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、深孔(kong)鉆等；另(ling)一類是對工件已有(you)孔(kong)進行再加工的(de)刀具(ju)，如擴孔(kong)鉆、鉸刀、鏜刀等。本節介紹常(chang)用的(de)幾種孔(kong)加工刀具(ju)。

（一）麻花鉆

1．麻花鉆的結構要(yao)素

圖7－32為(wei)麻花(hua)鉆的結構圖。它由(you)工作部(bu)分、柄(bing)部(bu)和(he)頸(jing)部(bu)組成(cheng)。

（1）工作部分

麻花鉆的工作部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)為切(qie)削部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)和導(dao)向部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)。

①切削部分

麻(ma)花(hua)鉆(zhan)可看成(cheng)為(wei)(wei)兩(liang)(liang)把(ba)內孔車刀組成(cheng)的組合體(ti)。如(ru)圖(tu)7－33所(suo)示。而這兩(liang)(liang)把(ba)內孔車刀必須有一(yi)實(shi)心(xin)部(bu)分——鉆(zhan)心(xin)將兩(liang)(liang)者聯(lian)成(cheng)一(yi)個整體(ti)。鉆(zhan)心(xin)使兩(liang)(liang)條(tiao)主(zhu)切削(xue)刃不能直接相(xiang)(xiang)交于軸心(xin)處，而相(xiang)(xiang)互錯開(kai)，使鉆(zhan)心(xin)形(xing)成(cheng)了獨(du)立的切削(xue)刃——橫(heng)刃。因此麻(ma)花(hua)鉆(zhan)的切削(xue)部(bu)分有兩(liang)(liang)條(tiao)主(zhu)切削(xue)刃、兩(liang)(liang)條(tiao)副切削(xue)刃和一(yi)條(tiao)橫(heng)刃（如(ru)圖(tu)7－32b所(suo)示）。麻(ma)花(hua)鉆(zhan)的鉆(zhan)心(xin)直徑(jing)取為(wei)(wei)(0.125~0.15)do（do為(wei)(wei)鉆(zhan)頭直徑(jing)）。為(wei)(wei)了提高鉆(zhan)頭的強(qiang)度和剛度，把(ba)鉆(zhan)心(xin)做成(cheng)正(zheng)錐體(ti)，鉆(zhan)心(xin)從切削(xue)部(bu)分向尾部(bu)逐漸增大，其(qi)增大量(liang)每100mm長度上為(wei)(wei)1.4~2.0mm。

兩(liang)條(tiao)主切削刃(ren)(ren)在與(yu)它們平行的(de)平面上投影的(de)夾角(jiao)稱為鋒(feng)角(jiao)2Φ，如圖7－34所示。標準麻花鉆的(de)鋒(feng)角(jiao)2Φ＝118°，此時(shi)兩(liang)條(tiao)主切削刃(ren)(ren)呈(cheng)直線；若磨出的(de)鋒(feng)角(jiao)2Φ＞118°,則主切削刃(ren)(ren)呈(cheng)凹形(xing)；若2Φ＜118°，則主切削刃(ren)(ren)呈(cheng)凸形(xing)。

②導向部分

導向(xiang)部(bu)(bu)分在鉆孔時起引導作用(yong)，也是切削部(bu)(bu)分的后備部(bu)(bu)分。

導向(xiang)部分的(de)(de)兩條(tiao)螺旋(xuan)槽形成鉆(zhan)頭的(de)(de)前刀面，也(ye)是排屑、容屑和切(qie)削(xue)液流入的(de)(de)空間(jian)。螺旋(xuan)槽的(de)(de)螺旋(xuan)角β是指螺旋(xuan)槽最外緣(yuan)的(de)(de)螺旋(xuan)線(xian)展開成直線(xian)后與鉆(zhan)頭軸線(xian)之間(jian)的(de)(de)夾(jia)角，如圖7－34所示(shi)。愈靠近鉆(zhan)頭中心螺旋(xuan)角愈小。螺旋(xuan)角β增大(da)，可獲得較大(da)前角，因而切(qie)削(xue)輕快，易于排屑，但會(hui)削(xue)弱切(qie)削(xue)刃(ren)的(de)(de)強度和鉆(zhan)頭的(de)(de)剛性。

導向(xiang)部(bu)分(fen)的棱邊即為鉆(zhan)頭的副切削刃(ren)，其后刀面(mian)呈狹窄的圓柱面(mian)。標(biao)準麻花鉆(zhan)導向(xiang)部(bu)分(fen)直徑向(xiang)柄部(bu)方(fang)向(xiang)逐漸減小(xiao)，其減小(xiao)量(liang)每100mm長(chang)度上0.03~0.12mm，螺(luo)旋(xuan)角β可(ke)減小(xiao)棱邊與工件孔壁的摩擦，也形(xing)成了副偏角 。

