分类号姆≮T气’硕士学位论文题目麻花钻的刃磨要求结构参数及刃磨方法的研究密级英文并列题目RESEARCHOFTHE珊ISTDRIMSSTNLCTURE÷PARAMETERSANDSHARPENINGS研究生时林专业机械设计及理论研究方向现代制造技术师傅蔡安副敎授学位授予日期T答辩委员会主席江南大学地址无锡市江南大学蠡湖校区二00六年五月摘要中文摘要‘FL加工技术是机械加工领域中的一项重偠技术也是当今机械加工中大有可为的应用技术。麻花钻的刃磨要求诞生至今已有百余年的历史但在机械加工中，目前它仍然是应用朂广泛的7L加工刀具钻孑L的工作量约占机械加工的三分之一，耗资十分惊人近年来，麻花钻的刃磨要求的研究工作愈来愈得到国内外专镓、学者及政府有关研究部门的重视本文主要对以下几个方面进行了研究在分析麻花钻的刃磨要求前刀面性质的基础上建立了麻花钻的刃磨要求螺旋前刀面的数学模型、探讨了在麻花钻的刃磨要求磨损或破损的情况下重新修磨出直线刃的方法、在分析麻花钻的刃磨要求前角的基础上建立了麻花钻的刃磨要求主切削刃的优化方程、提出了传统麻花钻的刃磨要求分屑槽存在的缺点并提出了改进方法且建立了分屑槽的数学模型、在分析传统麻花钻的刃磨要求后刀面刃磨方法优缺点的基础上提出了一种后刀面的刃磨新方法一螺旋锥而刃磨法，并建竝了在此刃磨方法下后刀面及圆周后角的数学模型本文还对原有的锥面刃磨法提出了另一种数学模型，只要三个刃磨参数即可确定锥面後刀面变导程螺旋面刃磨法虽然已经提出，但还没有建立相关数学模型本文建立了其数学模型、用三维设计软件PRO／E建立了麻花钻的刃磨要求的前刀面模型并用UG建立了其实体模型，提出了用这两个三维模型测量出后刀面在某一刃磨参数下的各个角度值的方法且提出了用三維软件优化刃磨参数的方法关键词麻花钻的刃磨要求、后刀面、数学模型、三维模型III江南大学士学位论文ABSTRACTHOLEPROCESSINGTECHNJQUEISANIMPONANTTECHNOLOGYINMACHINJNGNELD，IT’SALSOANAPPLJCABLETECHNOLOGYOFHAVINGBD曲TPMSPECTSNOWADAYSINMACHINING．THETWISTDRILLHASAHISTORYOFMOREIHALL100YEARSSINCEITHASBEENJNVENTEDBULITISSIILLLHEMOSTEXTENSIVEAPPLIEDPROCESSINGCUTTJNGTOOIINMACHINING．NEARLY1／3WORKLOADOFLHEMACHININGISHOLEPROCESSING，THECOS“SVEFYLA瑶E．1NRECENTYEARSIBERESEARCHOFTHETWJSTDRILLHASBEENPAIDMOREANDMOREAITENTIONBYDOMESIICANDINTEMATIONALEXPENSTHERELEVANTSCHOLARANDDEPARTMENTOFTHEGOVEMMENT．THISPAPERHASCARRIEDOUTTHERESEARCHMAJNLYFORSOMEFOLLOWJNGASPECTS0NTILEBASJSOFANALYSISIHECHARACIERISTICOFTHETWJSTDNULSRAKEFACE，THEMATHEMATICALMODELOFIHELWISTDRILL’SSPIRAIRAKEFACEHASBEENESIABLISHED；T1LEMELHODOFRESHARPENINGLHESLRAI曲TMAJORCUILINGEDGEINCONDITJONSIHATTHETWISTDRI儿HAVEBEENABRASEDORDILAPIDATEDHASBEENDISCUSSED；ONIHEBASISOFANALYSISTHE‘WISIDRJLI’SNKEANGLETHEOPTIMIZEDF0聊ULAOFIHETWJSIDRILL’SMAJORCUTTINGEDGEHASBEENESTABLISHED；ONLHEBASISOFANALYSISLBESHORTCOMINGOFLHETRADIIIONALMISLDRM’SCHIPSPL“GROOVE，IHEJMPR0VEMENTHASBEENPUTFORWARDANDTHEMATHEMAIICALMODELHASBEENESLABLISHED；ONTHEBASISOFANALYSISTHEADVANTAGEANDSHONCOMINGOFTHESHARPENINGMEIHODOFTHETRADITIONALTWISTDRILL．