麻花鉆的工作原理 麻花鉆頭基本結構圖解

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：一類是在實心材料上加工出孔的刀具，如麻花鉆、扁鉆(zhan)(zhan)、深(shen)孔(kong)鉆(zhan)(zhan)等(deng)；另一類是對(dui)工件(jian)已有孔(kong)進行再加工的刀具(ju)，如(ru)擴(kuo)孔(kong)鉆(zhan)(zhan)、鉸刀、鏜刀等(deng)。本節介紹(shao)常用的幾種孔(kong)加工刀具(ju)。

（一）麻花鉆

1．麻花鉆的結構(gou)要(yao)素

圖(tu)7－32為麻花鉆(zhan)的結構圖(tu)。它由工作部(bu)分、柄(bing)部(bu)和頸部(bu)組成。

（1）工作部分

麻(ma)花鉆的工(gong)作部分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)為切削部分(fen)(fen)(fen)和導向部分(fen)(fen)(fen)。

①切削部分

麻花(hua)鉆(zhan)(zhan)(zhan)可看成(cheng)為(wei)(wei)兩(liang)把(ba)內(nei)孔(kong)車刀組(zu)成(cheng)的(de)(de)組(zu)合體(ti)(ti)。如(ru)圖7－33所(suo)示(shi)。而(er)這(zhe)兩(liang)把(ba)內(nei)孔(kong)車刀必須(xu)有一(yi)實(shi)心(xin)(xin)部(bu)分——鉆(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)(xin)將兩(liang)者聯成(cheng)一(yi)個整體(ti)(ti)。鉆(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)(xin)使兩(liang)條(tiao)主切(qie)削(xue)刃(ren)(ren)不能直接相(xiang)交于軸心(xin)(xin)處(chu)，而(er)相(xiang)互錯開，使鉆(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)(xin)形成(cheng)了(le)獨立的(de)(de)切(qie)削(xue)刃(ren)(ren)——橫(heng)刃(ren)(ren)。因此麻花(hua)鉆(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)切(qie)削(xue)部(bu)分有兩(liang)條(tiao)主切(qie)削(xue)刃(ren)(ren)、兩(liang)條(tiao)副切(qie)削(xue)刃(ren)(ren)和一(yi)條(tiao)橫(heng)刃(ren)(ren)（如(ru)圖7－32b所(suo)示(shi)）。麻花(hua)鉆(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)鉆(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)(xin)直徑取為(wei)(wei)(0.125~0.15)do（do為(wei)(wei)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭直徑）。為(wei)(wei)了(le)提高鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭的(de)(de)強度(du)和剛度(du)，把(ba)鉆(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)(xin)做成(cheng)正錐體(ti)(ti)，鉆(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)(xin)從切(qie)削(xue)部(bu)分向尾部(bu)逐漸增(zeng)大，其增(zeng)大量(liang)每(mei)100mm長度(du)上(shang)為(wei)(wei)1.4~2.0mm。

兩條主(zhu)切(qie)削(xue)刃(ren)(ren)在與它們平行的(de)(de)平面上投(tou)影的(de)(de)夾角稱為鋒(feng)角2Φ，如圖7－34所示。標準麻花鉆(zhan)的(de)(de)鋒(feng)角2Φ＝118°，此時兩條主(zhu)切(qie)削(xue)刃(ren)(ren)呈(cheng)(cheng)直線；若(ruo)磨出的(de)(de)鋒(feng)角2Φ＞118°,則(ze)主(zhu)切(qie)削(xue)刃(ren)(ren)呈(cheng)(cheng)凹形；若(ruo)2Φ＜118°，則(ze)主(zhu)切(qie)削(xue)刃(ren)(ren)呈(cheng)(cheng)凸形。

②導向部分

導(dao)向部分(fen)在鉆孔時起(qi)引導(dao)作用，也是(shi)切削部分(fen)的后備(bei)部分(fen)。

導向部(bu)分的(de)(de)兩(liang)條螺旋(xuan)槽(cao)形(xing)成鉆(zhan)頭的(de)(de)前(qian)(qian)刀面，也(ye)是排(pai)(pai)屑、容屑和切(qie)削(xue)液流入的(de)(de)空間(jian)。螺旋(xuan)槽(cao)的(de)(de)螺旋(xuan)角β是指螺旋(xuan)槽(cao)最外緣的(de)(de)螺旋(xuan)線(xian)展開成直線(xian)后與鉆(zhan)頭軸(zhou)線(xian)之間(jian)的(de)(de)夾角，如(ru)圖7－34所示。愈靠近鉆(zhan)頭中心(xin)螺旋(xuan)角愈小。螺旋(xuan)角β增大，可獲得較大前(qian)(qian)角，因而切(qie)削(xue)輕快，易于排(pai)(pai)屑，但會削(xue)弱切(qie)削(xue)刃的(de)(de)強度和鉆(zhan)頭的(de)(de)剛性。

