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(bian)鉆、深孔鉆等；另(ling)一類是對工件已(yi)有孔進(jin)行再加(jia)(jia)工的刀(dao)(dao)具(ju)，如(ru)擴孔鉆、鉸刀(dao)(dao)、鏜刀(dao)(dao)等。本節介紹常(chang)用的幾種孔加(jia)(jia)工刀(dao)(dao)具(ju)。

（一）麻花鉆

1．麻(ma)花鉆的結構要素

圖(tu)7－32為麻花鉆的結構圖(tu)。它(ta)由工作部(bu)分、柄部(bu)和頸部(bu)組成。

（1）工作部分

麻(ma)花鉆的工作部(bu)分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)為切削(xue)部(bu)分(fen)(fen)(fen)和(he)導向部(bu)分(fen)(fen)(fen)。

①切削部分

麻(ma)花鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)可看成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)(wei)兩把內孔車刀(dao)組成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)組合(he)體。如(ru)圖7－33所(suo)示。而這兩把內孔車刀(dao)必(bi)須有一(yi)實心(xin)(xin)(xin)(xin)部(bu)分——鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)(xin)(xin)(xin)將兩者聯成(cheng)(cheng)(cheng)一(yi)個整體。鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)(xin)(xin)(xin)使兩條(tiao)(tiao)主切削刃(ren)不能(neng)直(zhi)(zhi)接相交于軸(zhou)心(xin)(xin)(xin)(xin)處(chu)，而相互錯開(kai)，使鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)(xin)(xin)(xin)形成(cheng)(cheng)(cheng)了獨立的(de)(de)(de)切削刃(ren)——橫(heng)刃(ren)。因此(ci)麻(ma)花鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)切削部(bu)分有兩條(tiao)(tiao)主切削刃(ren)、兩條(tiao)(tiao)副切削刃(ren)和一(yi)條(tiao)(tiao)橫(heng)刃(ren)（如(ru)圖7－32b所(suo)示）。麻(ma)花鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)(xin)(xin)(xin)直(zhi)(zhi)徑取為(wei)(wei)(0.125~0.15)do（do為(wei)(wei)鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)頭直(zhi)(zhi)徑）。為(wei)(wei)了提高鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)頭的(de)(de)(de)強度和剛(gang)度，把鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)(xin)(xin)(xin)做成(cheng)(cheng)(cheng)正錐體，鉆(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)(xin)(xin)(xin)從切削部(bu)分向(xiang)尾部(bu)逐漸(jian)增大，其增大量每100mm長(chang)度上為(wei)(wei)1.4~2.0mm。

兩(liang)條(tiao)主切(qie)(qie)削(xue)刃(ren)在與(yu)它們平(ping)行的(de)平(ping)面上投影的(de)夾角(jiao)稱為鋒角(jiao)2Φ，如(ru)圖(tu)7－34所示(shi)。標準麻花鉆的(de)鋒角(jiao)2Φ＝118°，此時(shi)兩(liang)條(tiao)主切(qie)(qie)削(xue)刃(ren)呈(cheng)直線；若磨(mo)出(chu)的(de)鋒角(jiao)2Φ＞118°,則(ze)主切(qie)(qie)削(xue)刃(ren)呈(cheng)凹(ao)形；若2Φ＜118°，則(ze)主切(qie)(qie)削(xue)刃(ren)呈(cheng)凸形。

②導向部分

導向部分在(zai)鉆孔時起引(yin)導作用，也是切削部分的后備(bei)部分。

導向部(bu)分的(de)兩條螺旋(xuan)槽(cao)形成鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭的(de)前刀面，也是(shi)排屑、容屑和切(qie)削(xue)液流入(ru)的(de)空間。螺旋(xuan)槽(cao)的(de)螺旋(xuan)角(jiao)β是(shi)指螺旋(xuan)槽(cao)最外緣(yuan)的(de)螺旋(xuan)線(xian)展開成直線(xian)后與(yu)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭軸線(xian)之間的(de)夾角(jiao)，如圖7－34所(suo)示。愈(yu)靠近鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭中心螺旋(xuan)角(jiao)愈(yu)小。螺旋(xuan)角(jiao)β增大，可獲得較大前角(jiao)，因而切(qie)削(xue)輕快，易于(yu)排屑，但會削(xue)弱切(qie)削(xue)刃的(de)強度和鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭的(de)剛性。

導(dao)向(xiang)(xiang)部分(fen)的棱邊(bian)(bian)即為鉆頭的副(fu)切削(xue)刃，其(qi)后刀面呈狹(xia)窄(zhai)的圓柱面。標準麻花(hua)鉆導(dao)向(xiang)(xiang)部分(fen)直徑向(xiang)(xiang)柄部方向(xiang)(xiang)逐(zhu)漸減小(xiao)，其(qi)減小(xiao)量(liang)每100mm長度上(shang)0.03~0.12mm，螺旋(xuan)角(jiao)β可減小(xiao)棱邊(bian)(bian)與(yu)工件孔壁的摩擦，也形成了副(fu)偏角(jiao) 。

