《钻削与钻头》PPT课件.ppt

第七章钻削与钻头 第一节麻花钻一 麻花钻的结构1 麻花钻的组成 1 装夹部分装夹部分用于与机床的联接并传递动力 包括钻柄与颈部 2 工作部分工作部分用于导向 排屑 也是切削部分的后备 刃带螺旋刃沟钻芯 3 切削部分钻头前端有切削刃的区域两个前面两个后面两个副后面 前面两条螺旋沟槽中以切削刃为母线形成的螺旋面后面与工件加工表面相对的表面圆锥面螺旋面平面特殊曲面副后面刃带棱面主切削刃位前 后面汇交的区域横刃两主后面汇交的区域副切削刃两条刃沟与刃带棱面汇交的两条螺旋线 2 麻花钻的结构参数 1 直径d直径d指切削部分测量的两刃带间距离 2 直径倒锥倒锥指远离切削部分的直径逐渐做小 以减少刃带与孔壁的摩擦 相当于副偏角 3 钻芯直径d0是两刃沟底相切圆的直径 4 螺旋角 是钻头刃带棱边螺旋线展开成直线与钻头轴线的夹角 7 1 二 麻花钻的几何角度1 钻头角度的参考系基面pr 主切削刃上任意点的基面 即通过该点 垂直于该点的切削速度方向的平面 切削平面ps 主切削刃上任意点的切削平面 是包含该点的切削速度方向 而又切于该点加工表面的平面 正交平面po 假定工作平面pf和背平面pp 端平面pt 与钻头轴线垂直的投影面 中剖面pc 过钻头轴线与两主切削刃平行的平面 柱剖面pz 过切削刃选定点作与钻头轴线平行的直线 该直线绕钻头轴线旋转形成的圆柱面 2 钻头的刃磨角度普通麻花钻只需刃磨两个后面 控制三个角度 1 顶角2 顶角是两主切削刃在中剖面投影中的夹角 2 外缘后角 f 主切削刃靠刃带转角处在柱剖面中表示的后角 可用工具显微镜投影的方法测量 3 横刃斜角 端平面测量的中剖面与横刃的钝夹角 刃磨钻头后面时 需控制钻头中心部位后角 愈近钻头中心 后角磨得愈大 目的 一 是使横刃能获得较大的前角 增加横刃的锋利程度 二 是使切削刃各点工作后角相差较少 3 横刃角度分析横刃由两个主后刀面相交形成 普通麻花钻横刃近似直线 从图中几何关系知 由上式化简得 7 2 横刃长度 7 3 4 主切削刃角度分析 麻花钻录像 第二节钻削原理一 钻削用量与切削层参数钻削深度ap d 2每刃进刀量fz f 2钻削速度vc dn 1000钻削厚度hD fsin 2钻削宽度bD d 2sin 每刃切削层公称横截面积AD df 4材料切除率Q f d2n 4 250vcdf 二 钻削过程特点1 钻削变形特点与切屑形状1 钻心处切削刃前角为负 特别是横刃区 切削时产生刮削挤压 切屑呈粒状并被压碎 钻心区域直径几乎为零 切削速度也接近为零 但仍有进给运动 使得钻心横刃区域工作后角为负 相当于用楔角为 o 的凿子劈入工件 称作楔劈挤压 2 主切削刃各点前角 刃倾角不同 使切屑变形 卷曲 流向也不同 断屑比较困难 3 钻头刃带无后角 与孔壁摩擦 2 钻削力钻削力是由于工件材料的变形 钻头与切屑 工件孔间的摩擦而产生的 包括切向力 主切削力 背向力 径向力 和进给力 轴向力 进给力 7 8 扭矩 7 9 切削消耗功率式中Mc 切削扭矩 vc 切削速度 d 钻头直径 7 10 影响钻削力的主要因素有 螺旋角 螺旋角 则前角 o 并改善了排屑情况 轴向力F与扭矩M都显著 但当螺旋角 30 时 其影响减小 顶角2 顶角2 会使切削厚度hD 切削宽度 从而切向力Fz 及切削扭矩M 轴向力F 横刃斜角 横刃斜角 愈小 则横刃愈长 横刃处前角负值愈大 将使轴向力F 横刃长度对扭矩M影响很小 这是因为横刃所造成的扭矩M 所占的比重很小的关系 此外 合理选择切削液也能显著降低钻削力 3 钻削热与钻头磨损特点1 钻削热不加切削液加工钢料时 传入工件的热量约占14 5 传入钻头的约占52 5 传入切屑的约占28 