第八章 钻 削 与 钻 头 主要内容主要内容主要内容主要内容 一一一一、、、、麻花钻麻花钻麻花钻麻花钻 二、钻削原理二、钻削原理二、钻削原理二、钻削原理 三、钻头的修磨三、钻头的修磨三、钻头的修磨三、钻头的修磨 四、先进钻型与结构特点简介四、先进钻型与结构特点简介四、先进钻型与结构特点简介四、先进钻型与结构特点简介 五、深孔钻五、深孔钻五、深孔钻五、深孔钻 8/18/20248/18/2024麻麻 花花 钻钻用途用途：钻孔和扩孔：钻孔和扩孔一、一、 结构结构 标准高速钢麻花钻由工作部分、颈部及柄部三部分组成标准高速钢麻花钻由工作部分、颈部及柄部三部分组成 1）工作部分）工作部分 分分切削部分和导向部分切削部分和导向部分两个前刀面、两个后刀面、两个副后刀面、刀面、两个后刀面、两个副后刀面、两个主刃、两个副刃、一个横刃两个主刃、两个副刃、一个横刃钻芯直径朝柄部方向递增。
钻芯直径朝柄部方向递增 2）柄部）柄部 夹持部分，有直柄和锥柄夹持部分，有直柄和锥柄 3）颈部）颈部 用于磨柄部时砂轮的退刀用于磨柄部时砂轮的退刀 8/18/20248/18/2024二、二、 结构参数结构参数钻芯直径钻芯直径d0直径倒锥直径倒锥: 远离切削部分的直径逐渐做小，以远离切削部分的直径逐渐做小，以 减少刃带孔壁，相当于副偏角减少刃带孔壁，相当于副偏角直径直径d: 两切削部分测量的两刃带间距离，选两切削部分测量的两刃带间距离，选 用标准用标准 螺旋角螺旋角ω 8/18/20248/18/2024三、三、 几何角度几何角度1 1 1 1、参考系、参考系、参考系、参考系 1）基面）基面Pr 过切削刃选定点过切削刃选定点包含钻头轴线的平面包含钻头轴线的平面 2）切削平面）切削平面Ps 3）正交平面）正交平面P0 4）假定工作平面）假定工作平面Pf 5）背平面）背平面PP 与车削定义与车削定义外加三个测量平面外加三个测量平面端平面端平面Pt: 与钻头轴线垂直的投影面与钻头轴线垂直的投影面 中剖面中剖面Pc: 过钻头轴线与两主切削刃平行的平面过钻头轴线与两主切削刃平行的平面 柱剖面柱剖面Pz: 切削刃选定点作与钻头轴线平行的直线，该直线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。
绕钻头轴线旋转形成的圆柱面 8/18/20248/18/20242 2 2 2、刃磨角度、刃磨角度、刃磨角度、刃磨角度 控制三个角度：控制三个角度： 1）顶角）顶角2Φ ：： 116～～1180 2）外缘后角）外缘后角αf ：主切削刃靠带转角处在柱剖面中表示的：主切削刃靠带转角处在柱剖面中表示的 后角中等钻头：后角中等钻头：8 ～～200 3）横刃斜角）横刃斜角Ψ：端平面测量的中剖：端平面测量的中剖 面与横刃的钝夹角面与横刃的钝夹角 普通麻花钻：普通麻花钻： ψ=133 ～～1250 小直径的钻头小直径的钻头, , ψψ角度允许较大角度允许较大, ,横刃斜角横刃斜角ψψ数值与数值与钻头中心处切削刃后角关系密切钻头中心处切削刃后角关系密切, ,一般通过测量一般通过测量ψψ来控制横刃后角来控制横刃后角. . 8/18/20248/18/2024•刃磨钻头后刀面时刃磨钻头后刀面时,需要控制钻头中心部需要控制钻头中心部位后角位后角:越靠近中心越靠近中心,后角磨得越大后角磨得越大.原因原因:1.横刃获得较大前角横刃获得较大前角,使切削顺畅使切削顺畅.2.使切削刃各点工作后角相差较少使切削刃各点工作后角相差较少. 8/18/20248/18/2024横刃斜角横刃斜角Ψ分析分析横刃由两个主后横刃由两个主后刀面相交刀面相交形成形成,近似直线近似直线,以钻头轴线为以钻头轴线为分界线分界线,将横刃将横刃分为两段四个分为两段四个区域区域. 8/18/20248/18/2024横刃的长度 8/18/20248/18/2024主切削刃角度分析用正交平面参考系标注钻头切削刃上的前角、后角、主偏角都是派生角，由于前角不通过钻心，刃沟前面的螺旋角的大小与观测点的半径有关，所以钻头切削刃各点的螺旋角、刃倾角、前角和主偏角都不同。
