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；另一類是對(dui)工件已有孔進行再加(jia)工的刀具，如擴孔鉆、鉸刀、鏜(tang)刀等。本(ben)節介紹常用的幾種孔加(jia)工刀具。

（一）麻花鉆

1．麻花鉆(zhan)的(de)結構(gou)要素

圖(tu)7－32為麻(ma)花(hua)鉆(zhan)的結(jie)構圖(tu)。它由(you)工作(zuo)部分、柄部和頸部組成。

（1）工作部分

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

①切削部分

麻花鉆(zhan)(zhan)可看成(cheng)為(wei)(wei)(wei)兩把內(nei)孔車(che)刀組(zu)成(cheng)的組(zu)合體(ti)。如圖7－33所示。而(er)這兩把內(nei)孔車(che)刀必須(xu)有一實心(xin)部(bu)(bu)分——鉆(zhan)(zhan)心(xin)將兩者聯成(cheng)一個(ge)整體(ti)。鉆(zhan)(zhan)心(xin)使(shi)兩條(tiao)(tiao)主(zhu)切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)不能直接相(xiang)交于軸心(xin)處，而(er)相(xiang)互錯(cuo)開(kai)，使(shi)鉆(zhan)(zhan)心(xin)形成(cheng)了獨立的切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)——橫刃(ren)。因此麻花鉆(zhan)(zhan)的切(qie)削(xue)(xue)部(bu)(bu)分有兩條(tiao)(tiao)主(zhu)切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)、兩條(tiao)(tiao)副切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)和一條(tiao)(tiao)橫刃(ren)（如圖7－32b所示）。麻花鉆(zhan)(zhan)的鉆(zhan)(zhan)心(xin)直徑取為(wei)(wei)(wei)(0.125~0.15)do（do為(wei)(wei)(wei)鉆(zhan)(zhan)頭直徑）。為(wei)(wei)(wei)了提高(gao)鉆(zhan)(zhan)頭的強度(du)(du)和剛度(du)(du)，把鉆(zhan)(zhan)心(xin)做成(cheng)正錐體(ti)，鉆(zhan)(zhan)心(xin)從切(qie)削(xue)(xue)部(bu)(bu)分向尾部(bu)(bu)逐(zhu)漸增(zeng)大，其增(zeng)大量每(mei)100mm長(chang)度(du)(du)上為(wei)(wei)(wei)1.4~2.0mm。

兩條主切(qie)削(xue)(xue)刃在(zai)與(yu)它(ta)們平行的平面上投影(ying)的夾(jia)角(jiao)稱為(wei)鋒角(jiao)2Φ，如(ru)圖(tu)7－34所示。標準(zhun)麻花(hua)鉆的鋒角(jiao)2Φ＝118°，此時兩條主切(qie)削(xue)(xue)刃呈直(zhi)線；若磨出的鋒角(jiao)2Φ＞118°,則主切(qie)削(xue)(xue)刃呈凹形(xing)；若2Φ＜118°，則主切(qie)削(xue)(xue)刃呈凸形(xing)。

②導向部分

導向部分在鉆孔時起(qi)引(yin)導作用，也是切(qie)削部分的(de)后(hou)備(bei)部分。

導向(xiang)部分的(de)(de)(de)兩條螺旋(xuan)(xuan)(xuan)槽形成(cheng)鉆頭的(de)(de)(de)前(qian)刀面(mian)，也是排(pai)屑(xie)、容屑(xie)和(he)切(qie)削液(ye)流(liu)入的(de)(de)(de)空間。螺旋(xuan)(xuan)(xuan)槽的(de)(de)(de)螺旋(xuan)(xuan)(xuan)角(jiao)β是指螺旋(xuan)(xuan)(xuan)槽最(zui)外緣的(de)(de)(de)螺旋(xuan)(xuan)(xuan)線展開成(cheng)直線后與(yu)鉆頭軸線之間的(de)(de)(de)夾角(jiao)，如(ru)圖7－34所(suo)示。愈靠近鉆頭中(zhong)心螺旋(xuan)(xuan)(xuan)角(jiao)愈小。螺旋(xuan)(xuan)(xuan)角(jiao)β增大(da)，可獲得較大(da)前(qian)角(jiao)，因而(er)切(qie)削輕快(kuai)，易于排(pai)屑(xie)，但會削弱切(qie)削刃(ren)的(de)(de)(de)強(qiang)度和(he)鉆頭的(de)(de)(de)剛(gang)性。

