抛物线深孔钻.doc

钻头的排屑槽型为抛物线，专门用于连续钻削加工长径比达 15:1 、材料硬度不超过 25 ～ 26HRC( 包括低碳钢、各种铝合金、铜合金等 ) 的深孔。例如，直径为 12.7mm 的抛物线型钻头可成功加工出孔深达 190mm 的孔。由于具有较大的排屑空间，普通抛物线型钻头可将切削刃处的切屑快速排出，同时可容许更多的切削液进入切削区，从而显著减小切削摩擦以及发生切屑焊死现象的可能性，此外还可减小加工时的功率消耗、扭矩载荷和切削冲击。 抛物线型钻头的螺旋角为 36 °～ 38 °，大于标准麻花钻的螺旋角 (28 °～ 30 ° ) 。螺旋角可表示钻头的“扭转”程度，螺旋角越大，钻头排屑速度越快。普通抛物线型钻头适合深孔加工的另一特点是钻芯较厚 ( 钻头的钻芯是指钻头排屑槽成形后未被磨削的中心部分 ) 。标准麻花钻的钻芯部分约占整个成品钻头的 20% ，而抛物线型钻头的钻芯则可占到整个钻头的约 40% 。在深孔钻削中，较厚的钻芯可增加钻头的刚性，提高钻削加工的稳定性。抛物线型钻头的钻尖处开有槽口，因此可采用较大的钻芯直径，此外还可防止钻孔开始阶段容易发生的钻头移位现象。 2.宽刃抛物线型钻头 为了适应难加工材料 ( 冷作硬化材料 ) 深孔钻削加工的需要，一些刀具制造商开发出了宽刃抛物线型钻头。这种钻头的许多特点与普通抛物线型钻头类似，如螺旋角较大 (36 °～ 38 ° ) ，易于排屑；钻芯较厚，深孔加工时钻头刚性和稳定性较好等。它与普通抛物线型钻头的不同之处在于排屑槽和刃带形状。宽刃抛物线型钻头的刃带平滑过渡到排屑槽，从而使钻头切削刃具有较高的强度和刚性，同时切屑也可通过排屑槽顺利排出。 3.钻头表面涂层,可以增加它的耐用度。 4.钻削参数的优化 在深孔加工中，为了最大限度地发挥钻头的切削性能，必须根据特定的长径比优化调整钻削速度和进给量。当钻削加工的长径比为 4:1 时，应将切削速度降低 20% ，进给率减小 10% ；当长径比为 5:1 时，应将切削速度降低 30% ，进给率减小 20% ；当长径比达到 6:1 ～ 8:1 时，应将切削速度降低 40 ％；此外，当长径比为 5:1 ～ 8:1 时，应将进给率减小 20% 。

深孔钻头与加长型钻头一般用于所钻孔深与钻头直径之比大于6的场合；但深孔钻头与加长钻头相比有着更好的槽型，我们称之为抛物线槽型，这种槽型是我们所特有的，抛物线槽型的设计有着更优良的排屑空间，深孔加工时就可获得更高的效率，一次加工完成，无需像加长钻头一样，钻孔时进进退退。可以减少钻孔时的退刀次数，提高进给量，更通畅的排屑，增强扭曲强度，延长钻头寿命，减少毛刺和提高加工工件的质量。抛物线槽型深孔钻有效的的做到了这些，可以快速，高效的对5至30倍径(l/d=5-30d) 的深孔进行毫无问题的加工,加工时间降至以往的1/5--1/10从制造材质上可分为 高速钢(HSS) 与 钴高速钢(HSCo）。
抛物线深孔钻切削刃口为抛物线型,采用大螺旋角,刃瓣削除、容屑槽宽、钻尖角大、钻芯无增量、冷却效果好,排屑通畅,可一次进刀加工出直径与长度为1:20的深孔.
　　具有显著提高加工效率和加工精度的特点,适用于加工高强合金,奥氏体不锈钢、钛合金、耐热合金、轻合金、铝合金、铝、铜合金、铜、锌、铸铁、球墨铸铁及其它难加工的材料.
　　抛物线型钻头在欧,美各国已得到广泛应用.这种钻头广泛应用在我国汽车和发动机制造等行业的深孔加工上.
　　5至30倍径(l/d=5~30d)的深孔加工往往比较棘手.排屑不顺畅,钻头的耐用度降低,严重切削堵塞,钻头折断是使用中碰到的主要问题,抛物线型钻头基本上克服了上述的缺陷.
　　一,抛物线型刃沟
　　钻削深孔,排屑困难是关键因素.只有排屑顺畅,不堵,不塞,切削液能比较顺利流入孔内,才能提高钻头耐用度和加工效率.因此改善排屑情况,是钻深孔的主要研究课题.我们将钻头刃沟作成抛物线成型槽形(见图1).与麻花钻相比,充分增大螺旋槽空间减小排屑阻力,使切屑刃口排出,增加冷却液的流入量.降低切削摩擦和钻头磨损.降低切削扭矩和切削功率.