導向部(bu)分的(de)(de)棱邊(bian)(bian)即(ji)為鉆(zhan)頭的(de)(de)副(fu)切削刃(ren)，其后(hou)刀面呈(cheng)狹(xia)窄的(de)(de)圓(yuan)柱面。標準(zhun)麻(ma)花鉆(zhan)導向部(bu)分直徑向柄部(bu)方向逐漸減小，其減小量每(mei)100mm長(chang)度(du)上0.03~0.12mm，螺旋角β可減小棱邊(bian)(bian)與工件孔壁的(de)(de)摩擦(ca)，也形成了副(fu)偏角 。

（2）柄部

柄(bing)(bing)部用來裝(zhuang)夾鉆頭和(he)傳遞扭矩。鉆頭直徑(jing)do＜12mm常制成圓柱柄(bing)(bing)（直柄(bing)(bing)）；鉆頭直徑(jing)do＞12mm常采用圓錐(zhui)柄(bing)(bing)。

（3）頸部

頸(jing)部是柄部與工作(zuo)部分(fen)的連接部分(fen)，并作(zuo)為磨外徑(jing)時砂(sha)輪退刀和(he)打印標(biao)記處。小直徑(jing)鉆頭不做(zuo)出頸(jing)部。

2．麻花鉆切削部分的幾何角度

由圖7－33所示，鉆頭實際上相(xiang)當(dang)于正(zheng)反安裝的兩把(ba)(ba)內孔(kong)車刀的組合刀具，只是(shi)這兩把(ba)(ba)內孔(kong)車刀的主切削刃(ren)高于工件(jian)中(zhong)心(xin)（因為有鉆心(xin)而(er)形(xing)成橫刃(ren)的緣故，鉆心(xin)半徑為 ）。

（1）基面和切削平面

在分析(xi)麻(ma)花鉆(zhan)的(de)幾何角度時(shi)，首先必(bi)須(xu)弄(nong)清楚鉆(zhan)頭的(de)基面和(he)切削平(ping)面。

①基(ji)(ji)面(mian)(mian)：切削(xue)(xue)(xue)刃(ren)(ren)上(shang)任一(yi)點(dian)的(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)面(mian)(mian)，是通(tong)過該點(dian)，且(qie)垂(chui)直于該點(dian)切削(xue)(xue)(xue)速度(du)(du)方向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)平(ping)面(mian)(mian)，如圖7－35a所示。在鉆削(xue)(xue)(xue)時，如果(guo)忽略進(jin)給運(yun)(yun)動，鉆頭(tou)就(jiu)(jiu)只有圓(yuan)周運(yun)(yun)動，主切削(xue)(xue)(xue)刃(ren)(ren)上(shang)每一(yi)點(dian)都繞鉆頭(tou)軸(zhou)線做圓(yuan)周運(yun)(yun)動，它(ta)的(de)(de)(de)(de)速度(du)(du)方向(xiang)(xiang)就(jiu)(jiu)是該點(dian)所在圓(yuan)的(de)(de)(de)(de)切線方向(xiang)(xiang)，如圖7－35b中A點(dian)的(de)(de)(de)(de)切削(xue)(xue)(xue)速度(du)(du) 垂(chui)直于A點(dian)的(de)(de)(de)(de)半徑方向(xiang)(xiang)，B點(dian)的(de)(de)(de)(de)切削(xue)(xue)(xue)速度(du)(du) 垂(chui)直于B點(dian)的(de)(de)(de)(de)半徑方向(xiang)(xiang)。不(bu)難看出，切削(xue)(xue)(xue)刃(ren)(ren)上(shang)任一(yi)點(dian)的(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)面(mian)(mian)就(jiu)(jiu)是通(tong)過該點(dian)并包含鉆頭(tou)軸(zhou)線的(de)(de)(de)(de)平(ping)面(mian)(mian)。由于切削(xue)(xue)(xue)刃(ren)(ren)上(shang)各點(dian)的(de)(de)(de)(de)切削(xue)(xue)(xue)速度(du)(du)方向(xiang)(xiang)不(bu)同(tong)，所以切削(xue)(xue)(xue)刃(ren)(ren)上(shang)各點(dian)的(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)面(mian)(mian)也就(jiu)(jiu)不(bu)同(tong)。

②切削(xue)(xue)平(ping)面(mian)：切削(xue)(xue)刃上(shang)(shang)任一點(dian)(dian)的(de)(de)(de)切削(xue)(xue)平(ping)面(mian)是包含該點(dian)(dian)切削(xue)(xue)速度方(fang)向，而又(you)切于該點(dian)(dian)加工表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)平(ping)面(mian)（圖7－35a所示為鉆頭外緣刀(dao)尖A點(dian)(dian)的(de)(de)(de)基(ji)面(mian)和切削(xue)(xue)平(ping)面(mian)）。切削(xue)(xue)刃上(shang)(shang)各點(dian)(dian)的(de)(de)(de)切削(xue)(xue)平(ping)面(mian)與基(ji)面(mian)在空間相(xiang)互垂直(zhi)，并(bing)且其位置是變化(hua)的(de)(de)(de)。

