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摘要本文分析了麻花钻的结构特点,综述了增加麻花钻的功能的实用方法――刃磨,提高麻花钻的工作效率。
关键词麻花钻 构造 刃磨
中图分类号:TH11文献标识码:A
用钻头在实心材料上加工出孔称为钻孔。钻孔时,钻头装在钻床上,依靠钻头与工件之间的相对运动来完成切削加工。钻孔加工可以达到的精度一般是加工要求不高的孔或作为孔的粗加工。在常见钻孔加工中,麻花钻是最常用的一种钻头,广泛应用于各工种,钳工中也经常用麻花钻来进行钻削加工。但麻花钻在钳工应用中也有一些缺点,克服这些缺点能增加麻花钻的功能,提高生产效率。在钳工岗位上工作多年,经过实践,使我摸索出一套能改变麻花钻功能的方法,从而提高钻孔加工的功效。即:钻孔―扩孔―铰孔三道工序一次完成。可提高工作效率,具体的方法是麻花钻刀刃进行修磨。
1 麻花钻的材料、构造和规格
麻花钻头是由刃具厂按统一标准制造成的,其材料主要是碳素工具钢和高速钢,在麻花钻的所用材料里,有通用高速工具钢(M2,W9,M7,M2AL),低合金高速工具钢(4341,4241),钴高速工具钢(M35,M42),经过热处理。
麻花钻头主要由工作部分、柄部和颈部组成。见图1
1.1 工作部分
麻花钻的工作部分由切削部分和导向部分组成。切削部分担任主要的切削工作。两条螺旋槽用来形成切削刃,并起排屑和输送冷却液的作用。导向部分在切削过程中能保持钻头正直的钻削方向和具有修光孔壁的作用,同时还是切削部分的后备部分。
1.1.1 切削部分
麻花钻可看成为两把内孔车刀组成的组合体。如图2所示。而这两把内孔车刀必须有一实心部分――钻心将两者联成一个整体。钻心使两条主切削刃不能直接相交于轴心处,而相互错开,使钻心形成了独立的切削刃――横刃。因此麻花钻的切削部分有两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃。麻花钻的钻心直径取为(0.125~0.15)do(do为钻头直径)。为了提高钻头的强度和刚度,把钻心做成正锥体,钻心从切削部分向尾部逐渐增大,其增大量每100mm长度上为1.4~2.0mm。
图2钻孔与车内孔示意图
两条主切削刃在与它们平行的平面上投影的夹角称为锋角2Φ,如图3所示。标准麻花钻的锋角2Φ=118°,此时两条主切削刃呈直线;若磨出的锋角2Φ>118°,则主切削刃呈凹形;若2Φ<118°,则主切削刃呈凸形。
1.1.2 导向部分
导向部分在钻孔时起引导作用,也是切削部分的后备部分。
图3标准麻花钻的锋角和螺旋角
导向部分的两条螺旋槽形成钻头的前刀面,也是排屑、容屑和切削液流入的空间。螺旋槽的螺旋角β是指螺旋槽最外缘的螺旋线展开成直线后与钻头轴线之间的夹角,如图3所示。愈靠近钻头中心螺旋角愈小。螺旋角β增大,可获得较大前角,因而切削轻快,易于排屑,但会削弱切削刃的强度和钻头的刚性。
导向部分的棱边即为钻头的副切削刃,其后刀面呈狭窄的圆柱面。标准麻花钻导向部分直径向柄部方向逐渐减小,其减小量每100mm长度上为0.03~0.12mm,螺旋角β可减小棱边与工件孔壁的摩擦,也形成了副偏角k'γ。
1.2 柄部
柄部是钻头的夹持部分,用来伟传递钻孔时所需的扭矩和轴向力。它有直柄和锥柄两种。直柄所能传递的扭矩较小,其钻头直径在13毫米以内;莫氏锥柄可以传递较大的扭矩,钻头直径大于13毫米的一般都是用锥柄。锥柄的尾巴用来增加传递的扭矩,避免钻头在主轴孔或钻套中打滑,并作为把钻头从主轴孔或钻套中打出之用。