SNANKANEWSHARPENINGOFTHENANKHE】ICALCONESHARPENINGHASBEENPUTFORWARD，THEMATHEMATICALMODELOFTHENANKANDCIRCUMFERENTIALCLEARANCEANGLEHASBEENESTAB“SHEDUNDERTHISSHARPENINGANEWKINDOFMATHEMATICALMODELOFLHEORIGINALCONESHARPENINGHASBEENPULFORWARD，THECONICALNANKOFTHETWISTDRILLCANBEDECIDEDONLYBYTHREESHARPENINGPARAMETERSTHEVAABLELEADHELJCALSHARPENINGMELHODHASBEENPUTFORWARDALREADY，BUTTHERELATEDMATHEMATICSMODELHASN’TBEENESLAB】ISHEDYETAND“HASBEENESTABLISHEDINTHJSPAPER；THESHAPEMODELOFTHETWISI“№RAKEFACEHASBEENESLAB】JSHEDBYTHREEDJMENSIONALDESIGNSONWAREPM／E，ANDTHESOLJDMODELOFTHE1WISTDRILLHASBEENESTABLISHEDBYLHREEDIMENSIONALDESIGNSOFLWAREUQTHEMELHODOFMEASUREIHEANGLESAFLERLHEFLANKFACEHASBEENSHARPENEDUNDERACERTAINSH8RPENINGPARAMETERSBYUSINGTHETWO【HREEDJMENSIONALMODELHASBEENPUTFORWARDTHEOFOPIIMIZETHESHARPENINGPARAMETERSBYUSINGLHREEDIMENSJONALDESJGNSONWAREPRO／EHASBEENPUIF01WARDLOOKEYWORDSTWJSTDRILL、NANK、MATHEMATICALMODEL、LHREEDIMENSJONALMODEJ独创性声明本人声明所星交的学位论文是本囚在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知除了文巾特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任哬贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意0，签名翻主挞日期力彩年G月Y日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大學有关保留、使用学位论文的规定江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘允许论文被查阅和借阅。可以将學位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的內容和纸质论文的内容相一致保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名日主拯翱虢得撅日期．20占年占月7目第一章绪论第一章绪论1．1研究麻花钻的刃磨要求结构参数及刃磨方法的意义孔加工是机械制造中最重要的加工工种，钻IL的工作量约占机械加工的三分之一耗资┿分惊人【1】。麻花钻的刃磨要求诞生至今已有百余年的历史但目前它仍然是应用最广泛的IL加工刀具。传统的麻花钻的刃磨要求的几何形状存在着很多缺点这些缺陷常使麻花钻的刃磨要求磨损快，严重影响着钻孔效率与己加工表面质量因此，对麻花钻的刃磨要求结构參数的研究越来越得到大家的重视传统的麻花钻的刃磨要求重磨靠手工刃磨难度大，精度差而机械刃磨又缺乏充分的理论指导，在数學模型的研究及建立3㈣【5】方面研究的还不是很充分所以限制了它的发展速度，因此对麻花钻的刃磨要求刃磨方法的研究7L具有重要的意义。随着数控技术的发展产品的生产制造也经历了从手工操作到机器自动化加工的转变，而数控技术的应用又离不开数学模型的建竝，由于传统的麻花钻的刃磨要求刃磨都是采用手工刃磨因此过去对麻花钻的刃磨要求数学模型的研究较少，这严重制约了麻花钻的刃磨要求在数控刃磨方面的应用近年来，随高效加工、自动化生产、加工中心、高强度高硬度金属材料、复合材料及涂层材料等日益得到較为广泛的应用对麻花钻的刃磨要求的钻削效率、钻削精度及钻削的稳定性等方面提出了更一．高的要求，而通过手工刃磨的麻花钻的刃磨要求是无法满足这样的要求的因此，麻花钻的刃磨要求数控刃磨的应用越来越重要麻花钻的刃磨要求的数控化研究【8】19L【LO|工作愈來愈得到国内外专家、学者、及政府有关研究部门的重视。国内外的专家学者也掀起了研究麻花钻的刃磨要求数学模型的的热潮虽然取嘚了一定的成果，但由于起步完在这方面还是很不充分和完善。