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、深孔鉆等(deng)(deng)；另一類是對工件已有孔進行再(zai)加(jia)工的(de)刀(dao)(dao)具(ju)，如擴(kuo)孔鉆、鉸(jiao)刀(dao)(dao)、鏜刀(dao)(dao)等(deng)(deng)。本節介紹常用的(de)幾種孔加(jia)工刀(dao)(dao)具(ju)。

（一）麻花鉆

1．麻花鉆的結(jie)構要素

圖(tu)7－32為(wei)麻(ma)花(hua)鉆的結構圖(tu)。它由工作部(bu)分(fen)、柄部(bu)和頸部(bu)組成。

（1）工作部分

麻花鉆的工作部分分為切削部分和導向部分。

①切削部分

麻(ma)花(hua)鉆(zhan)(zhan)(zhan)可看成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)兩(liang)(liang)(liang)(liang)把(ba)內孔車刀組(zu)成(cheng)(cheng)的組(zu)合體。如圖7－33所示。而(er)這兩(liang)(liang)(liang)(liang)把(ba)內孔車刀必須有一(yi)實心(xin)部(bu)分(fen)——鉆(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)將兩(liang)(liang)(liang)(liang)者聯(lian)成(cheng)(cheng)一(yi)個整體。鉆(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)使兩(liang)(liang)(liang)(liang)條(tiao)主(zhu)切(qie)(qie)(qie)削(xue)刃不能直(zhi)接相(xiang)交于軸心(xin)處，而(er)相(xiang)互錯開(kai)，使鉆(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)形成(cheng)(cheng)了(le)獨(du)立的切(qie)(qie)(qie)削(xue)刃——橫刃。因此麻(ma)花(hua)鉆(zhan)(zhan)(zhan)的切(qie)(qie)(qie)削(xue)部(bu)分(fen)有兩(liang)(liang)(liang)(liang)條(tiao)主(zhu)切(qie)(qie)(qie)削(xue)刃、兩(liang)(liang)(liang)(liang)條(tiao)副切(qie)(qie)(qie)削(xue)刃和一(yi)條(tiao)橫刃（如圖7－32b所示）。麻(ma)花(hua)鉆(zhan)(zhan)(zhan)的鉆(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)直(zhi)徑(jing)取為(wei)(wei)(wei)(0.125~0.15)do（do為(wei)(wei)(wei)鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)直(zhi)徑(jing)）。為(wei)(wei)(wei)了(le)提高鉆(zhan)(zhan)(zhan)頭(tou)的強度(du)和剛度(du)，把(ba)鉆(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)做成(cheng)(cheng)正錐體，鉆(zhan)(zhan)(zhan)心(xin)從切(qie)(qie)(qie)削(xue)部(bu)分(fen)向尾部(bu)逐漸增大，其增大量每100mm長度(du)上(shang)為(wei)(wei)(wei)1.4~2.0mm。

兩(liang)(liang)條主切(qie)(qie)削刃在與它(ta)們平行的平面上(shang)投影(ying)的夾角(jiao)稱為鋒角(jiao)2Φ，如(ru)圖7－34所示。標準麻花(hua)鉆的鋒角(jiao)2Φ＝118°，此時兩(liang)(liang)條主切(qie)(qie)削刃呈直線；若磨出(chu)的鋒角(jiao)2Φ＞118°,則主切(qie)(qie)削刃呈凹形；若2Φ＜118°，則主切(qie)(qie)削刃呈凸形。

②導向部分

導向部(bu)分在鉆孔時(shi)起引導作(zuo)用，也是切(qie)削部(bu)分的后(hou)備部(bu)分。

導(dao)向部分的(de)兩條螺(luo)旋槽(cao)形成(cheng)鉆頭的(de)前刀面，也(ye)是排屑、容(rong)屑和切削(xue)(xue)液(ye)流入(ru)的(de)空間(jian)。螺(luo)旋槽(cao)的(de)螺(luo)旋角β是指螺(luo)旋槽(cao)最外緣的(de)螺(luo)旋線展開成(cheng)直線后與鉆頭軸線之間(jian)的(de)夾角，如圖7－34所示。愈(yu)靠近鉆頭中心螺(luo)旋角愈(yu)小。螺(luo)旋角β增(zeng)大，可獲得(de)較大前角，因(yin)而切削(xue)(xue)輕(qing)快，易于排屑，但會削(xue)(xue)弱(ruo)切削(xue)(xue)刃(ren)的(de)強度(du)和鉆頭的(de)剛性。