1.3 颈部
颈部为磨制钻头时供砂轮退刀之用,一般也用来刻印商标和规格。
2麻花钻的缺点
(1)横刃较长,横刃前角为负值。因此在切削过程中,横刃处于挤刮状态,使轴向抗力增大。据试验,钻削时50%的轴向抗力和15%的扭矩是由横刃产生的。同时横刃长了,定心作用不良,使钻头容易发生抖动。
(2)主切削刃上各点的前角大小不一样,使切削性能不同。靠近钻心处的前角是一个很大的负值,切削条件下很差,也处于刮削状态。
(3)钻头的棱边较宽,又没有副后角,所以靠近切削部分的一段棱边,与孔壁的摩擦比较严重,容易发热和磨损。
(4)主切削刃外缘处的刀尖角较小,前角很大,刀齿薄弱。而此处的切削速度又最高,故产生的切削热多,磨损极为严重。
(5)主切削刃长,而且全宽参加切削,各点切屑流出的速度相差很大,切屑卷曲成很宽的螺旋卷,所占体积大,容易在螺旋槽内堵塞,排屑不顺利,冷却液也不易加注到切削刃上。
由于麻花钻存在这些缺点,所以通常要对主要工作钻的切削部分进行修磨,以改善其切削性能。
3 麻花钻的刃磨
标准麻花钻是一种非常普通的钻孔工具。它结构简单,刃磨方便,但要把它真正刃磨好,把刃磨方法和技巧掌握好,对初学的职校学生来说,也不是一样轻松的事。工厂里也有这样的情况,工作了十几年的工人,磨不好麻花钻的也不少。这是什么原因呢?关键是方法和技巧。方法掌握了,问题就会迎刃而解。
3.1 顶角的修磨
根据所钻孔材料的软硬不同,先磨出适应某种材料的顶角(材料软、磨麻花钻的顶角应小于118度,材料硬,麻花钻的顶角应大于118度)。
3.2 修磨横刃
修磨横刃的目的是把横刃磨短,并使靠近钻心处的前角增大,修磨后的横刃长度为原来的1/3―1/5,修磨后形成内刃,从而减小了钻孔的轴向抗力和挤刮现象,定心作用可大大改善,故提高了钻孔的精度,保证了钻孔质量。
3.3 修磨主切削刃
在主切削刃上刃磨出两个对称月牙形圆弧刃,使主切削刃分为两段,上段主切削刃与横刃形成一个小钻头,使切削工件时省力,两个对称的月牙形圆弧刃在孔底上切削出一道圆环筋,能够分屑,同时起着稳定钻头的方向的作用,进一步限制了钻头的摆动。加强了定心作用,有利于提高进给量和表面粗糙度,改善散热条件,使切削刃上棱边交角处的抗磨性提高,延长了钻头的使用寿命。
3.4 修磨圆弧刃以下的主切削刃
这一段的主切削刃比上段主切削刃的角度略小2―5度,其目的是实现钻孔后的扩孔目的,因后段的主切削刃的角度比2前主切削刃小,故进一步提高钻头的耐用度,并可减小轴向抗力而有利于加大进给量。
3.5修磨麻花钻的棱边
修磨麻花钻棱边是在近主切削刃的一段棱边上修出棱边长度5―6毫米,并保留棱边宽度为0.1―0.2毫米,用油石修光棱边,以减少棱边对孔壁的摩擦,提高孔壁的粗糙度,从而达到铰孔的目的。
从以上修磨麻花钻得到5个步骤可以看出,在对工件进行孔的加工过程中提高功效,降低了刀具的成本,增加了麻花钻的使用效果,同时保证了孔加工的质量,提高了经济效应及工作效益。
4 结语
钻头使用变钝后及根据不同的钻削要求而需要改变钻头切削形状时,需要进行刃磨,钻头刃磨的正确与否,对钻削质量、生产效率以及钻头的耐用度有显著的影响,因此,必须认真掌握好钻头的刃磨技术,正确刃磨钻头,使钻头正常工作,保证生产效率。
参考文献
[1]钳工工艺学(第四版)[M].北京:机械工业出版社,2006.