（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，鉆頭的(de)刃(ren)傾(qing)(qing)角(jiao)通(tong)常在端平面(mian)(mian)(mian)內表示(shi)(shi)。鉆頭主(zhu)(zhu)切削(xue)刃(ren)上(shang)某點的(de)端面(mian)(mian)(mian)刃(ren)傾(qing)(qing)角(jiao)是(shi)主(zhu)(zhu)切削(xue)刃(ren)在端平面(mian)(mian)(mian)的(de)投影(ying)與該點基面(mian)(mian)(mian)之間的(de)夾角(jiao)。如圖7－36所示(shi)(shi)，其(qi)值總(zong)是(shi)負(fu)的(de)。且(qie)主(zhu)(zhu)切削(xue)刃(ren)上(shang)各(ge)點的(de)端面(mian)(mian)(mian)刃(ren)傾(qing)(qing)角(jiao)是(shi)變(bian)化的(de)，愈靠(kao)近鉆頭中心端面(mian)(mian)(mian)刃(ren)傾(qing)(qing)角(jiao)的(de)絕對值愈大（見圖7－36b）。

②主偏角

麻花鉆主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)切(qie)(qie)(qie)(qie)削刃上某點的主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)偏角(jiao)是該點基面(mian)上主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)切(qie)(qie)(qie)(qie)削刃的投影與鉆頭進給方向(xiang)之間的夾角(jiao)。由于主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)切(qie)(qie)(qie)(qie)削刃上各點的基面(mian)不同，各點的主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)偏角(jiao)也隨之改變。主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)切(qie)(qie)(qie)(qie)削刃上各點的主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)偏角(jiao)是變化的，外緣(yuan)處(chu)(chu)大，鉆心處(chu)(chu)小(xiao)。

③前角

麻花鉆的(de)前(qian)角 是(shi)正交平面(mian)內前(qian)刀面(mian)與基(ji)面(mian)間的(de)夾角。由(you)于主(zhu)切(qie)削刃上各(ge)(ge)點的(de)基(ji)面(mian)不同，所以(yi)主(zhu)切(qie)削刃上各(ge)(ge)點的(de)前(qian)角也是(shi)變化(hua)的(de)，如圖7－36所示。前(qian)角的(de)值(zhi)從(cong)外緣到鉆心附近大約由(you)+30°減小(xiao)到-30°，其切(qie)削條件很差(cha)。

④后角

切削(xue)刃上(shang)任一點的(de)后角 ，是該點的(de)切削(xue)平面(mian)與(yu)后刀面(mian)之間的(de)夾角。鉆頭后角不在主(zhu)剖面(mian)內(nei)度量，而是在假定工作平面(mian)（進給(gei)剖面(mian)）內(nei)度量（見圖7－36a）。在鉆削(xue)過程中，實際起作用的(de)是這個(ge)后角，同時(shi)測量也方便。

鉆(zhan)頭的(de)后(hou)角(jiao)是(shi)刃(ren)磨得到的(de)，刃(ren)磨時要(yao)注(zhu)意使(shi)(shi)其外緣處磨得小些（約8°~10°），靠近鉆(zhan)心處要(yao)磨得大(da)些（約20°~30°）。這樣刃(ren)磨的(de)原因，是(shi)可以使(shi)(shi)后(hou)角(jiao)與主切削刃(ren)前角(jiao)的(de)變(bian)(bian)化相適應(ying)，使(shi)(shi)各點的(de)楔(xie)角(jiao)大(da)致相等(deng)，從而達到其鋒利程(cheng)度(du)(du)、強度(du)(du)、耐(nai)用度(du)(du)相對平衡(heng)；其次能彌補由于鉆(zhan)頭的(de)軸(zhou)向進給(gei)運動而使(shi)(shi)刀刃(ren)上各點實際工作后(hou)角(jiao)減少(shao)一個(ge)該(gai)點的(de)合成速度(du)(du)角(jiao)μ（見(jian)圖7－36中f-f剖面(mian)）所產生的(de)影(ying)響；此外還能改變(bian)(bian)橫刃(ren)處的(de)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體內，故橫刃前角 為負值（約-45°~-60°），所以鉆削時在橫刃處發生嚴重的擠壓而造成
很大的軸(zhou)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(de)(de)端面(mian)投影中，橫(heng)刃(ren)與(yu)主(zhu)切削刃(ren)之(zhi)間(jian)的(de)(de)夾角。它是刃(ren)磨鉆頭時自然形成的(de)(de)，鋒角一定時，后(hou)角刃(ren)磨正確的(de)(de)標準麻(ma)花鉆橫(heng)刃(ren)斜角Ψ為47°~55°，而后(hou)角愈(yu)大則Ψ愈(yu)小(xiao)，橫(heng)刃(ren)的(de)(de)長度會增加。