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空心钻头的设计对切削性能的影响

空心钻头的设计对切削性能的影响 
1 前角变化对钻头切削性能的影响 
前角对切削力的影响 
     前角的变化会影响切屑材料的变形程度,从而使切削力发生变化。切屑变形越大,切削力越大;切屑变形越小,切削力越小。当前角在 0 ° ~ 15 ° 范围内变化时,切削力修正系数的变化范围为 1.18 ~ 1 。 
前角对钻头耐用度的影响 
     增大钻头前角时,会使刀尖强度和散热体积减小,同时会影响刀尖受力情况。当前角为正值时,刀尖受拉应力;当前角为负值时,刀尖受压应力。如选用的前角过大,虽可增加钻头锋利度,减小切削力,但刀尖所受拉应力较大,刀尖强度降低,容易折断。在切削试验中许多钻头均因前角过大而损坏。但是,由于被加工材料硬度和强度较高,加之便携式钻机的主轴及整机刚性较低,如选用的前角过小,钻孔时切削力的增大会使主轴产生振动,加工表面出现明显振纹,钻头耐用度也会降低。 
2 后角变化对钻头切削性能的影响 
     增大后角可减小后刀面与切削材料间的摩擦,减小已加工表面的挤压变形。但如后角过大,则会降低刀刃强度和散热能力。 
     后角的大小直接影响钻头耐用度。在钻孔过程中,钻头的主要损耗形式为机械擦伤和相变损耗。考虑机械擦伤损耗,当切削寿命一定时,后角越大,可用切削时间越长;考虑相变损耗,后角增大会使钻头散热能力降低。钻头损耗后,随着后刀面损耗带的逐渐加宽,切削功率逐渐加大,摩擦产生的热量会逐渐增加,使钻头温度升高,当温度升高到钻头相变温度后,钻头将出现快速损耗。 
3 钻头设计对刃磨加工的影响 
     空心钻头用量较少,加工批量小,因此设计钻头时应考虑其加工工艺问题,尽量以常用机加工设备和常用刀具实现加工及刃磨。 
     切屑经前刀面流出,因此前刀面的形状直接影响切屑形状和排屑性能。切屑在流出过程中受到前刀面挤压和摩擦,进一步产生变形。切屑底层金属变形程度蕞大,并沿前刀面产生滑移,使切屑底层长度较长,从而形成各种卷曲形状。使用空心钻头钻孔时,希望切屑成碎屑或带状屑,以利于排屑。为便于加工和刃磨,前刀面必须设计为平面,且不开断屑槽。前刀面在使用中不需要重磨。 
     后刀面是空心钻头蕞易重磨的面,也是损耗速度蕞快的面,因此空心钻头的刃磨是以刃磨后刀面来实现。 
     副后刀面分为内副后刀面和外副后刀面。从重磨角度来说,重磨内、外副后刀面不易实现,因此副后刀面应设计为不重磨形式。 
     根据以上分析,将该空心钻头刀刃设计为图 1 所示形式。加工实践证明,该设计完全可以满足使用要求和刀具重磨要求。 
4 切削液使用及对钻头切削性能的影响 
     空心钻头的主要特点是加工时孔的内芯不被切削,因此空心钻头的切削量比麻花钻明显减少,所需钻机功率和切削中产生的热量也较小。 
     用高速钢空心钻头钻孔时,因加工区温度对钻头硬度影响很大,因此钻孔过程中必须使用冷却液降温 ( 如不用冷却液,钻头损耗一开始就将以相变损耗为主而快速损耗 ) 。开始我们采用外部喷淋冷却方式,但因钻头工位为水平轴线方向加工,冷却液不易进入钻头刀刃部分,冷却液消耗较大,冷却效果不理想。经重新设计改变钻机主轴结构,将外部喷淋冷却变为内部喷淋冷却,冷却液由空心钻头芯部加入,使冷却液能顺利到达钻头切削部分,从而明显降低了冷却液消耗量,改善了冷却效果。 
5 空心钻头使用效果 
     设计完善的空心钻头应同时满足以下几方面要求: ① 便于制造,能采用普通机床和通用刀具加工; ② 便于重新刃磨,可利用普通砂轮机进行刃磨; ③ 生产效率高,使用寿命长; ④ 价格低赚。 

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