传入空气的仅占5 左右采用切削液 则切削热传出的百分比将有很大的变化 2 钻头磨损高速钢钻头磨损的主要原因是相变磨损钻头磨损的形式主要是后面磨损 钻头磨损限度常取外缘转角处VB值为 0 8 1 倍刃带宽 钻小孔或深孔时 钻头的磨损常以钻削力不超过某一限度为标准 影响钻头耐用度的因素钻头材料与热处理状态 钻头结构 刃型参数 切削条件等 三 钻削用量选择1 钻头直径钻头直径应由工艺尺寸决定 尽可能一次钻出所要求的孔 需扩孔者 钻孔直径取孔径的50 一70 2 进给量普通钻头进给量可按以下经验公式估算 f 0 01 0 02 d 7 11 合理修磨的钻头可选用f 0 03d3 钻削速度 第三节钻头的修磨一 标准高速钢麻花钻存在问题 1 沿主切削刃各点前角值差别悬殊 由 30 30 横刃上的前角竟达 54 60 造成较大的轴向力和扭矩 使切削条件恶化 2 棱边近似为圆柱面 有稍许倒锥 的一部分 副后角为零度 摩擦严重 3 在主 副切削刃相交处 切削速度最大 散热条件最差 因此磨损很快 4 两条主切削刃很长 切屑宽 各点切屑流出速度相差很大 切屑呈宽螺卷状 排屑不畅 切削液难于注入切削区 5 横刃较长 其前 后角与主切削刃后角不能分别控制 二 修磨横刃1 十字形修磨横刃磨出十字形 长度不变 刃倾角仍为零度2 内直刃形修磨将钻尖磨出内直刃其修磨参数为 b 0 04 0 06 d 20 30 0 15 3 将整个横刃磨去用砂轮把原来的横刃全部磨去 以形成新的切削刃加大该处前角 轴向力大大减小 钻头强度被削弱 定心不好4 磨短横刃 三 修磨主切削刃目的是改变刃形或顶角 以增大前角 控制分屑断屑 或改变切削负荷分布 增大散热条件 提高钻头寿命 内凹圆弧刃加强钻头的定心作用 有助于分屑断屑双重或多重顶角 或外凸圆弧刃双重顶角的参数为 b 0 18 0 22 d2 1 70 90 圆弧刃钻头参数为 R 0 6dl1 l 3磨出分屑槽分屑槽位置必须互相错开 四 修磨前面1 将外缘处磨出倒棱面前面减少前角 增大进给力 以避免钻孔时的 扎刀 现象 2 沿切削刃磨出倒棱增加刃口强度 适用于较硬的材料 3 在前面上磨出卷屑槽增大前角 这种形式只适用于切削软材料 4 在前面上磨出大前角及正的刃倾角控制切屑向孔底方向排出 适用于精扩孔钻 五 修磨后面及刃带1 修磨后面目的是在不影响钻刃的强度下 增大后角 以增大钻槽容屑空间 改善冷却效果 2 修磨刃带目的是减少刃带宽度 磨出副后角 以减少刃带与孔壁的摩擦 麻花钻修磨 第四节先进钻型与结构特点简介一 群钻优点 1 横刃长度只有普通钻头的1 5 圆弧刃 内刃上前角平均增大15 使进给力下降35 50 转矩下降10 30 2 钻头的寿命约可提高2 3倍 3 钻头定心作用好 钻孔精度提高 形位误差与加工表面粗糙度均较小 4 选用不同的钻型加工铜 铝 有机玻璃 或加工薄板 斜面 扩孔等多种工艺均可改善钻孔质量 取得满意的效果 群钻有7条主切削刃 外形上呈现三个尖 刃形特点是 三尖七刃锐当先 月牙弧槽分两边 一侧外刃开屑槽 横刃磨低窄又尖 群钻切削部分的特殊结构获得了下列效果 1 横刃及其附近的主切削刃上各段前角都有不同程度的增大 圆弧刃 BC 平均增大10 内刃 CD 平均增大25 横刃增大4 6 大大改善了切削条件 2 圆弧刃不仅能起到良好的分屑作用 由于它在工件上切出一个凸形环圈 切削时能够很好定心 钻头不易偏摆 增加了钻削过程的稳定性 3 横刃缩短 前角增大 显著减少了其不利影响 可大大提高进给量 为保证横刃处一定的强度 应尽可能降低钻尖高度h 适当增大内刃顶角 4 由于群钻的切削刃锋利 切屑变形小 加工钢件时 与标准麻花钻相比 其轴向力可降低35 50 扭矩可小10 