8/18/20248/18/2024 8/18/20248/18/2024钻钻 削削 原原 理理一、钻削用量与切削层参数一、钻削用量与切削层参数 钻削深度钻削深度(背吃刀量背吃刀量)aP进刀量进刀量f切削速度切削速度vc钻削用量钻削用量钻削厚度钻削厚度hD钻削宽度钻削宽度bD每刃切削层公称横截面积每刃切削层公称横截面积AD切削层参数切削层参数材料切除量材料切除量Q 8/18/20248/18/2024二、钻削过程特点二、钻削过程特点•1）钻心处前角位负，特别是横刃区，切削时产生挤压，切屑呈粒状并被压碎，钻心区直径为零，但仍然由进给运动，使得钻心横刃区域工作后角为负• •2）主切削刃各点前角、刃倾角不同，使切削变形、卷曲和流向也不同；又因为排屑受到螺旋槽的影响，切削塑性材料时，切屑卷成圆锥螺旋型，排屑和断屑比较困难•3）加工塑性材料容易产生积屑瘤 8/18/20248/18/2024钻削力钻削力钻削力钻削力：： 1）进给力）进给力 ：： 2）扭矩）扭矩 ：： 3）切削消耗功率）切削消耗功率：：钻头上各切削刃上产生切削力的比例大致为：对进给力，主切削刃占0.4，横刃占0.57，刃带占0.03。
对扭据，主切削刃占0.8，横刃占0.08，刃带占0.12 8/18/20248/18/2024钻头磨损特点钻头磨损特点高速钻头磨损的主要原因是相变磨损，其磨损规律与车刀相同，但是因为钻头各处的切削速度不一样，因而磨损程度也不同，起哦中外圆周切削速度最高，磨损最严重 磨损的主要形式是后刀面磨损，另外还有刃带磨损 8/18/20248/18/2024影响钻头磨损的因素主要有：钻头材料与热处理状态，钻头结构，刃形参数，切削条件等钻头硬度越高，结构刚性越好，刃形几何参数与加工材料搭配合理，刃磨对称度越高，切削用量优化越合理，则钻头寿命越长 8/18/20248/18/2024钻削用量的选择钻头直径：应根据工艺尺寸赖取值，尽可能一次钻头直径：应根据工艺尺寸赖取值，尽可能一次钻出所要求的孔，当机床性能不能信任时，才钻出所要求的孔，当机床性能不能信任时，才采用其他的钻孔方式，需要扩孔时，一般孔钻采用其他的钻孔方式，需要扩孔时，一般孔钻的直径取孔径的的直径取孔径的50％－％－70％合理修磨与刃磨，％合理修磨与刃磨，能够有效的降低进给里，也能扩大钻孔的直径能够有效的降低进给里，也能扩大钻孔的直径范围 •进给量：一般按下列公式进行估算：进给量：一般按下列公式进行估算：f=(0.01-0.02)d ,合理修磨的钻头可以选用合理修磨的钻头可以选用f=0.03d直径小于直径小于5mm的钻头，手动控制进给量。
的钻头，手动控制进给量 8/18/20248/18/2024钻钻 的的 修修 磨磨缺点：前角从缺点：前角从＋＋30°到－到－30°,横刃长前角－横刃长前角－55°，，定心差，轴向力大，刚性差，排屑困难定心差，轴向力大，刚性差，排屑困难目的：磨短横刃目的：磨短横刃增大前角增大前角，修磨主刃顶角，修磨主刃顶角分屑槽分屑槽一、修磨横刃一、修磨横刃十字形修磨内直刃形修磨 8/18/20248/18/2024二二 修磨主切削刃修磨主切削刃•修磨目的：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，提高钻头寿命常见的下面三种形式 8/18/20248/18/2024一、磨出内凹圆弧刃，加强钻头的定心作用，有助于分屑断屑二、磨出双重或多重顶角，或磨出外凸圆弧刃，可以改善钻刃外缘处的散热条件，提高钻头寿命，这种适合脆性材料 三、磨处分屑槽，便于排屑 8/18/20248/18/2024三三 修磨前面修磨前面目的是为了改变前角的分布，增大或减小前角或改变刃倾角，用来满足不同的加工要求， 8/18/20248/18/2024常见的修磨方式一将外缘处磨出倒棱面前面，减小前角，增大进一将外缘处磨出倒棱面前面，减小前角，增大进给力，避免钻孔时引起扎刀；给力，避免钻孔时引起扎刀； 二是沿切削刃磨出倒棱，增加刃口强度，使用较二是沿切削刃磨出倒棱，增加刃口强度，使用较硬的才，或是钻削韧性较好的材料以增加变形，硬的才，或是钻削韧性较好的材料以增加变形，有利于断屑。
