃上选定点 D 的刃倾角λsD 是指在该点的切削平面 PsD 内， 切削刃与基面 PrD 之间的夹角；而端面刃倾角λstD 则是该点的刃倾角λsD 在端平面 Pt 中 的投影。若该点处主偏角κrD 已知，则λsD 和λstD 有如下关ω系： tanλstD=tanλsD sinκrD 由于钻头主切削刃的刀尖(钻头外径处的转折点)是主切削刃上的最低点，因而钻头主切 削刃刀尖处的刃倾角为负值。对于标准麻花钻，其刃倾角λsD 在钻头外径处约为一 4° 30'， 在切削刃与横刃交界处约为一 40° 31'。主切削刃刃倾角λs 的变化范围很大。 (3)前角γo 钻头主切削刃上选定点 D 的前角γoD 是指主剖面 P。内前面与基面 PrD 间的夹角。 标准麻花钻主切削刃各点的前角变化很大，从外径到钻芯处，约由+30。减小到-30°。 此外，由于主切削刃前角不是直接刃磨得到的，因而钻头的工作图上一般不标注前角。 (4)后角αo 钻头主切削刃选定点 D 的后角αoD 是指在主剖面 Po 内后面与切削平面 PrD 间的夹角。但为了测量方便，麻花钻常采用进给剖面 Pf 内的进给后角αf。钻头切削刃 的后角通过刃磨得到。 3．横刃几何角度 钻头的横刃是由两条主切削刃的后面相交而成的。按照横刃的工作情况，以钻头轴线为 界进行分区，即分为四个区域，其中Ⅱ、Ⅳ为前面，I、Ⅲ为后面。这样便可得到横刃的几 何角度。 (1)主偏角κrψ κrψ=90°。 (2)刃倾角λsψ λsψ=0°。 (3)前角γoψ γoψ=-(90°-αoψ)。 (4)后角αoψ 十横刃后角αoψ是钻头经刃磨后得到的，一般αoψ取 30°～36°， 则横刃前角γoψ=-(90°-αoψ)=一 54°～-60°。 (5)横刃斜角ψ 钻头的横刃斜角ψ是指在端平面中横刃与中剖面间的夹角，该角度通 过刃磨得到
第三次课 四、麻花钻刃磨角度 麻花钻在制造或发生允许范围内的磨损时,都需要进行刃磨。麻花钻的一些几何角度, 如主切削刃上的后角af,只能通过刃磨来得到。 下面简述麻花钻的三个刃磨角度。 1.锋角2小 锋角2φ是指钻头两主切削刃在中剖面Pc上的夹角。加工钢、铸铁的标准麻花钻的锋 角(即钻头的设计角度)称为原始锋角2中。=118°,麻花钻在使用或用钝后根据加工条件刃 磨后得到的锋角称为使用锋角2φ,当标准麻花钻的使用锋角2φ2中。时,主切削刃为凹形 麻花钻在磨出锋角2φ之后,主切削刃上各点的主偏角κrD也随之确定 由前述可知,由于MstD在钻芯处大,而外径处小,故使xrD在外径处大,而钻芯处 小。通常可取xr=φ。 2.后角af 后角αf是指主切削刃上选定点D在对应的柱剖面中所测量的后面与端平面的夹角。 在刃磨钻头时,要注意使后角αf沿主切削刃各点不能相等,外径处小而内径处大。这样做 还可起到: (1)与主切削刃前角y0D的变化相适应,使主切削刃各点的楔角基本相等,有利于主 切削刃的强度和传热的均匀性; (2)横刃处的后角大,使横刃前角增大,改善了横刃的切削条件 麻花钻的名义后角af是指钻头外径处的后角。 3.横刃斜角 横刃斜角ψ(其定义前面已述)是在刃磨钻头时形成的,其值大小与锋角2φ、横刃后角 oψ有关。生产中经常通过检验ψ角的数值来控制横刃后角αoψ值的大小。ψ值愈小, α0ψ值愈大,横刃愈锋利:但若ψ值过小,则横刃过长,钻头在引钻时不易定中心 普通麻花钻标准中规定ψ=47°~55°(对于直径小的钻头,ψ角允许较小),此时钻头 锋角值2φ=116°~118°,横刃后角值αoψ=36°~39°。 五、钻削用量和切削层参数 1.钻削用量 钻削用量同车削一样,也包括切削深度ap、进给量f和钻 削速度vc。 (1)切削深度ap即为钻削时的钻头半径,即ap=do/ 钻削切削层