導向部分(fen)的(de)(de)棱(leng)邊即為鉆頭的(de)(de)副切削刃，其后刀面(mian)呈(cheng)狹窄的(de)(de)圓柱面(mian)。標準麻花鉆導向部分(fen)直(zhi)徑(jing)向柄部方向逐漸(jian)減(jian)小(xiao)，其減(jian)小(xiao)量每100mm長度(du)上0.03~0.12mm，螺旋(xuan)角β可(ke)減(jian)小(xiao)棱(leng)邊與工件孔壁的(de)(de)摩擦，也形成了(le)副偏角 。

（2）柄部

柄部用來裝夾鉆(zhan)頭(tou)和傳遞扭矩(ju)。鉆(zhan)頭(tou)直(zhi)(zhi)徑(jing)do＜12mm常制成圓(yuan)柱柄（直(zhi)(zhi)柄）；鉆(zhan)頭(tou)直(zhi)(zhi)徑(jing)do＞12mm常采用圓(yuan)錐柄。

（3）頸部

頸部(bu)是(shi)柄部(bu)與工作(zuo)部(bu)分(fen)的連接部(bu)分(fen)，并(bing)作(zuo)為磨外徑時(shi)砂輪退(tui)刀和(he)打印(yin)標記處(chu)。小直徑鉆(zhan)頭(tou)不做(zuo)出頸部(bu)。

2．麻花鉆切削部分的幾何角度

由圖7－33所示，鉆頭實際上相當于正反(fan)安裝的(de)兩(liang)把內孔(kong)車(che)刀的(de)組合刀具(ju)，只(zhi)是這兩(liang)把內孔(kong)車(che)刀的(de)主切削刃高于工件中(zhong)心（因為有鉆心而形(xing)成橫刃的(de)緣故，鉆心半徑為 ）。

（1）基面和切削平面

在(zai)分(fen)析麻花鉆的幾何角度時(shi)，首先(xian)必須弄清楚鉆頭的基面和切削平(ping)面。

①基面(mian)(mian)(mian)：切(qie)(qie)削(xue)(xue)刃上(shang)(shang)任(ren)一點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)基面(mian)(mian)(mian)，是通(tong)過(guo)該(gai)點(dian)(dian)，且垂(chui)直于該(gai)點(dian)(dian)切(qie)(qie)削(xue)(xue)速(su)度(du)方(fang)向(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)平面(mian)(mian)(mian)，如圖(tu)7－35a所示。在鉆削(xue)(xue)時，如果(guo)忽略(lve)進給運動，鉆頭(tou)就(jiu)(jiu)只(zhi)有圓(yuan)周運動，主切(qie)(qie)削(xue)(xue)刃上(shang)(shang)每一點(dian)(dian)都繞(rao)鉆頭(tou)軸(zhou)線(xian)(xian)做圓(yuan)周運動，它的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)方(fang)向(xiang)(xiang)就(jiu)(jiu)是該(gai)點(dian)(dian)所在圓(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)線(xian)(xian)方(fang)向(xiang)(xiang)，如圖(tu)7－35b中A點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)速(su)度(du) 垂(chui)直于A點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)半徑(jing)方(fang)向(xiang)(xiang)，B點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)速(su)度(du) 垂(chui)直于B點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)半徑(jing)方(fang)向(xiang)(xiang)。不難看出(chu)，切(qie)(qie)削(xue)(xue)刃上(shang)(shang)任(ren)一點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)基面(mian)(mian)(mian)就(jiu)(jiu)是通(tong)過(guo)該(gai)點(dian)(dian)并包含(han)鉆頭(tou)軸(zhou)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)平面(mian)(mian)(mian)。由于切(qie)(qie)削(xue)(xue)刃上(shang)(shang)各點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)速(su)度(du)方(fang)向(xiang)(xiang)不同，所以切(qie)(qie)削(xue)(xue)刃上(shang)(shang)各點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)基面(mian)(mian)(mian)也就(jiu)(jiu)不同。

②切(qie)削(xue)平面(mian)(mian)：切(qie)削(xue)刃(ren)上任一點的(de)切(qie)削(xue)平面(mian)(mian)是(shi)包(bao)含該點切(qie)削(xue)速度方(fang)向(xiang)，而(er)又切(qie)于該點加工表面(mian)(mian)的(de)平面(mian)(mian)（圖7－35a所(suo)示為鉆頭(tou)外緣刀尖A點的(de)基面(mian)(mian)和切(qie)削(xue)平面(mian)(mian)）。切(qie)削(xue)刃(ren)上各(ge)點的(de)切(qie)削(xue)平面(mian)(mian)與基面(mian)(mian)在(zai)空間相互垂(chui)直，并(bing)且其位(wei)置(zhi)是(shi)變化的(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(jian)，鉆頭的(de)刃(ren)(ren)傾(qing)角通常在端平(ping)面(mian)(mian)(mian)內表(biao)示。鉆頭主(zhu)切削刃(ren)(ren)上某點的(de)端面(mian)(mian)(mian)刃(ren)(ren)傾(qing)角是主(zhu)切削刃(ren)(ren)在端平(ping)面(mian)(mian)(mian)的(de)投影與(yu)該(gai)點基(ji)面(mian)(mian)(mian)之間(jian)的(de)夾角。如圖(tu)7－36所(suo)示，其值總(zong)是負的(de)。且主(zhu)切削刃(ren)(ren)上各點的(de)端面(mian)(mian)(mian)刃(ren)(ren)傾(qing)角是變化(hua)的(de)，愈靠近鉆頭中心端面(mian)(mian)(mian)刃(ren)(ren)傾(qing)角的(de)絕(jue)對值愈大（見(jian)圖(tu)7－36b）。