有利于断屑 三是在前刀面上磨出卷屑槽，增大前角，这种形三是在前刀面上磨出卷屑槽，增大前角，这种形式适合切削软材料场合，有有机玻璃等式适合切削软材料场合，有有机玻璃等 四四是是在在前前刀刀面面上上磨磨处处大大前前角角及及正正的的刃刃倾倾角角，，控控制制切屑的流向，适合精加工切屑的流向，适合精加工 8/18/20248/18/2024四四 修磨后面修磨后面目的：是在不影响钻刃强度的前提下，增大后角，以增大钻槽容屑空间，改善冷却效果 8/18/20248/18/2024先进钻型简介•一.群钻 8/18/20248/18/2024•群钻的优点：群钻的优点：•横刃缩短，圆弧刃、内刃上前角平均增大了横刃缩短，圆弧刃、内刃上前角平均增大了15度，使进给力下降了度，使进给力下降了35％－％－50％，转矩下降了％，转矩下降了10％－％－30％，进给两毕普通麻花钻提高了约％，进给两毕普通麻花钻提高了约3倍，钻孔效率大大提高倍，钻孔效率大大提高•钻头的寿命可以提高钻头的寿命可以提高2－－3倍；倍；•钻头的定心作用提高，钻孔精度提高，形位误钻头的定心作用提高，钻孔精度提高，形位误差与加工表面粗糙度减小；差与加工表面粗糙度减小；•选用不同的钻型加工不同的材料均可改善钻孔选用不同的钻型加工不同的材料均可改善钻孔的质量，取得满意的效果。
的质量，取得满意的效果•圆弧刃切出的过渡表面有凸起的圆环筋，可以圆弧刃切出的过渡表面有凸起的圆环筋，可以防止钻孔偏斜，减少了孔径的扩大，加强了定防止钻孔偏斜，减少了孔径的扩大，加强了定心导向作用，心导向作用， 8/18/20248/18/2024•群钻磨出作用对称的圆弧刃的作用：群钻磨出作用对称的圆弧刃的作用：•1.可以防止钻孔过程中产生偏斜，减少孔径的可以防止钻孔过程中产生偏斜，减少孔径的扩大，加强了定心导向作用扩大，加强了定心导向作用•2.圆弧刃与外直刃转折点，切屑流向有较大变圆弧刃与外直刃转折点，切屑流向有较大变化，形成了自然的分屑点，外刃切屑呈带状，化，形成了自然的分屑点，外刃切屑呈带状，而圆弧刃切屑呈卷曲扇形容易断；而圆弧刃切屑呈卷曲扇形容易断；•3.圆弧刃改变了切削刃的主偏角和刃倾角，是圆弧刃改变了切削刃的主偏角和刃倾角，是该段正交平面前角增大，平均约增大该段正交平面前角增大，平均约增大15度；度；•4.圆弧刃使外刃与内刃参数得以分别控制可圆弧刃使外刃与内刃参数得以分别控制可以刃磨大的内刃顶角，横刃虽然变窄变尖，但以刃磨大的内刃顶角，横刃虽然变窄变尖，但强度可以保持不变强度可以保持不变。
8/18/20248/18/2024•S型横刃钻 8/18/20248/18/2024三 深孔麻花钻 8/18/20248/18/2024四 手用通用型钻头 8/18/20248/18/2024六 可转位浅孔钻 8/18/20248/18/2024第五节 深孔钻深孔是指孔的深度与直径之比大于深孔是指孔的深度与直径之比大于5的孔，一般的孔，一般L/D=5-20仍可用深孔麻花钻加工，但如果仍可用深孔麻花钻加工，但如果L/D大于大于20以后就不能用麻花钻了以后就不能用麻花钻了 •深孔加工的缺点：切削热不容易散失，要求冷深孔加工的缺点：切削热不容易散失，要求冷却效果必须比较好，钻头容易偏斜，刀柄细长，却效果必须比较好，钻头容易偏斜，刀柄细长，刚性较差；容易振动，孔的加工精度不容易控刚性较差；容易振动，孔的加工精度不容易控制，排屑不良时容易扭断刀具等制，排屑不良时容易扭断刀具等深孔钻的类型：外排屑深孔钻、内排屑、喷吸钻深孔钻的类型：外排屑深孔钻、内排屑、喷吸钻和套料钻等和套料钻等 8/18/20248/18/2024一、枪孔钻一、枪孔钻 8/18/20248/18/2024•枪钻属于小直径深孔钻，是一种外排屑深孔钻，它的前刀面为平面，为了方便制造，前角一般作成0度；后角一般取10－15度，加工硬质材料时取小值。
•枪钻切削部分的一个重要特点是只有单刃切削，钻尖与轴线不在一直线上，而是偏离了一定距离e，外刃余偏角一般大于内刃余偏角，能够使作用在钻头上的合力的径向分力始终指向切削部分的导向面，这样就能够保证深孔钻得到很好的导向作用 8/18/20248/18/2024 8/18/20248/18/2024二、错齿内排屑深孔钻二、错齿内排屑深孔钻 8/18/20248/18/2024三、喷吸钻三、喷吸钻 8/18/20248/18/2024•喷吸排屑原理：将压力切削液从刀体外喷吸排屑原理：将压力切削液从刀体外压入切削区并用喷吸法进行内排屑压入切削区并用喷吸法进行内排屑喷吸钻与喷吸钻与BTA深孔钻比较：深孔钻比较： •不需要不需要BTA系统的高压输油器及密封装系统的高压输油器及密封装置，不但提高了排屑效果，又改善了工置，不但提高了排屑效果，又改善了工作环境•可以在车、钻、镗床上使用，操作方便，可以在车、钻、镗床上使用，操作方便，钻孔效率高钻孔效率高•排屑空间较小，精度稍微降低排屑空间较小，精度稍微降低 8/18/20248/18/2024 。