第三次课 四、麻花钻刃磨角度 麻花钻在制造或发生允许范围内的磨损时，都需要进行刃磨。麻花钻的一些几何角度， 如主切削刃上的后角αf，只能通过刃磨来得到。 下面简述麻花钻的三个刃磨角度。 1．锋角 2φ 锋角 2φ是指钻头两主切削刃在中剖面 Pс上的夹角。加工钢、铸铁的标准麻花钻的锋 角(即钻头的设计角度)称为原始锋角 2φ。=118°，麻花钻在使用或用钝后根据加工条件刃 磨后得到的锋角称为使用锋角 2φ，当标准麻花钻的使用锋角 2φ<2φ。时，主切削刃为凸 形；当 2φ=2φ。时，主切削刃为直线；当 2φ＞2φ。时，主切削刃为凹形。 麻花钻在磨出锋角 2φ之后，主切削刃上各点的主偏角κrD 也随之确定。 由前述可知，由于λsｔD 在钻芯处大，而外径处小，故使κrＤ在外径处大，而钻芯处 小。通常可取κr＝φ。 2．后角αｆ 后角αｆ是指主切削刃上选定点 D 在对应的柱剖面中所测量的后面与端平面的夹角。 在刃磨钻头时，要注意使后角αｆ沿主切削刃各点不能相等，外径处小而内径处大。这样做 还可起到： (1)与主切削刃前角γοD 的变化相适应，使主切削刃各点的楔角基本相等，有利于主 切削刃的强度和传热的均匀性； (2)横刃处的后角大，使横刃前角增大，改善了横刃的切削条件。 麻花钻的名义后角αf 是指钻头外径处的后角。 3．横刃斜角 横刃斜角ψ(其定义前面已述)是在刃磨钻头时形成的，其值大小与锋角 2φ、横刃后角 αοψ有关。生产中经常通过检验ψ角的数值来控制横刃后角αοψ值的大小。ψ值愈小， αοψ值愈大，横刃愈锋利；但若ψ值过小，则横刃过长，钻头在引钻时不易定中心。 普通麻花钻标准中规定ψ=47°～55°(对于直径小的钻头，ψ角允许较小)，此时钻头 锋角值 2φ=116°～118°，横刃后角值αοψ=36°～39°。 五、钻削用量和切削层参数 1．钻削用量 钻削用量同车削一样，也包括切削深度 ap、进给量ｆ和钻 削速度νc。 (1)切削深度 ap 即为钻削时的钻头半径， 即 ap=dο／
2,单位为m (2)进给量钻削的进给量有以下三种表示方式。 ①每齿进给量fz指钻头每转一个刀齿,钻头与工件间的相对轴向位移量,单位为mm ②每转进给量f指钻头或工件每转一转,它们之间的轴向位移量,单位为mm/r ③进给速度vf是在单位时间内钻头相对于工件的轴向位移量,单位为mm/mi 以上三种进给量的关系为 Uf=nf=znfz 式中m-—钻头或工件转速,r/min:z-—钻头齿数,即切削刃数,对于麻花钻 (3)钻削速度vc指钻头外缘处的线速度,其计算公式为 vc=don/1000 (m/mir 式中d。一一钻头外径,mm;n一工件或钻头的转速,r/rai 2.