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空心鑽頭設(shè)計(jì)對(duì)切削性能的影響
日期：2025-07-03 15:06
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摘要：
空心鑽頭設(shè)計(jì)對(duì)切削性能的影響；
1 前角變化對(duì)鑽頭切削性能的影響
前角對(duì)切削力的影響
前角的變化會(huì)影響切屑材料的變形程度，從而使切削力發(fā)生變化。切屑變形越大，切削力越大；切屑變形越小，切削力越小。當(dāng)前角在 0 ° ～ 15 ° 範(fàn)圍內(nèi)變化時(shí)，切削力修正係數(shù)的變化範(fàn)圍為 1.18 ～ 1 。
前角對(duì)鑽頭耐用度的影響
增大鑽頭前角時(shí)，會(huì)使刀尖強(qiáng)度和散熱體積減小，同時(shí)會(huì)影響刀尖受力情況。當(dāng)前角為正值時(shí)，刀尖受拉應(yīng)力；當(dāng)前角為負(fù)值時(shí)，刀尖受壓應(yīng)力。如選用的前角過(guò)大，雖可增加鑽頭鋒利度，減小切削力，但刀尖所受拉應(yīng)力較大，刀尖強(qiáng)度降低，容易折斷。在切削試驗(yàn)中許多鑽頭均因前角過(guò)大而損壞。但是，由於被加工材料硬度和強(qiáng)度較高，加之便攜式鑽機(jī)的主軸及整機(jī)剛性較低，如選用的前角過(guò)小，鑽孔時(shí)切削力的增大會(huì)使主軸產(chǎn)生振動(dòng)，加工表麵出現(xiàn)明顯振紋，鑽頭耐用度也會(huì)降低。
2 後角變化對(duì)鑽頭切削性能的影響
增大後角可減小後刀麵與切削材料間的摩擦，減小已加工表麵的擠壓變形。但如後角過(guò)大，則會(huì)降低刀刃強(qiáng)度和散熱能力。
後角的大小直接影響鑽頭耐用度。在鑽孔過(guò)程中，鑽頭的主要磨損形式為機(jī)械擦傷和相變磨損。考慮機(jī)械擦傷磨損，當(dāng)切削壽命一定時(shí)，後角越大，可用切削時(shí)間越長(zhǎng)；考慮相變磨損，後角增大會(huì)使鑽頭散熱能力降低。鑽頭磨損後，隨著後刀麵磨損帶的逐漸加寬，切削功率逐漸加大，摩擦產(chǎn)生的熱量會(huì)逐漸增加，使鑽頭溫度升高，當(dāng)溫度升高到鑽頭相變溫度後，鑽頭將出現(xiàn)快速磨損。
3 鑽頭設(shè)計(jì)對(duì)刃磨加工的影響
空心鑽頭用量較少，加工批量小，因此設(shè)計(jì)鑽頭時(shí)應(yīng)考慮其加工工藝問(wèn)題，儘量以常用機(jī)加工設(shè)備和常用刀具實(shí)現(xiàn)加工及刃磨。
切屑經(jīng)前刀麵流出，因此前刀麵的形狀直接影響切屑形狀和排屑性能。切屑在流出過(guò)程中受到前刀麵擠壓和摩擦，進(jìn)一步產(chǎn)生變形。切屑底層金屬變形程度*大，並沿前刀麵產(chǎn)生滑移，使切屑底層長(zhǎng)度較長(zhǎng)，從而形成各種卷曲形狀。使用空心鑽頭鑽孔時(shí)，希望切屑成碎屑或帶狀屑，以利於排屑。為便於加工和刃磨，前刀麵必須設(shè)計(jì)為平麵，且不開(kāi)斷屑槽。前刀麵在使用中不需要重磨。
後刀麵是空心鑽頭*易重磨的麵，也是磨損速度*快的麵，因此空心鑽頭的刃磨是以刃磨後刀麵來(lái)實(shí)現(xiàn)。副後刀麵分為內(nèi)副後刀麵和外副後刀麵。從重磨角度來(lái)說(shuō)，重磨內(nèi)、外副後刀麵不易實(shí)現(xiàn)，因此副後刀麵應(yīng)設(shè)計(jì)為不重磨形式。
根據(jù)以上分析，將該空心鑽頭刀刃設(shè)計(jì)為圖 1 所示形式。加工實(shí)踐證明，該設(shè)計(jì)完全可以滿足使用要求和刀具重磨要求。
4 切削液使用及對(duì)鑽頭切削性能的影響
空心鑽頭的主要特點(diǎn)是加工時(shí)孔的內(nèi)芯不被切削，因此空心鑽頭的切削量比麻花鑽明顯減少，所需鑽機(jī)功率和切削中產(chǎn)生的熱量也較小。
用高速鋼空心鑽頭鑽孔時(shí)，因加工區(qū)溫度對(duì)鑽頭硬度影響很大，因此鑽孔過(guò)程中必須使用冷卻液降溫 。開(kāi)始我們采用外部噴淋冷卻方式，但因鑽頭工位為水平軸線方向加工，冷卻液不易進(jìn)入鑽頭刀刃部分，冷卻液消耗較大，冷卻效果不理想。經(jīng)重新設(shè)計(jì)改變鑽機(jī)主軸結(jié)構(gòu)，將外部噴淋冷卻變?yōu)閮?nèi)部噴淋冷卻，冷卻液由空心鑽頭芯部加入，使冷卻液能順利到達(dá)鑽頭切削部分，從而明顯降低了冷卻液消耗量，改善了冷卻效果。
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