二,厚钻芯
　　加工曲轴等零件一般具有硬度高,强度大,切削力大的特点,用麻花钻来钻孔,都由于钻头强度低,刚性差,钻头磨损很快,有时甚至只能钻进一个窝.就会发出叫声,出现严重的烧损.
　　针对材料切削负荷大的特点.我们既注意到钻刃的锐利性.又注意到它的强固性,设计钻头为厚钻芯结构,K=(0.4~0.8)d(见图2),钻体强度比普通钻头提高50%左右.提高耐用度30%~40%,而且抗颤振性,能得到改善.
　　三,大螺旋角
　　钻头螺旋角相当于车刀的前角,此角越大,切削轻快,降低扭矩和轴向力.有利于排屑.但会削弱切削刃的强度,刚度和散热条件,然而,由于我们设计的钻头刃沟宽大,钻芯加厚,螺旋角加大的不利因素大大减少.针对曲轴油孔等深也加工,为改善排屑条件,我们一般把螺旋角选用为38~40度,图3显示了螺旋角和切削力之间的关系.

四,顶角加大
　　顶角φ小,切削刃口长度增加,切削厚度减少,切削宽度增大.使单位长度负荷降低.见图5.作用于钻头的轴向力减小,扭矩增加.见图4.

　　顶角φ大时,(见图6a)取钻头轴接近方向R1,顶角小时(见图b).取接近半径方向R2.顶角大时,轴向抗力增加,顶角小时水平力H2增加.

　　针对曲轴油孔加工要求有利排屑,扭矩低等特点,我们选用顶角为128~133度,使加加工时切屑向上窜出,刃沟的摩擦阻力较小,排出较顺利.
　　五,横刃修磨

　　包括横刃在内的各刃口的轴向力和水平分力的分析可从图7得知,在横刃部分其切削力很大.因此将横刃宽度修窄,两分力会减少,钻头中心部(横刃)切削速度理论上为零越向外周去速度越增加.
　　由于我们采取了厚钻芯结构,横刃必须修磨.为满足曲轴油孔的深孔加工要求,我们采用十字横刃磨法,见图8,得出两个径向刃,不仅增大前角(rnc=1~5)为正前角,而且加大了容屑空间.使切屑排出更为顺畅,切削振动小,定心良好.横刃缩短到0.075d为最佳,见图9

六,抛物成型钻头的切削用量和使用情况
    对于曲轴油孔等深孔加工,适宜采用较高的转速,利用甩屑的作用促使切屑排出,降低进给量,提高钻头的耐用度.在可能的情况下,保证充分的冷却,延长钻头的使用寿命.
    切削实例1
    被加工材料:40Cr
    热处理状态:HB 270~300
    切削速度:18m/min
    进给量:   0.044mm/r
    钻孔直径:7mm
    孔深:    125mm

    切削实例2
    被加工材料:48Mn
    热处理状态:HB 203~277
    切削速度:   18m/min
    进给量:     0.088mm/r
    钻孔直径:   8mm
    孔深:       84mm

材料
铝合金
碳钢
球墨铸铁
钻型
S轻型
S中型
S强力型
切削速度(m/min)
43-47
16-30
15-20
进给量
(0.05-0.025)d
(0.05-0.025)d
(0.003-0.002)d
钻铸铁孔切削用量表HB20—40
长径比 L/d
切削用量
直 径（毫米）
5
8
10
12
16
20
25
30
10—15
进给量（f）
0.2
0.24
0.24
0.3
0.32
0.32
0.5
0.5
转 速（n）
700
600
530
420
335
270
240
200
16—20
进给量（f）
0.18
0.2
0.24
0.24
0.32
0.32
0.4
0.4
转 速（n）
600
530
420

335
270
240
200
175

钻球墨铸铁切削用量表QT45—0
长径比 L/d
切削用量
直 径（毫米）
5
8
10
12
16
20
25
30
10-15
进给量(f)
0.18
0.2
0.24
0.27
0.32
0.4
0.4
0.5
转 速(n)
700
600
530
420
300
270
240
175
16-20
进给量(f)
0.15
0.17
0.2
0.24
0.7
0.32
0.4
0.4

转 速(n)
600
530
420
300
270
200
175
150

钻奥氏体不锈钢切削用量表
深径比 L/d
切削用量
直 径d(毫米)
10
15
20
10-15
进给量(f)毫米/转
0.3
0.4
0.5
转速(n)转/分
240
200
160
16-20
进给量(f)毫米/转
0.24
0.32
0.4
转速(n)转/分
240
160
150