標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭簡(jiǎn)易修磨夾具設(shè)計(jì)

王栿棟

摘 要：分析麻花鉆頭切削部分的幾何特性極其對(duì)切削性能的影響，設(shè)計(jì)出刃磨麻花鉆頭的簡(jiǎn)易夾具。

關(guān)鍵詞：前角；后角；切削刃；幾何形狀；修磨

引言

在機(jī)械行業(yè)里，麻花鉆頭的傳統(tǒng)修磨是靠經(jīng)驗(yàn)豐富的工人手工操作，優(yōu)點(diǎn)是方便靈活，但是需要有一定經(jīng)驗(yàn)的刃磨經(jīng)驗(yàn)的工人才能得到保證。而且人工修磨的鉆頭主切削刃的前后角都不太容易保證合理和對(duì)稱。如果主切削刃不對(duì)稱，則會(huì)導(dǎo)致鉆削時(shí)鉆頭受的經(jīng)向力不均勻。從而使得鉆削時(shí)鉆頭中心擺動(dòng)，使加工出來(lái)的孔無(wú)論是尺寸還是精度都達(dá)不到要求。還有就是后刀面的修磨也很重要，如果后刀面修磨不合理，后角角度不合理，會(huì)導(dǎo)致加工時(shí)候后刀面與已加工表面嚴(yán)重摩擦，加工溫度激烈升高，鉆頭磨損加快，縱向切削力加大，嚴(yán)重時(shí)候就會(huì)直接導(dǎo)致鉆頭折斷。相反另一種情況是后刀面修磨太多，會(huì)導(dǎo)致鉆頭切削部分強(qiáng)度減低，從而導(dǎo)致崩刃。

以上是本人在實(shí)際工作過(guò)程中對(duì)手工修磨鉆頭存在的缺點(diǎn)做出的分析。通過(guò)對(duì)鉆頭形狀特點(diǎn)的分析，本人設(shè)計(jì)如下標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭修磨夾具，可有效解決純手工修磨鉆頭帶來(lái)的一些問(wèn)題。

1 標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆形狀及其結(jié)構(gòu)分析

1.1 麻花鉆典型結(jié)構(gòu)

見(jiàn)圖1，由工作部分（切削部分+導(dǎo)向部分），頸部及柄部三大部分組成，標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭的切削部分起主要切削作用，導(dǎo)向部分的作用是引導(dǎo)鉆頭向前，溝槽排屑，作為切削部分的后備，而且為了避免鉆頭工作部分外圓與孔壁的摩擦，其實(shí)整個(gè)鉆頭的工作部分直徑由頭到尾變小，呈倒錐形的。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的成形原理

見(jiàn)圖2，標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭的主切削刃一般為直線形，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鉆頭的刃寬，頂角，導(dǎo)程，心厚極其增量，因而標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆實(shí)際上是一條傾斜（1/2頂角）的直線在芯厚這個(gè)錐體上按螺旋運(yùn)動(dòng)而生成的一個(gè)螺旋漸開(kāi)線面。實(shí)際加工中其中常用的方法之一，就是溝銑刀與鉆頭毛坯成螺旋升角，在其上作相對(duì)螺旋運(yùn)動(dòng)切削得到。芯厚設(shè)計(jì)為頭小尾大的錐體目的是增加鉆頭工作部位剛度。

1.3 鉆頭工作部位各種幾何要素對(duì)使用的影響。見(jiàn)圖3：

1.3.1 前角

前角大小直接影響到鉆頭主切削刃的鋒利程度，前角越大越鋒利，不過(guò)太大就會(huì)導(dǎo)致刀尖角強(qiáng)度變?nèi)?。鉆頭前刀面是個(gè)螺旋面。其實(shí)鉆頭前角在螺旋角？選定后就實(shí)際已確定了。

1.3.2 外圓處后角af

麻花鉆的后角是個(gè)很復(fù)雜的參數(shù)，切削刃上不同部位在實(shí)際切削時(shí)的后角不但受到后刀面刃磨情況的影響，而且由于受同一進(jìn)給量f的限制，切削時(shí)后角的動(dòng)態(tài)變化量△a=arc tan f/πD。是因切削刃上該點(diǎn)所處直徑增大而減小的，所以鉆頭的靜態(tài)后角應(yīng)該做成外面小里面大。