切削层横截面要素 钻孔时切削层横截面要素是在基面内度量的,但为了便于测量与计算,切削层横截面要 素常取在中剖面中度量,它包括切削厚度hD、切削宽度bD和切削面积AD,如图6-25所示 (1)切削厚度hD -w厘2边 (2)切削宽度bD sink, sing (3)切削层横截面积AD钻削中的切削层横截面积AD有下述两种表达方式 ①每齿切削面积AD Ap=hpbp=fap=fdo ②切削总面积AD∑ ADy=2Ap=ofd 六、钻削力和功率 1.钻削力 钻头切削时要受到工件材料变形抗力和切屑与孔壁间摩擦力的影响,从而使钻头主切削 刃、副切削刃和横刃都要承受轴向抗力Ff、径向抗力FP和主切削力(切向力)Fc。其中,径 向抗力FP对钻孔质量影响很大,会造成孔的扩大与偏斜,但在比较理想的情况下,即刃磨 正确,各切削刃都相互对称,该力基本上相互平衡而抵消:其余的轴向抗力Ff和主切削力 Fc分别合并成轴向力F和力偶矩Me 取不同的加工材料,在固定的钻孔条件下,改变切削用量,从而测出钻削轴向力和力偶 ,经过数据回归处理则可得到钻削力的实验计算公式如下
2，单位为 mm。 (2)进给量 钻削的进给量有以下三种表示方式。 ①每齿进给量ｆz 指钻头每转一个刀齿，钻头与工件间的相对轴向位移量，单位为 mm ／z。 ②每转进给量ｆ 指钻头或工件每转一转，它们之间的轴向位移量，单位为 mm／r。 ③进给速度νf 是在单位时间内钻头相对于工件的轴向位移量，单位为 mm／min 或 mm ／s。 以上三种进给量的关系为： 式中 n——钻头或工件转速，r／min； z——钻头齿数，即切削刃数，对于麻花钻， z=2。 (3)钻削速度νc 指钻头外缘处的线速度，其计算公式为： 式中 d。——钻头外径，mm； n——工件或钻头的转速，r／rain。 2．切削层横截面要素 钻孔时切削层横截面要素是在基面内度量的，但为了便于测量与计算，切削层横截面要 素常取在中剖面中度量，它包括切削厚度 hD、切削宽度 bD 和切削面积 AD，如图 6—25 所示。 (1)切削厚度 hD (2)切削宽度 bD (3)切削层横截面积 AD 钻削中的切削层横截面积 AD 有下述两种表达方式。 ①每齿切削面积 AD ②切削总面积 ADΣ 六、钻削力和功率 1．钻削力 钻头切削时要受到工件材料变形抗力和切屑与孔壁间摩擦力的影响，从而使钻头主切削 刃、副切削刃和横刃都要承受轴向抗力 Ff、径向抗力 FΡ和主切削力(切向力)Fc。其中，径 向抗力 FΡ对钻孔质量影响很大，会造成孔的扩大与偏斜，但在比较理想的情况下，即刃磨 正确，各切削刃都相互对称，该力基本上相互平衡而抵消；其余的轴向抗力 Ff 和主切削力 Fc 分别合并成轴向力 F 和力偶矩 Mc。 取不同的加工材料，在固定的钻孔条件下，改变切削用量，从而测出钻削轴向力和力偶 矩，经过数据回归处理则可得到钻削力的实验计算公式如下：