（2）柄部

柄(bing)部用來裝夾鉆(zhan)頭和傳(chuan)遞扭矩。鉆(zhan)頭直徑do＜12mm常制成(cheng)圓(yuan)柱(zhu)柄(bing)（直柄(bing)）；鉆(zhan)頭直徑do＞12mm常采用圓(yuan)錐柄(bing)。

（3）頸部

頸部(bu)是柄部(bu)與工作(zuo)部(bu)分的連接部(bu)分，并作(zuo)為磨外徑時砂輪退刀和打印(yin)標記處。小直徑鉆頭不(bu)做出(chu)頸部(bu)。

2．麻花鉆切削部分的幾何角度

由(you)圖7－33所示(shi)，鉆(zhan)頭實(shi)際上相當(dang)于(yu)正反安裝的兩把內孔車刀(dao)的組合刀(dao)具(ju)，只(zhi)是(shi)這兩把內孔車刀(dao)的主切削刃高于(yu)工件中(zhong)心（因為(wei)有鉆(zhan)心而形成橫刃的緣故，鉆(zhan)心半徑(jing)為(wei) ）。

（1）基面和切削平面

在分(fen)析麻花鉆的幾何角度時，首先必須弄(nong)清楚鉆頭的基面和切削平面。

①基(ji)面(mian)：切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)刃(ren)(ren)上(shang)任一點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)基(ji)面(mian)，是通(tong)(tong)過該(gai)點(dian)(dian)(dian)，且垂直(zhi)于該(gai)點(dian)(dian)(dian)切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)速(su)度(du)方(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)平(ping)面(mian)，如(ru)圖7－35a所示。在鉆削(xue)(xue)(xue)(xue)時，如(ru)果忽略進給(gei)運(yun)動(dong)，鉆頭就只(zhi)有(you)圓周運(yun)動(dong)，主(zhu)切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)刃(ren)(ren)上(shang)每一點(dian)(dian)(dian)都繞鉆頭軸線做圓周運(yun)動(dong)，它的(de)(de)(de)速(su)度(du)方(fang)向(xiang)就是該(gai)點(dian)(dian)(dian)所在圓的(de)(de)(de)切(qie)線方(fang)向(xiang)，如(ru)圖7－35b中A點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)速(su)度(du) 垂直(zhi)于A點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)半徑(jing)方(fang)向(xiang)，B點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)速(su)度(du) 垂直(zhi)于B點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)半徑(jing)方(fang)向(xiang)。不(bu)難(nan)看出，切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)刃(ren)(ren)上(shang)任一點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)基(ji)面(mian)就是通(tong)(tong)過該(gai)點(dian)(dian)(dian)并包含(han)鉆頭軸線的(de)(de)(de)平(ping)面(mian)。由于切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)刃(ren)(ren)上(shang)各(ge)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)速(su)度(du)方(fang)向(xiang)不(bu)同，所以切(qie)削(xue)(xue)(xue)(xue)刃(ren)(ren)上(shang)各(ge)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)基(ji)面(mian)也就不(bu)同。

②切(qie)削平(ping)(ping)面(mian)(mian)：切(qie)削刃上任一點的切(qie)削平(ping)(ping)面(mian)(mian)是包含該點切(qie)削速(su)度方向(xiang)，而又(you)切(qie)于該點加工表(biao)面(mian)(mian)的平(ping)(ping)面(mian)(mian)（圖7－35a所示(shi)為鉆(zhan)頭(tou)外(wai)緣刀尖A點的基(ji)面(mian)(mian)和切(qie)削平(ping)(ping)面(mian)(mian)）。切(qie)削刃上各(ge)點的切(qie)削平(ping)(ping)面(mian)(mian)與基(ji)面(mian)(mian)在空間(jian)相(xiang)互(hu)垂直，并(bing)且其位置是變化的。

（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(qi)見，鉆(zhan)頭(tou)(tou)的(de)(de)(de)刃(ren)傾角通常在(zai)端平(ping)面(mian)(mian)內表示(shi)。鉆(zhan)頭(tou)(tou)主切削刃(ren)上某點的(de)(de)(de)端面(mian)(mian)刃(ren)傾角是主切削刃(ren)在(zai)端平(ping)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)投(tou)影與該(gai)點基面(mian)(mian)之間的(de)(de)(de)夾角。如(ru)圖7－36所示(shi)，其值總是負的(de)(de)(de)。且主切削刃(ren)上各點的(de)(de)(de)端面(mian)(mian)刃(ren)傾角是變化的(de)(de)(de)，愈靠(kao)近鉆(zhan)頭(tou)(tou)中心端面(mian)(mian)刃(ren)傾角的(de)(de)(de)絕對(dui)值愈大(da)（見圖7－36b）。