[2]王兴民.钳工工艺学[M].北京:中国劳动社会保障出版社,1998.
关键词麻花钻 构造 刃磨
中图分类号:TH11文献标识码:A
用钻头在实心材料上加工出孔称为钻孔。钻孔时,钻头装在钻床上,依靠钻头与工件之间的相对运动来完成切削加工。钻孔加工可以达到的精度一般是加工要求不高的孔或作为孔的粗加工。在常见钻孔加工中,麻花钻是最常用的一种钻头,广泛应用于各工种,钳工中也经常用麻花钻来进行钻削加工。但麻花钻在钳工应用中也有一些缺点,克服这些缺点能增加麻花钻的功能,提高生产效率。在钳工岗位上工作多年,经过实践,使我摸索出一套能改变麻花钻功能的方法,从而提高钻孔加工的功效。即:钻孔―扩孔―铰孔三道工序一次完成。可提高工作效率,具体的方法是麻花钻刀刃进行修磨。
1 麻花钻的材料、构造和规格
麻花钻头是由刃具厂按统一标准制造成的,其材料主要是碳素工具钢和高速钢,在麻花钻的所用材料里,有通用高速工具钢(M2,W9,M7,M2AL),低合金高速工具钢(4341,4241),钴高速工具钢(M35,M42),经过热处理。
麻花钻头主要由工作部分、柄部和颈部组成。见图1
1.1 工作部分
麻花钻的工作部分由切削部分和导向部分组成。切削部分担任主要的切削工作。两条螺旋槽用来形成切削刃,并起排屑和输送冷却液的作用。导向部分在切削过程中能保持钻头正直的钻削方向和具有修光孔壁的作用,同时还是切削部分的后备部分。
1.1.1 切削部分
麻花钻可看成为两把内孔车刀组成的组合体。如图2所示。而这两把内孔车刀必须有一实心部分――钻心将两者联成一个整体。钻心使两条主切削刃不能直接相交于轴心处,而相互错开,使钻心形成了独立的切削刃――横刃。因此麻花钻的切削部分有两条主切削刃、两条副切削刃和一条横刃。麻花钻的钻心直径取为(0.125~0.15)do(do为钻头直径)。为了提高钻头的强度和刚度,把钻心做成正锥体,钻心从切削部分向尾部逐渐增大,其增大量每100mm长度上为1.4~2.0mm。
图2钻孔与车内孔示意图
两条主切削刃在与它们平行的平面上投影的夹角称为锋角2Φ,如图3所示。标准麻花钻的锋角2Φ=118°,此时两条主切削刃呈直线;若磨出的锋角2Φ>118°,则主切削刃呈凹形;若2Φ<118°,则主切削刃呈凸形。
1.1.2 导向部分
导向部分在钻孔时起引导作用,也是切削部分的后备部分。
图3标准麻花钻的锋角和螺旋角
导向部分的两条螺旋槽形成钻头的前刀面,也是排屑、容屑和切削液流入的空间。螺旋槽的螺旋角β是指螺旋槽最外缘的螺旋线展开成直线后与钻头轴线之间的夹角,如图3所示。愈靠近钻头中心螺旋角愈小。螺旋角β增大,可获得较大前角,因而切削轻快,易于排屑,但会削弱切削刃的强度和钻头的刚性。
导向部分的棱边即为钻头的副切削刃,其后刀面呈狭窄的圆柱面。标准麻花钻导向部分直径向柄部方向逐渐减小,其减小量每100mm长度上为0.03~0.12mm,螺旋角β可减小棱边与工件孔壁的摩擦,也形成了副偏角k'γ。
1.2 柄部
柄部是钻头的夹持部分,用来伟传递钻孔时所需的扭矩和轴向力。它有直柄和锥柄两种。直柄所能传递的扭矩较小,其钻头直径在13毫米以内;莫氏锥柄可以传递较大的扭矩,钻头直径大于13毫米的一般都是用锥柄。锥柄的尾巴用来增加传递的扭矩,避免钻头在主轴孔或钻套中打滑,并作为把钻头从主轴孔或钻套中打出之用。
1.3 颈部