1.3.3 頂角2φ

安國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的頂角為118°但對(duì)加工不同材料時(shí)候可以選擇不同的頂角，比如黃銅，軟青銅頂角角度可大些。

1.3.4 橫刃角

橫刃角ψ是兩后刀面在端視圖上的投影與平行于主切削刃的中心線間的夾角，它是標(biāo)志鉆頭兩后刀面空間位置正確與否的夾角。

1.3.5 鉆頭后刀面與外圓拄面的交線

見(jiàn)圖4，這個(gè)交線的形狀直接決定了鉆頭后刀面的形態(tài)?！奥N尾”時(shí)會(huì)導(dǎo)致后刀面尾部與孔底摩擦，阻礙鉆頭前進(jìn)如a），“塌尾”太厲害時(shí)會(huì)導(dǎo)致鉆頭強(qiáng)度太弱如b），一般以稍塌尾一點(diǎn)為宜如 c）。

2 修磨夾具設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)

2.1 標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆修磨原理，標(biāo)準(zhǔn)鉆頭刃磨的方法很多，其中常用的一種就是圓錐面刃磨法，它的原理如圖5所示，所形成的鉆頭的后刀面為空間假設(shè)錐體的一部分，這種刃磨法中，所形成的后角，橫刃傾角以及后刀面與外圓柱表面交線由以下幾個(gè)參數(shù)決定：（1）錐頂半角δ。（2）空間假設(shè)錐體軸線與鉆頭軸線焦點(diǎn)到錐頂?shù)木嚯xl。（3）在鉆頭端視圖中鉆頭軸線與空間假設(shè)錐體軸線錯(cuò)位量e。（4）在鉆頭端視圖中，鉆頭主切削刃對(duì)于空間假設(shè)錐體軸線的夾角θ。

一般δ=14°，標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭的頂角2φ=118°所以？=45°，在這個(gè)基礎(chǔ)上，可通過(guò)調(diào)節(jié) l， e， θ值來(lái)控制刃磨出麻花鉆頭的后角、橫刃角，及后刀面與鉆頭外圓柱交線形狀.具體精確的數(shù)值計(jì)算可以查閱相關(guān)刀具手冊(cè).經(jīng)計(jì)算，δ=14° ？茁=45°。

e≈0.2D，l≈4D時(shí)，能刃磨得到較合理參數(shù)的麻花鉆頭切削部分形狀。

2.2 實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，看圖6，這是本人設(shè)計(jì)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭刃磨夾具的結(jié)構(gòu)，以上影響刃磨麻花鉆頭切削部分最終形態(tài)的幾個(gè)參數(shù)δ，l， e， θ，？茁（φ-δ）的調(diào)節(jié)都可以在以下這個(gè)夾具中得以實(shí)現(xiàn)。

從圖6可以清楚看到e，？茁，δ三值可以通過(guò)圖示的一些機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)整，其中的l，θ值的調(diào)節(jié)是在鉆頭裝到鉆夾頭時(shí)就確定的。并且，麻花鉆頭的主切削刃是兩條位置相差為180°而且對(duì)稱的切削刃。而刃磨時(shí)只能單條忍磨，所以當(dāng)其中一條主切削刃磨好后，就需要在其他參數(shù)不變的情況下把鉆頭轉(zhuǎn)過(guò)180°繼續(xù)另一條主切削刃的磨削。為了保證兩主切削刃精確對(duì)稱，而且方便操作，因此特將鉆夾頭銑出兩對(duì)稱平面臺(tái)階，見(jiàn)圖7，與圖6中的方孔套配合，可以保證麻花鉆頭刃磨時(shí)，兩刃之間方便正確地切換。圖8 為整個(gè)刃磨夾具工作示意圖的三視圖和軸測(cè)圖。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭形狀，特別是切削部分特點(diǎn)的分析，結(jié)合刃磨原理，設(shè)計(jì)出的這一簡(jiǎn)易標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭夾具，成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以有效解決手工帶來(lái)的一些問(wèn)題.特別對(duì)需要時(shí)常刃磨鉆頭的場(chǎng)合，可以實(shí)現(xiàn)批量刃磨，以提高生產(chǎn)效率，具有一定的使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]袁哲俊.刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]王啟平.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.