②主偏角

麻花鉆主(zhu)切削(xue)刃上某點(dian)(dian)的(de)主(zhu)偏角(jiao)是該點(dian)(dian)基面上主(zhu)切削(xue)刃的(de)投影與鉆頭進(jin)給方向(xiang)之(zhi)(zhi)間的(de)夾角(jiao)。由(you)于主(zhu)切削(xue)刃上各(ge)點(dian)(dian)的(de)基面不同，各(ge)點(dian)(dian)的(de)主(zhu)偏角(jiao)也(ye)隨之(zhi)(zhi)改變。主(zhu)切削(xue)刃上各(ge)點(dian)(dian)的(de)主(zhu)偏角(jiao)是變化的(de)，外緣處大，鉆心處小。

③前角

麻花鉆(zhan)的(de)(de)(de)前(qian)角 是正(zheng)交平面(mian)內前(qian)刀(dao)面(mian)與基面(mian)間的(de)(de)(de)夾角。由于主切(qie)削刃上各(ge)點的(de)(de)(de)基面(mian)不(bu)同，所以主切(qie)削刃上各(ge)點的(de)(de)(de)前(qian)角也是變化的(de)(de)(de)，如圖7－36所示。前(qian)角的(de)(de)(de)值(zhi)從(cong)外緣到(dao)鉆(zhan)心附近(jin)大約由+30°減小到(dao)-30°，其切(qie)削條件很差。

④后角

切(qie)(qie)削(xue)刃(ren)上任一(yi)點的(de)后(hou)角 ，是(shi)該(gai)點的(de)切(qie)(qie)削(xue)平(ping)(ping)面與后(hou)刀面之(zhi)間(jian)的(de)夾角。鉆頭(tou)后(hou)角不在(zai)主剖(pou)面內度量，而是(shi)在(zai)假定工(gong)作(zuo)平(ping)(ping)面（進給剖(pou)面）內度量（見圖7－36a）。在(zai)鉆削(xue)過程中，實(shi)際起作(zuo)用的(de)是(shi)這個后(hou)角，同時測(ce)量也方便。

鉆(zhan)頭(tou)的(de)后(hou)角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)刃(ren)(ren)磨得到(dao)的(de)，刃(ren)(ren)磨時要注意使(shi)(shi)其外(wai)緣處(chu)磨得小些（約(yue)8°~10°），靠(kao)近鉆(zhan)心處(chu)要磨得大(da)些（約(yue)20°~30°）。這樣刃(ren)(ren)磨的(de)原(yuan)因，是(shi)可以使(shi)(shi)后(hou)角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)與主切削(xue)刃(ren)(ren)前角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)變化相(xiang)適應(ying)，使(shi)(shi)各點的(de)楔角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)大(da)致相(xiang)等，從而達(da)到(dao)其鋒利程度(du)、強度(du)、耐用度(du)相(xiang)對平衡(heng)；其次(ci)能彌補由于鉆(zhan)頭(tou)的(de)軸(zhou)向進(jin)給運動而使(shi)(shi)刀刃(ren)(ren)上各點實(shi)際工作(zuo)后(hou)角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)減少一個該點的(de)合成速度(du)角(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)μ（見圖(tu)7－36中f-f剖(pou)面）所產生的(de)影響；此外(wai)還能改變橫刃(ren)(ren)處(chu)的(de)切削(xue)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(da)的(de)軸(zhou)向力。

②橫刃后角

橫刃后角≈90°-││ ， 故≈30°~35°。

③橫刃(ren)主偏(pian)角＝90°。

④橫刃(ren)刃(ren)傾角(jiao)=0°。

⑤橫刃斜角Ψ

橫刃斜角是在鉆頭的(de)端(duan)面投影中，橫(heng)刃與主切削刃之(zhi)間的(de)夾角(jiao)(jiao)。它是刃磨鉆頭時自然形(xing)成(cheng)的(de)，鋒角(jiao)(jiao)一(yi)定時，后(hou)角(jiao)(jiao)刃磨正確的(de)標準麻花鉆橫(heng)刃斜(xie)角(jiao)(jiao)Ψ為47°~55°，而后(hou)角(jiao)(jiao)愈大則Ψ愈小(xiao)，橫(heng)刃的(de)長度會(hui)增加。