颈部为磨制钻头时供砂轮退刀之用,一般也用来刻印商标和规格。
2麻花钻的缺点
(1)横刃较长,横刃前角为负值。因此在切削过程中,横刃处于挤刮状态,使轴向抗力增大。据试验,钻削时50%的轴向抗力和15%的扭矩是由横刃产生的。同时横刃长了,定心作用不良,使钻头容易发生抖动。
(2)主切削刃上各点的前角大小不一样,使切削性能不同。靠近钻心处的前角是一个很大的负值,切削条件下很差,也处于刮削状态。
(3)钻头的棱边较宽,又没有副后角,所以靠近切削部分的一段棱边,与孔壁的摩擦比较严重,容易发热和磨损。
(4)主切削刃外缘处的刀尖角较小,前角很大,刀齿薄弱。而此处的切削速度又最高,故产生的切削热多,磨损极为严重。
(5)主切削刃长,而且全宽参加切削,各点切屑流出的速度相差很大,切屑卷曲成很宽的螺旋卷,所占体积大,容易在螺旋槽内堵塞,排屑不顺利,冷却液也不易加注到切削刃上。
由于麻花钻存在这些缺点,所以通常要对主要工作钻的切削部分进行修磨,以改善其切削性能。
3 麻花钻的刃磨
标准麻花钻是一种非常普通的钻孔工具。它结构简单,刃磨方便,但要把它真正刃磨好,把刃磨方法和技巧掌握好,对初学的职校学生来说,也不是一样轻松的事。工厂里也有这样的情况,工作了十几年的工人,磨不好麻花钻的也不少。这是什么原因呢?关键是方法和技巧。方法掌握了,问题就会迎刃而解。
3.1 顶角的修磨
根据所钻孔材料的软硬不同,先磨出适应某种材料的顶角(材料软、磨麻花钻的顶角应小于118度,材料硬,麻花钻的顶角应大于118度)。
3.2 修磨横刃
修磨横刃的目的是把横刃磨短,并使靠近钻心处的前角增大,修磨后的横刃长度为原来的1/3―1/5,修磨后形成内刃,从而减小了钻孔的轴向抗力和挤刮现象,定心作用可大大改善,故提高了钻孔的精度,保证了钻孔质量。
3.3 修磨主切削刃
在主切削刃上刃磨出两个对称月牙形圆弧刃,使主切削刃分为两段,上段主切削刃与横刃形成一个小钻头,使切削工件时省力,两个对称的月牙形圆弧刃在孔底上切削出一道圆环筋,能够分屑,同时起着稳定钻头的方向的作用,进一步限制了钻头的摆动。加强了定心作用,有利于提高进给量和表面粗糙度,改善散热条件,使切削刃上棱边交角处的抗磨性提高,延长了钻头的使用寿命。
3.4 修磨圆弧刃以下的主切削刃
这一段的主切削刃比上段主切削刃的角度略小2―5度,其目的是实现钻孔后的扩孔目的,因后段的主切削刃的角度比2前主切削刃小,故进一步提高钻头的耐用度,并可减小轴向抗力而有利于加大进给量。
3.5修磨麻花钻的棱边
修磨麻花钻棱边是在近主切削刃的一段棱边上修出棱边长度5―6毫米,并保留棱边宽度为0.1―0.2毫米,用油石修光棱边,以减少棱边对孔壁的摩擦,提高孔壁的粗糙度,从而达到铰孔的目的。
从以上修磨麻花钻得到5个步骤可以看出,在对工件进行孔的加工过程中提高功效,降低了刀具的成本,增加了麻花钻的使用效果,同时保证了孔加工的质量,提高了经济效应及工作效益。
4 结语
钻头使用变钝后及根据不同的钻削要求而需要改变钻头切削形状时,需要进行刃磨,钻头刃磨的正确与否,对钻削质量、生产效率以及钻头的耐用度有显著的影响,因此,必须认真掌握好钻头的刃磨技术,正确刃磨钻头,使钻头正常工作,保证生产效率。
参考文献
[1]钳工工艺学(第四版)[M].北京:机械工业出版社,2006.
[2]王兴民.钳工工艺学[M].北京:中国劳动社会保障出版社,1998.