30 耐用度提高3 5倍 在保持同样耐用度情况下 生产率可显著提高 此外 加工精度与表面质量也有所改善 圆弧刃 在钻削中起到了多方面的作用 1 圆弧刃切出的过渡表面有呈凸起的圆环筋 它正好嵌在钻头圆弧刃中 可防止钻孔的偏斜 减少孔径的扩大 同时加强了定心导向作用 2 圆弧刃与外直刃转折点处 切屑流向有较大的变化 形成了自然的分屑点 外刃切屑呈带状 圆弧刃切屑呈卷曲扇面形 容易自行折断 3 圆弧刃改变了中段切削刃的主偏角与刃倾角 使该段正交平面前角增大 平均增大15 左右 4 圆弧刃使外刃与内刃参数得以分别控制 可磨大内刃顶角 横刃虽经修磨变窄变尖 但钻尖强度仍不被削弱 二 S型横刃钻S型横刃钻是采用美国WINSLOW专利刃磨机磨出的螺旋尖钻头钻头钻尖处顶角较小 横刃前角较大 因此自动定心性能好 钻孔进给力小 三 深孔麻花钻一次加工出孔深与直径比达20的深孔 采用厚钻芯 抛物线齿形 45 大螺旋角十字形横刃修磨大顶角 开分屑槽或圆弧刃 四 手用通用型钻头指用手电钻人力钻孔用钻头广泛用于机械装配 建筑工地 施工现场 修理作业 五 硬质合金钻加工硬脆材料有整体式和镶片式的六 可转位浅孔钻 是指钻的孔深度小于3倍孔径的硬质合金可转位钻头 第五节深孔钻深孔指孔的深度与直径比L D 5的孔 1 深孔加工的特点 1 由于孔的深度与直径的比例较大 钻杆细长 刚性差 工作时容易偏斜及产生振动 因此孔的精度及光洁度较难保证 2 切屑多而排屑通道长 若不采取必要措施 随时可能由于切屑堵塞而导致钻头损坏 3 钻头在近似封闭的状态下工作 热量不易散出 钻头磨损严重 2 设计与使用深孔钻的基本要求 1 排屑通畅 2 充分冷却 润滑 3 良好的导向 一 枪孔钻1 工作原理工作时工件旋转 钻头进给 切削液以高压 约3 4 9 8MPa 从钻杆和切削部分的进油孔送入切削区以冷却 润滑钻头 并把切屑经钻杆与切削部羚上的V形槽冲刷出来 2 结构特点 1 主要由切削部分和钻杆两部分组成 二者一般是焊接起来的 2 切削部分只有一个主切削刃 分为ab与ac两段 钻尖a相对轴线偏移叶一定距离 3 钻头背部圆弧支承面 在切削过程中起导向定位作用 4 120 的V形槽中心交点基本上位于钻头轴线上 一般也可略低H值常取 0 0l 0 015 d 二 错齿内排屑深孔钻 BTA深孔钻 1 工作原理切削液在较高的压力 约2 6MPa 下 由工件孔壁与钻杆外表面之间的空隙进入切削区以冷却 润滑钻头 并将切屑经钻头前端的排屑孔冲入钻杆内部 向后排出 2 结构特点 1 直径较大时 切削部分是由几个硬质合金刀片交错地焊在刀体上 2 由于采取的是几个分离的刀片 这样可根据钻头沿径向各点的切削速度 采用不同的刀片材料 或牌号 3 采取较大顶角 一般取2 125 140 以利断屑 4 采用导向条增大切削过程的稳定性 三 喷吸钻1 工作原理将压力切削液经内 外钻管之间输入 其中l 3切削液从内管四周月牙形喷嘴喷入内管 由于牙槽隙缝很窄 切削液喷出时产生的喷射效应 能使内管里形成负压区 另2 3切削液经内管与外管之间流入切削区 汇同切削被负压吸人内管中 迅速向后排出 2 结构特点 1 喷吸钻的特殊处在于有内 外钻管 外钻管上的反压缝隙的大小直接影响到喷吸效果 2 内 外钻管之间的环形面积要大于钻头小孔的面积之和 而钻头小孔的面积之和又要大于反压缝隙的环形面积 3 喷吸钻与一般内排屑深孔钻的主要区别是在于有内钻管 3 喷吸钻与BTA深孔钻比较 主要特点是 1 不需要BTA系统的高压输油器及密封装置 不但提高了排屑效果 又改善了工作环境 2 可在车 钻 镗床上使用 操作方便 钻孔效率高 3 由于钻杆内还有一层内管 排屑空间受到限制 4 双加油器深孔钻