F=9.81CFdoF KF(N) M.=9. 81CMdoMfyMKM(N. m) 式中,CF和cM均为系数;xF和yF,MM和yM均为指数:KF和KM均为修正系数乘积 2.钻削功率 钻削功率是指钻削过程中消耗的功率。根据上述经验公式计算出力偶矩Mc,则可计算 钻削功率,计算公式为: P=2Mn×10-3/60(kW) 式中M-一力偶矩,N·m:n—工件或钻头的转速,r/min 七、麻花钻的修磨与群钻 (一)麻花钻的修磨 麻花钻的修磨是指在普通刃磨的基础上,根据具体加工要求对其参数不够合理的部分进 行的补充刃磨。 标准麻花钻本身存在一些缺陷: (1)主切削刃上各点前角相差较大(由30。~一30。),切削能力悬殊 (2)横刃前角小(负值)而长,钻削轴向力大,定心差;主切削刃长,切削宽度大,切 屑卷曲困难,不易排屑; (3)主切削刃与副切削刃转角处(即刀尖)切削速度最高,但该处后角为零,因而刀尖 磨损最快等。 这些缺陷的存在,严重地制约了标准麻花钻的切削能力,影响了加工质量和切削效率 因此,必须对标准麻花钻进行修磨。常见的修磨有以下几种。 1.修磨出过渡刃(即双重刃) 在钻头的转角处磨出过渡刃(其锋角值2中1=70°~75°),从而使钻头具有了双重刃 由于锋角减小,相当于主偏角κr减小,同时转角处的刀尖角εr′增大,改善了散热条件。 2.修磨横刃 将原来的横刃长度修磨短,同时修磨出前角,从而有利于钻头的定心和轴向力减小。 3.修磨分屑槽 在原来的主切削刃上交错地磨出分屑槽,使切屑分割成窄条,便于排屑。主要用于塑性 材料的钻削 4.修磨棱边 在加工软材料时,为了减小棱边(其后角等于零)与加工孔壁的摩擦,对于直径大于12mm 以上的钻头,可对棱边进行修磨,这样可使钻头的耐用度提高一倍以上 (二)群钻(简介) 群钻是对麻花钻经合理修磨后而创造的一种新钻型,在长期的生产实践中已演化扩展成
式中，CF 和 cM 均为系数；xF 和 yF，xM 和 yM 均为指数；KF 和 KM 均为修正系数乘积。 2．钻削功率 钻削功率是指钻削过程中消耗的功率。根据上述经验公式计算出力偶矩 Mc，则可计算 钻削功率，计算公式为： 式中 Mc——力偶矩，N·m； n——工件或钻头的转速，r／min。 七、麻花钻的修磨与群钻 (一)麻花钻的修磨 麻花钻的修磨是指在普通刃磨的基础上，根据具体加工要求对其参数不够合理的部分进 行的补充刃磨。 标准麻花钻本身存在一些缺陷： （1）主切削刃上各点前角相差较大(由 30。～一 30。)，切削能力悬殊； （2）横刃前角小(负值)而长，钻削轴向力大，定心差；主切削刃长，切削宽度大，切 屑卷曲困难，不易排屑； （3）主切削刃与副切削刃转角处(即刀尖)切削速度最高，但该处后角为零，因而刀尖 磨损最快等。 这些缺陷的存在，严重地制约了标准麻花钻的切削能力，影响了加工质量和切削效率。 因此，必须对标准麻花钻进行修磨。常见的修磨有以下几种。 1．修磨出过渡刃(即双重刃) 在钻头的转角处磨出过渡刃(其锋角值 2φ1=70°～75°)，从而使钻头具有了双重刃。 由于锋角减小，相当于主偏角κr 减小，同时转角处的刀尖角εr′增大，改善了散热条件。 2．修磨横刃 将原来的横刃长度修磨短，同时修磨出前角，从而有利于钻头的定心和轴向力减小。 3．修磨分屑槽 在原来的主切削刃上交错地磨出分屑槽，使切屑分割成窄条，便于排屑。主要用于塑性 材料的钻削。 4．修磨棱边 在加工软材料时，为了减小棱边(其后角等于零)与加工孔壁的摩擦，对于直径大于 12mm 以上的钻头，可对棱边进行修磨，这样可使钻头的耐用度提高一倍以上。 (二)群钻（简介） 群钻是对麻花钻经合理修磨后而创造的一种新钻型，在长期的生产实践中已演化扩展成