空心鉆頭是一種較適合便攜式工具使用的孔加工刀具鲸鹦。但由于空心鉆頭的制造工藝比較復(fù)雜叽燃，且不能加工盲孔阵拜，因此在金屬切削加工中使用并不普遍，通常只在加工一些大直徑或貴金屬工件的通孔或鉆孔設(shè)備功率受到限制時才使用轰弥。由于空心鉆頭沒有標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品冤兄，因此大部分用于特殊材料加工的空心鉆頭均需自行研制。

　　我們曾為用戶研制一種用于加工難加工材料的專用空心鉆頭杀铆。被加工材料代號U-Mn沮汇，主要化學(xué)成分包括：碳(0.56%～0.68%)、錳(1.35%～1.65%)魄恭、硅(0.2%～0. 35%)等妻诚；材料抗拉強度≥882N/ mm2，硬度及耐磨性均較高揣褂。該鉆頭用于在厚17mm 的材料上加工?30+0.5mm通孔愤厦，便攜式鉆機功率<1000W，要求鉆頭壽命>30min嘴纺，鉆頭材料為W6Mo5Gr4V2败晴。在研制該空心鉆頭過程中，通過反復(fù)調(diào)整鉆頭的設(shè)計參數(shù)，并進(jìn)行鉆孔試驗尖坤，最后確定鉆頭幾何參數(shù)為：前角g= 12°稳懒，后角a= 9°，副后角a1 = 3°慢味。

　　下面就空心鉆頭的設(shè)計對切削性能的影響作一簡要分析场梆。

　　前角變化對鉆頭切削性能的影響

　　1) 前角對切削力的影響

　　前角的變化會影響切屑材料的變形程度，從而使切削力發(fā)生變化纯路。切屑變形越大或油，切削力越大；切屑變形越小驰唬，切削力越小顶岸。當(dāng)前角在0°～15°范圍內(nèi)變化時，切削力修正系數(shù)的變化范圍為1.18～1叫编。

　　2) 前角對鉆頭耐用度的影響

　　增大鉆頭前角時拿酱，會使刀尖強度和散熱體積減小，同時會影響刀尖受力情況那赘。當(dāng)前角為正值時企恢，刀尖受拉應(yīng)力；當(dāng)前角為負(fù)值時北取，刀尖受壓應(yīng)力涡趟。如選用的前角過大，雖可增加鉆頭鋒利度涯翠，減小切削力，但刀尖所受拉應(yīng)力較大妓付，刀尖強度降低憔吉，容易折斷。在切削試驗中許多鉆頭均因前角過大而損壞滚胎。但是肿讽，由于被加工材料硬度和強度較高，加之便攜式鉆機的主軸及整機剛性較低田搏，如選用的前角過小找田，鉆孔時切削力的增大會使主軸產(chǎn)生振動，加工表面出現(xiàn)明顯振紋着憨，鉆頭耐用度也會降低墩衙。

　　后角變化對鉆頭切削性能的影響

　　增大后角可減小后刀面與切削材料間的摩擦，減小已加工表面的擠壓變形甲抖。但如后角過大漆改，則會降低刀刃強度和散熱能力。

　　后角的大小直接影響鉆頭耐用度。在鉆孔過程中挫剑，鉆頭的主要磨損形式為機械擦傷和相變磨損去扣。考慮機械擦傷磨損樊破，當(dāng)切削壽命一定時愉棱，后角越大，可用切削時間越長哲戚；考慮相變磨損奔滑，后角增大會使鉆頭散熱能力降低。鉆頭磨損后惫恼，隨著后刀面磨損帶的逐漸加寬舀美，切削功率逐漸加大，摩擦產(chǎn)生的熱量會逐漸增加垃燃，使鉆頭溫度升高玉桅，當(dāng)溫度升高到鉆頭相變溫度后，鉆頭將出現(xiàn)快速磨損介然。

　　鉆頭設(shè)計對刃磨加工的影響

　　空心鉆頭用量較少掷锻，加工批量小，因此設(shè)計鉆頭時應(yīng)考慮其加工工藝問題盗晨，盡量以常用機加工設(shè)備和常用刀具實現(xiàn)加工及刃磨蔑来。

　　切屑經(jīng)前刀面流出，因此前刀面的形狀直接影響切屑形狀和排屑性能献鬼。切屑在流出過程中受到前刀面擠壓和摩擦澈虱，進(jìn)一步產(chǎn)生變形。切屑底層金屬變形程度最大许夺，并沿前刀面產(chǎn)生滑移表牲，使切屑底層長度較長，從而形成各種卷曲形狀扼褪。使用空心鉆頭鉆孔時想幻，希望切屑成碎屑或帶狀屑，以利于排屑话浇。為便于加工和刃磨脏毯，前刀面必須設(shè)計為平面，且不開斷屑槽幔崖。前刀面在使用中不需要重磨食店。

　　后刀面是空心鉆頭最易重磨的面，也是磨損速度最快的面岖瑰，因此空心鉆頭的刃磨是以刃磨后刀面來實現(xiàn)叛买。

　　副后刀面分為內(nèi)副后刀面和外副后刀面。從重磨角度來說，重磨內(nèi)率挣、外副后刀面不易實現(xiàn)刻伊，因此副后刀面應(yīng)設(shè)計為不重磨形式。

　　加工實踐證明椒功，該設(shè)計完全可以滿足使用要求和刀具重磨要求捶箱。

　　切削液使用及對鉆頭切削性能的影響

　　空心鉆頭的主要特點是加工時孔的內(nèi)芯不被切削，因此空心鉆頭的切削量比麻花鉆明顯減少硫舞，所需鉆機功率和切削中產(chǎn)生的熱量也較小相脱。

　　用高速鋼空心鉆頭鉆孔時，因加工區(qū)溫度對鉆頭硬度影響很大铅惋，因此鉆孔過程中必須使用冷卻液降溫(如不用冷卻液绅拢，鉆頭磨損一開始就將以相變磨損為主而快速磨損)。開始我們采用外部噴淋冷卻方式泪滥，但因鉆頭工位為水平軸線方向加工濒聪，冷卻液不易進(jìn)入鉆頭刀刃部分，冷卻液消耗較大园凫，冷卻效果不理想砍没。經(jīng)重新設(shè)計改變鉆機主軸結(jié)構(gòu)，將外部噴淋冷卻變?yōu)閮?nèi)部噴淋冷卻十碗，冷卻液由空心鉆頭芯部加入鸥司，使冷卻液能順利到達(dá)鉆頭切削部分，從而明顯降低了冷卻液消耗量汉惫，改善了冷卻效果培愁。

　　空心鉆頭使用效果

　　設(shè)計完善的空心鉆頭應(yīng)同時滿足以下幾方面要求：①便于制造，能采用普通機床和通用刀具加工缓窜；②便于重新刃磨竭钝，可利用普通砂輪機進(jìn)行刃磨；③生產(chǎn)效率高雹洗，使用壽命長；④價格低廉卧波。

　　我們研制的空心鉆頭基本上達(dá)到了以上要求时肿。在實際使用中，鉆頭耐用度可穩(wěn)定達(dá)到50 分鐘港粱，孔徑公差螃成、表面粗糙度等均達(dá)到了設(shè)計要求。由于只需重磨后刀面查坪，鉆頭后角較易控制寸宏，在普通砂輪機上即可方便地實現(xiàn)刃磨。

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