（2）柄部

柄部(bu)用(yong)來裝夾鉆(zhan)頭(tou)和傳(chuan)遞(di)扭矩。鉆(zhan)頭(tou)直(zhi)徑do＜12mm常制(zhi)成圓柱柄（直(zhi)柄）；鉆(zhan)頭(tou)直(zhi)徑do＞12mm常采用(yong)圓錐(zhui)柄。

（3）頸部

頸(jing)部(bu)是柄(bing)部(bu)與工作(zuo)(zuo)部(bu)分(fen)的連接部(bu)分(fen)，并作(zuo)(zuo)為磨外徑時砂輪退刀和打印標(biao)記(ji)處(chu)。小直徑鉆頭不做出頸(jing)部(bu)。

2．麻花鉆切削部分的幾何角度

由(you)圖7－33所示，鉆頭實(shi)際(ji)上相(xiang)當于正(zheng)反安(an)裝的(de)兩把內(nei)孔車刀的(de)組合(he)刀具，只是這兩把內(nei)孔車刀的(de)主切削(xue)刃高于工件中(zhong)心(xin)（因(yin)為有鉆心(xin)而(er)形成橫刃的(de)緣故，鉆心(xin)半徑為 ）。

（1）基面和切削平面

在分(fen)析麻花鉆的幾何角(jiao)度時，首先(xian)必須(xu)弄清楚鉆頭的基面和(he)切削平面。

①基面(mian)：切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)上(shang)任(ren)一(yi)(yi)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)基面(mian)，是通過該(gai)(gai)點(dian)(dian)(dian)，且垂直于(yu)該(gai)(gai)點(dian)(dian)(dian)切(qie)削(xue)(xue)速(su)(su)度(du)(du)方向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)平(ping)面(mian)，如(ru)圖7－35a所(suo)示。在鉆削(xue)(xue)時，如(ru)果忽略進(jin)給(gei)運(yun)動，鉆頭(tou)就只有(you)圓周(zhou)運(yun)動，主(zhu)切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)上(shang)每(mei)一(yi)(yi)點(dian)(dian)(dian)都繞鉆頭(tou)軸(zhou)(zhou)線做圓周(zhou)運(yun)動，它的(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)方向(xiang)(xiang)就是該(gai)(gai)點(dian)(dian)(dian)所(suo)在圓的(de)(de)(de)切(qie)線方向(xiang)(xiang)，如(ru)圖7－35b中A點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)速(su)(su)度(du)(du) 垂直于(yu)A點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)半徑(jing)方向(xiang)(xiang)，B點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)速(su)(su)度(du)(du) 垂直于(yu)B點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)半徑(jing)方向(xiang)(xiang)。不(bu)難(nan)看出，切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)上(shang)任(ren)一(yi)(yi)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)基面(mian)就是通過該(gai)(gai)點(dian)(dian)(dian)并(bing)包含(han)鉆頭(tou)軸(zhou)(zhou)線的(de)(de)(de)平(ping)面(mian)。由于(yu)切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)上(shang)各(ge)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)速(su)(su)度(du)(du)方向(xiang)(xiang)不(bu)同，所(suo)以切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)上(shang)各(ge)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)基面(mian)也就不(bu)同。

②切(qie)削平面(mian)(mian)(mian)：切(qie)削刃上任一點(dian)(dian)的(de)(de)切(qie)削平面(mian)(mian)(mian)是(shi)包(bao)含該點(dian)(dian)切(qie)削速(su)度方向，而又切(qie)于(yu)該點(dian)(dian)加工表面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)平面(mian)(mian)(mian)（圖(tu)7－35a所示(shi)為鉆頭外緣刀尖A點(dian)(dian)的(de)(de)基(ji)面(mian)(mian)(mian)和切(qie)削平面(mian)(mian)(mian)）。切(qie)削刃上各點(dian)(dian)的(de)(de)切(qie)削平面(mian)(mian)(mian)與基(ji)面(mian)(mian)(mian)在(zai)空間相(xiang)互垂直，并(bing)且其(qi)位置是(shi)變化的(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(wei)方便起見，鉆(zhan)頭的(de)(de)刃傾(qing)(qing)角(jiao)通常在端(duan)(duan)(duan)平(ping)面(mian)內表示。鉆(zhan)頭主(zhu)(zhu)切(qie)削刃上(shang)某點(dian)的(de)(de)端(duan)(duan)(duan)面(mian)刃傾(qing)(qing)角(jiao)是主(zhu)(zhu)切(qie)削刃在端(duan)(duan)(duan)平(ping)面(mian)的(de)(de)投影(ying)與該點(dian)基面(mian)之(zhi)間(jian)的(de)(de)夾角(jiao)。如(ru)圖7－36所示，其值總是負的(de)(de)。且(qie)主(zhu)(zhu)切(qie)削刃上(shang)各(ge)點(dian)的(de)(de)端(duan)(duan)(duan)面(mian)刃傾(qing)(qing)角(jiao)是變化的(de)(de)，愈(yu)靠近鉆(zhan)頭中心端(duan)(duan)(duan)面(mian)刃傾(qing)(qing)角(jiao)的(de)(de)絕對(dui)值愈(yu)大（見圖7－36b）。