導(dao)向部分(fen)的棱(leng)邊即為鉆頭的副切(qie)削刃，其(qi)后刀面呈狹窄的圓柱面。標準麻花鉆導(dao)向部分(fen)直徑向柄部方向逐漸減小，其(qi)減小量每100mm長度上0.03~0.12mm，螺旋角β可減小棱(leng)邊與工(gong)件(jian)孔(kong)壁的摩擦，也形成了副偏角 。

（2）柄部

柄部用(yong)來裝夾鉆(zhan)頭和傳遞扭(niu)矩。鉆(zhan)頭直(zhi)(zhi)徑do＜12mm常制成(cheng)圓柱柄（直(zhi)(zhi)柄）；鉆(zhan)頭直(zhi)(zhi)徑do＞12mm常采用(yong)圓錐(zhui)柄。

（3）頸部

頸(jing)部是柄部與工(gong)作部分的(de)連(lian)接(jie)部分，并(bing)作為(wei)磨外徑(jing)時砂輪退(tui)刀和打印(yin)標記處。小直徑(jing)鉆頭(tou)不做出頸(jing)部。

2．麻花鉆切削部分的幾何角度

由圖(tu)7－33所示(shi)，鉆頭實(shi)際(ji)上相(xiang)當于正反(fan)安裝(zhuang)的(de)兩(liang)把(ba)(ba)內孔車刀的(de)組合刀具，只(zhi)是這兩(liang)把(ba)(ba)內孔車刀的(de)主(zhu)切削刃高于工件中心(xin)（因為有(you)鉆心(xin)而形成橫刃的(de)緣故，鉆心(xin)半徑為 ）。

（1）基面和切削平面

在分析麻花鉆的幾何(he)角度時，首先必須弄清(qing)楚鉆頭的基(ji)面(mian)(mian)和切削平面(mian)(mian)。

①基面(mian)：切(qie)削(xue)(xue)(xue)刃(ren)上任一點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)基面(mian)，是(shi)通過(guo)該(gai)(gai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，且垂(chui)(chui)直于(yu)(yu)(yu)該(gai)(gai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)切(qie)削(xue)(xue)(xue)速(su)(su)度(du)方向(xiang)的(de)(de)平面(mian)，如(ru)圖7－35a所(suo)示。在鉆削(xue)(xue)(xue)時，如(ru)果忽略進(jin)給運動，鉆頭(tou)就(jiu)只有圓周運動，主(zhu)切(qie)削(xue)(xue)(xue)刃(ren)上每(mei)一點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)都(dou)繞鉆頭(tou)軸(zhou)線(xian)做圓周運動，它的(de)(de)速(su)(su)度(du)方向(xiang)就(jiu)是(shi)該(gai)(gai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)所(suo)在圓的(de)(de)切(qie)線(xian)方向(xiang)，如(ru)圖7－35b中A點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)(xue)速(su)(su)度(du) 垂(chui)(chui)直于(yu)(yu)(yu)A點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)半(ban)徑方向(xiang)，B點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)(xue)速(su)(su)度(du) 垂(chui)(chui)直于(yu)(yu)(yu)B點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)半(ban)徑方向(xiang)。不難看出，切(qie)削(xue)(xue)(xue)刃(ren)上任一點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)基面(mian)就(jiu)是(shi)通過(guo)該(gai)(gai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)并包含(han)鉆頭(tou)軸(zhou)線(xian)的(de)(de)平面(mian)。由于(yu)(yu)(yu)切(qie)削(xue)(xue)(xue)刃(ren)上各點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)切(qie)削(xue)(xue)(xue)速(su)(su)度(du)方向(xiang)不同(tong)，所(suo)以切(qie)削(xue)(xue)(xue)刃(ren)上各點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)基面(mian)也(ye)就(jiu)不同(tong)。

②切(qie)(qie)削(xue)(xue)平(ping)面(mian)：切(qie)(qie)削(xue)(xue)刃上任一點的(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)平(ping)面(mian)是包含該(gai)點切(qie)(qie)削(xue)(xue)速度方向，而又(you)切(qie)(qie)于該(gai)點加工表面(mian)的(de)平(ping)面(mian)（圖7－35a所示為鉆頭外緣(yuan)刀尖A點的(de)基面(mian)和切(qie)(qie)削(xue)(xue)平(ping)面(mian)）。切(qie)(qie)削(xue)(xue)刃上各點的(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)平(ping)面(mian)與基面(mian)在空間相互垂直，并且其位置是變化的(de)。

