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空心鉆頭設計對切削性能的影響

 空心鉆頭設計對切削性能的影響;
 
1 前角變化對鉆頭切削性能的影響 
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。當前角在 0 ° ~ 15 ° 范圍內變化時,切削力修正系數的變化范圍為 1.18 ~ 1 。 
前角對鉆頭耐用度的影響 
增大鉆頭前角時,會使刀尖強度和散熱體積減小,同時會影響刀尖受力情況。當前角為正值時,刀尖受拉應力;當前角為負值時,刀尖受壓應力。如選用的前角過大,雖可增加鉆頭鋒利度,減小切削力,但刀尖所受拉應力較大,刀尖強度降低,容易折斷。在切削試驗中許多鉆頭均因前角過大而損壞。但是,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,如選用的前角過小,鉆孔時切削力的增大會使主軸產生振動,加工表面出現明顯振紋,鉆頭耐用度也會降低。

2 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。但如后角過大,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,鉆頭的主要磨損形式為機械擦傷和相變磨損。考慮機械擦傷磨損,當切削壽命一定時,后角越大,可用切削時間越長;考慮相變磨損,后角增大會使鉆頭散熱能力降低。鉆頭磨損后,隨著后刀面磨損帶的逐漸加寬,切削功率逐漸加大,摩擦產生的熱量會逐漸增加,使鉆頭溫度升高,當溫度升高到鉆頭相變溫度后,鉆頭將出現快速磨損。
 
3 鉆頭設計對刃磨加工的影響 
空心鉆頭用量較少,加工批量小,因此設計鉆頭時應考慮其加工工藝問題,盡量以常用機加工設備和常用刀具實現加工及刃磨。 
切屑經前刀面流出,因此前刀面的形狀直接影響切屑形狀和排屑性能。切屑在流出過程中受到前刀面擠壓和摩擦,進一步產生變形。切屑底層金屬變形程度*大,并沿前刀面產生滑移,使切屑底層長度較長,從而形成各種卷曲形狀。使用空心鉆頭鉆孔時,希望切屑成碎屑或帶狀屑,以利于排屑。為便于加工和刃磨,前刀面必須設計為平面,且不開斷屑槽。前刀面在使用中不需要重磨。 
后刀面是空心鉆頭*易重磨的面,也是磨損速度*快的面,因此空心鉆頭的刃磨是以刃磨后刀面來實現。副后刀面分為內副后刀面和外副后刀面。從重磨角度來說,重磨內、外副后刀面不易實現,因此副后刀面應設計為不重磨形式。 
根據以上分析,將該空心鉆頭刀刃設計為圖 1 所示形式。加工實踐證明,該設計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芯不被切削,因此空心鉆頭的切削量比麻花鉆明顯減少,所需鉆機功率和切削中產生的熱量也較小。 
用高速鋼空心鉆頭鉆孔時,因加工區溫度對鉆頭硬度影響很大,因此鉆孔過程中必須使用冷卻液降溫 。開始我們采用外部噴淋冷卻方式,但因鉆頭工位為水平軸線方向加工,冷卻液不易進入鉆頭刀刃部分,冷卻液消耗較大,冷卻效果不理想。經重新設計改變鉆機主軸結構,將外部噴淋冷卻變為內部噴淋冷卻,冷卻液由空心鉆頭芯部加入,使冷卻液能順利到達鉆頭切削部分,從而明顯降低了冷卻液消耗量,改善了冷卻效果。 
 
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