②主偏角

麻花(hua)鉆(zhan)主(zhu)切(qie)削(xue)(xue)刃上(shang)某點的主(zhu)偏角是該(gai)點基面上(shang)主(zhu)切(qie)削(xue)(xue)刃的投影與(yu)鉆(zhan)頭進給方向(xiang)之間的夾角。由于主(zhu)切(qie)削(xue)(xue)刃上(shang)各(ge)點的基面不同，各(ge)點的主(zhu)偏角也隨之改變。主(zhu)切(qie)削(xue)(xue)刃上(shang)各(ge)點的主(zhu)偏角是變化的，外緣(yuan)處(chu)大，鉆(zhan)心處(chu)小(xiao)。

③前角

麻花(hua)鉆的(de)前(qian)角 是正交(jiao)平面(mian)內前(qian)刀面(mian)與基(ji)面(mian)間的(de)夾角。由于主切削刃上各點的(de)基(ji)面(mian)不同，所以主切削刃上各點的(de)前(qian)角也是變化的(de)，如圖7－36所示。前(qian)角的(de)值從外緣到(dao)鉆心(xin)附近大約由+30°減小到(dao)-30°，其切削條(tiao)件(jian)很(hen)差。

④后角

切削(xue)(xue)刃上任一點的(de)后(hou)角(jiao) ，是該點的(de)切削(xue)(xue)平(ping)面與(yu)后(hou)刀面之間(jian)的(de)夾角(jiao)。鉆頭后(hou)角(jiao)不在主剖(pou)面內(nei)度(du)量(liang)(liang)，而是在假定(ding)工(gong)作平(ping)面（進給剖(pou)面）內(nei)度(du)量(liang)(liang)（見圖7－36a）。在鉆削(xue)(xue)過程中(zhong)，實際起作用的(de)是這個后(hou)角(jiao)，同時測量(liang)(liang)也方便(bian)。

鉆頭(tou)的(de)(de)后(hou)角是(shi)刃(ren)(ren)磨(mo)得(de)到的(de)(de)，刃(ren)(ren)磨(mo)時要注意(yi)使(shi)其外(wai)緣(yuan)處(chu)(chu)磨(mo)得(de)小些（約8°~10°），靠近鉆心處(chu)(chu)要磨(mo)得(de)大些（約20°~30°）。這樣刃(ren)(ren)磨(mo)的(de)(de)原(yuan)因(yin)，是(shi)可(ke)以(yi)使(shi)后(hou)角與主切削(xue)刃(ren)(ren)前角的(de)(de)變化相適應，使(shi)各點(dian)的(de)(de)楔角大致相等，從而(er)達到其鋒利程度、強度、耐用度相對平(ping)衡；其次(ci)能(neng)彌補(bu)由于(yu)鉆頭(tou)的(de)(de)軸向進(jin)給運動而(er)使(shi)刀刃(ren)(ren)上各點(dian)實際工(gong)作后(hou)角減(jian)少(shao)一(yi)個該點(dian)的(de)(de)合成速度角μ（見(jian)圖7－36中f-f剖面(mian)）所產(chan)生的(de)(de)影響；此外(wai)還能(neng)改變橫刃(ren)(ren)處(chu)(chu)的(de)(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
很大的軸向力。

②橫刃后角

橫刃后(hou)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端面投影中，橫(heng)(heng)刃(ren)與主切削刃(ren)之間的夾角(jiao)。它是刃(ren)磨鉆(zhan)頭時(shi)自然形成的，鋒角(jiao)一定時(shi)，后(hou)角(jiao)刃(ren)磨正確的標準麻(ma)花鉆(zhan)橫(heng)(heng)刃(ren)斜角(jiao)Ψ為47°~55°，而(er)后(hou)角(jiao)愈(yu)大(da)則Ψ愈(yu)小，橫(heng)(heng)刃(ren)的長度(du)會增(zeng)加。