（2）主切削刃的幾何角度，如圖7-36所示

①端面刃傾角

為(wei)方便起見(jian)，鉆頭的刃傾角通常在端(duan)平面(mian)(mian)內(nei)表示(shi)。鉆頭主切(qie)削(xue)刃上某點(dian)的端(duan)面(mian)(mian)刃傾角是主切(qie)削(xue)刃在端(duan)平面(mian)(mian)的投影與(yu)該點(dian)基面(mian)(mian)之間(jian)的夾角。如圖7－36所示(shi)，其值總(zong)是負的。且主切(qie)削(xue)刃上各點(dian)的端(duan)面(mian)(mian)刃傾角是變化的，愈(yu)靠近鉆頭中心端(duan)面(mian)(mian)刃傾角的絕對(dui)值愈(yu)大（見(jian)圖7－36b）。

②主偏角

麻花鉆主切削(xue)刃(ren)上(shang)某點(dian)(dian)的主偏(pian)角(jiao)是該(gai)點(dian)(dian)基面上(shang)主切削(xue)刃(ren)的投(tou)影與鉆頭進給方向之間(jian)的夾(jia)角(jiao)。由于主切削(xue)刃(ren)上(shang)各點(dian)(dian)的基面不同(tong)，各點(dian)(dian)的主偏(pian)角(jiao)也隨(sui)之改(gai)變。主切削(xue)刃(ren)上(shang)各點(dian)(dian)的主偏(pian)角(jiao)是變化的，外緣處大，鉆心處小。

③前角

麻花(hua)鉆的前角(jiao) 是正交平面內(nei)前刀面與基面間的夾角(jiao)。由于主切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)上各點(dian)的基面不同，所以主切(qie)削(xue)(xue)刃(ren)上各點(dian)的前角(jiao)也是變化(hua)的，如(ru)圖(tu)7－36所示(shi)。前角(jiao)的值從外緣到鉆心附(fu)近大(da)約(yue)由+30°減小到-30°，其切(qie)削(xue)(xue)條件很差。

④后角

切(qie)削刃(ren)上任一點的(de)(de)后(hou)(hou)角 ，是該點的(de)(de)切(qie)削平(ping)面與后(hou)(hou)刀(dao)面之間的(de)(de)夾(jia)角。鉆頭后(hou)(hou)角不(bu)在(zai)主剖面內度(du)量(liang)(liang)，而是在(zai)假定工作(zuo)平(ping)面（進給剖面）內度(du)量(liang)(liang)（見圖7－36a）。在(zai)鉆削過(guo)程中，實(shi)際起作(zuo)用的(de)(de)是這個(ge)后(hou)(hou)角，同時(shi)測量(liang)(liang)也方便。

鉆(zhan)頭的(de)(de)后角(jiao)是刃磨(mo)得(de)到的(de)(de)，刃磨(mo)時要(yao)注意使(shi)其(qi)外緣(yuan)處磨(mo)得(de)小些（約(yue)8°~10°），靠近鉆(zhan)心處要(yao)磨(mo)得(de)大些（約(yue)20°~30°）。這樣刃磨(mo)的(de)(de)原因，是可以使(shi)后角(jiao)與主(zhu)切削刃前(qian)角(jiao)的(de)(de)變(bian)化相(xiang)適應，使(shi)各點(dian)的(de)(de)楔(xie)角(jiao)大致相(xiang)等，從而(er)達到其(qi)鋒(feng)利程度(du)、強度(du)、耐用度(du)相(xiang)對平衡；其(qi)次(ci)能彌補由于鉆(zhan)頭的(de)(de)軸向進給運動而(er)使(shi)刀刃上各點(dian)實(shi)際工(gong)作后角(jiao)減少一(yi)個該點(dian)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)影響；此外還能改變(bian)橫刃處的(de)(de)切削條件。

（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(ren)后(hou)角(jiao)≈90°-││ ， 故(gu)≈30°~35°。

③橫(heng)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(de)端面投(tou)影中(zhong)，橫刃(ren)(ren)與主切削刃(ren)(ren)之間的(de)夾(jia)角。它是刃(ren)(ren)磨(mo)鉆(zhan)頭時自然形(xing)成(cheng)的(de)，鋒角一定時，后角刃(ren)(ren)磨(mo)正確的(de)標(biao)準(zhun)麻花鉆(zhan)橫刃(ren)(ren)斜(xie)角Ψ為47°~55°，而后角愈大則Ψ愈小，橫刃(ren)(ren)的(de)長度會(hui)增加。