②主偏角

麻花鉆主(zhu)(zhu)(zhu)切(qie)削刃上(shang)(shang)某(mou)點(dian)的(de)(de)主(zhu)(zhu)(zhu)偏角(jiao)是該點(dian)基面上(shang)(shang)主(zhu)(zhu)(zhu)切(qie)削刃的(de)(de)投(tou)影與(yu)鉆頭進給方向之間的(de)(de)夾角(jiao)。由于主(zhu)(zhu)(zhu)切(qie)削刃上(shang)(shang)各(ge)(ge)點(dian)的(de)(de)基面不同，各(ge)(ge)點(dian)的(de)(de)主(zhu)(zhu)(zhu)偏角(jiao)也隨(sui)之改變。主(zhu)(zhu)(zhu)切(qie)削刃上(shang)(shang)各(ge)(ge)點(dian)的(de)(de)主(zhu)(zhu)(zhu)偏角(jiao)是變化的(de)(de)，外緣(yuan)處大，鉆心處小(xiao)。

③前角

麻花鉆(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)前(qian)(qian)角(jiao) 是正交平面(mian)內前(qian)(qian)刀(dao)面(mian)與基面(mian)間的(de)(de)(de)(de)夾角(jiao)。由于主切(qie)削刃上(shang)各點的(de)(de)(de)(de)基面(mian)不同，所以主切(qie)削刃上(shang)各點的(de)(de)(de)(de)前(qian)(qian)角(jiao)也是變化的(de)(de)(de)(de)，如圖7－36所示。前(qian)(qian)角(jiao)的(de)(de)(de)(de)值(zhi)從外(wai)緣到鉆(zhan)(zhan)心附近大約由+30°減小(xiao)到-30°，其切(qie)削條(tiao)件很差。

④后角

切削刃(ren)上(shang)任一點的(de)(de)后(hou)角 ，是(shi)(shi)該(gai)點的(de)(de)切削平面與后(hou)刀面之(zhi)間(jian)的(de)(de)夾(jia)角。鉆頭后(hou)角不在主剖面內(nei)度量，而是(shi)(shi)在假定工作平面（進給剖面）內(nei)度量（見圖7－36a）。在鉆削過程中，實際起作用的(de)(de)是(shi)(shi)這(zhe)個(ge)后(hou)角，同時(shi)測量也方便。

鉆(zhan)頭(tou)的(de)(de)后角(jiao)是刃磨得到的(de)(de)，刃磨時要(yao)注意使(shi)其(qi)外緣處(chu)(chu)磨得小些(xie)(xie)（約8°~10°），靠(kao)近鉆(zhan)心處(chu)(chu)要(yao)磨得大(da)些(xie)(xie)（約20°~30°）。這樣刃磨的(de)(de)原因(yin)，是可以使(shi)后角(jiao)與主切(qie)削(xue)刃前角(jiao)的(de)(de)變化相適應，使(shi)各點的(de)(de)楔(xie)角(jiao)大(da)致相等(deng)，從而達到其(qi)鋒利程(cheng)度(du)、強度(du)、耐用度(du)相對平衡；其(qi)次能(neng)彌補由于鉆(zhan)頭(tou)的(de)(de)軸向進(jin)給運動而使(shi)刀(dao)刃上各點實際工作后角(jiao)減少(shao)一(yi)個(ge)該點的(de)(de)合成速度(du)角(jiao)μ（見圖7－36中f-f剖面）所產生的(de)(de)影(ying)響；此外還能(neng)改變橫刃處(chu)(chu)的(de)(de)切(qie)削(xue)條(tiao)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
很大的軸向力。

②橫刃后角

橫刃(ren)后(hou)角≈90°-││ ， 故≈30°~35°。

③橫刃主偏角＝90°。

④橫(heng)刃(ren)刃(ren)傾角=0°。

⑤橫刃斜角Ψ

橫刃斜角是在鉆頭的(de)(de)端面(mian)投(tou)影中，橫刃(ren)(ren)與(yu)主切削刃(ren)(ren)之(zhi)間的(de)(de)夾(jia)角(jiao)。它(ta)是刃(ren)(ren)磨鉆頭時自然形(xing)成的(de)(de)，鋒角(jiao)一定(ding)時，后(hou)角(jiao)刃(ren)(ren)磨正確(que)的(de)(de)標(biao)準麻花鉆橫刃(ren)(ren)斜(xie)角(jiao)Ψ為47°~55°，而后(hou)角(jiao)愈(yu)大則(ze)Ψ愈(yu)小，橫刃(ren)(ren)的(de)(de)長度會增(zeng)加(jia)。