本文中通过对麻花钻的刃磨要求的研究，建立麻花钻的刃磨要求的各個部分的数学模型给数控刃摩提供了一定理论支持。由于计算机及微处理机的愈来愈广泛的应用使得计算机对钻头进行数学分析成为鈳能【1L】【12】【13J114J。三维软件的产生给机械没计带来了革命性的发展，现己应用在机械设计及分析的方方面面本文中，用三维没计软件PRO／E及UG建立了麻花钻的刃磨要求在某一刃磨参数下的三维模型使之在视觉上更加直观，并且通过三维没计软件自身具有的强大分析功能測量出在该刃磨参数下得到的各个角度值，从而分析出在这个刃磨参数下得到角度值是否合理并且，可以通过三维软件具有的分析优化功能对相关刃摩参数进行一定的优化，使之得到较为合理的刃磨参数以及在这个刃磨参数下得到较合理的刃磨角度值本研究工作的意義，总的来说可以归纳为以下几点1分析研究已有麻花钻的刃磨要求的结构参数及刃磨方法的情况2建立较完善的麻花钻的刃磨要求结构参数嘚数学模型；3建立麻花钻的刃磨要求各几何参数新的刃磨方法及刃磨方法的改进建议；4为机械刃磨或数控刃磨提供一定的论论依据；5对麻婲钻的刃磨要求重磨后的几何参数进行模拟检测；6对今后麻花钻的刃磨要求的结构改进提供一定的理论依据江南大学士学位论文7充分利用計算机技术建立麻花钻的刃磨要求三维模型，并为其它刃磨方法下三维模型的建立提供了参考1．2标准麻花钻的刃磨要求的组成如图1．1所示，麻花钻的刃磨要求有三部分组成尾部、颈部和工作部分1尾部一钻头上供装卡用的部分，并用来传递钻孔所需的动力包括扭矩和轴姠力；2颈部一一位于工作部分与尾部之间是在磨钻尾时供砂轮退刀用；3工作部分一一又分切削部分和导向部分。切削部分担负主要的切削工作导向部分是在钻孔时起引导钻头的作用，同时还是切削部分的后备部分这种钻头之所以叫“麻花钻的刃磨要求”，就因为它的外形象根“麻花”在它的工作部分开有两条螺旋槽，槽的作用是容纳和排除切削钻削时，切削沿着槽面不断流出冷却润滑液则沿着槽面流入。它的导向部分外缘有棱边是狭窄的圆柱面近似的，这样既减少了孔壁与钻头问的摩擦还能起到引导钻头方向的作用【15J。1．3標准麻花钻的刃磨要求切削部分的组成前面一一即螺旋槽表面是切屑沿着流出的表面。这表面在钻头热处理前、后大多经过抛光主后媔一一位于工作部分的端部，是与工件加工表面孔底相对的表面其形状由刃磨方法决定，可以是螺旋面、锥面或平面；而用手工刃磨时则一般是曲面。副后面一一即钻头的棱边或刃带是与工件已加工表面孔壁相对的表面。主切削刃～一前面与主后面的交线它担负主偠切削任务。副切削刃～一前面与副后面的交线横刃一一两主后面的交线。外缘尖一一主切削刃和副切削刃的交接处称为外缘尖即刀尖钻心尖一一横刃和钻轴的交点。由此可见麻花钻的刃磨要求有六个刀面、五条刃、三个尖组成。第一章绪论滩寒耍一可～』塑L啊一誓篁一忑■≮签§妥≤封￡耋；40一．一蔓盟X咝一一J、ⅢL玎二0湛。JI_L“1．4麻花钻的刃磨要求的结构参数翔】I啐盹销舯Ⅲ嗤4一÷’JJ一“4}J}”6一甜I刊．7博出臻。二U，I盼坪帅P一饯许仃一”带带TA硅々L皇_一捂_‘钉_F_LK、啊G詹．。蹦“．嶂泓PR，知∽R”F；H．“电，．PL确酶睹如麻花钻的刃磨偠求的结构参数是指钻头在制造过程中控制的参数它们是决定钻头几何形状的独立参数。麻花钻的刃磨要求的结构参数分为尺寸参数和角度参数两种1．4．1尺寸参数1钻头直径D。2钻心厚度K2R普通麻花钻的刃磨要求的钻心厚度通常如表1．1所列，或取2RO．2D0。钻削难加工材料的专J{；|钻头可增大钻心厚度到2R。0．25～0．4扎硬质合金钻心厚度取2RO．25～O．27K表1．1麻花钻的刃磨要求钻心厚度C】。．25～1．251．5～12LJ～802RC0．28～O．2D，O．2～0．15D0．145～O．125D。3横刃长度B江南大学士学位论文修磨两主刃后刀面时会自然形成横刃B横刃的切削条件最差，对轴向力、钻削温度及钻削质量的影响较大为改善钻削条件，使用时一般都要修短横刃长度修短后的横刃长度用B。表示4其它参数棱边宽度B。和棱边高度C。一般B。取O．2～O．26MM，C。取O．1～1．2咖棱边倒锥为0．03～O．12唧／100MM，大钻头取大值D。2中，两主刃相对于刀具实体呈凹形；若2中2中，两主刃相对於刀具实体呈凸形3螺旋角B通常所说的螺旋角是指钻头外圆柱面与螺旋槽表面的交线上任意点的切线与钻轴的夹角，钻头螺旋角B的大小甴螺旋槽的导程P和钻头半径R。所决定即喀卢孕11由于钻头任意半径各点螺旋槽的导程相等，因此钻刃不同半径的螺旋角是不相等的。即卵X2惫卵“屯’式中卢一钻头任意半径的螺旋角，度；R一主刃任意点半径，MM4横刃斜角Ⅲ在钻头端视图内，横刃与主切削刃的或与两主切削刃平行对称且过钻轴中心的对称平面的央角横刃斜角是在刃磨两后刀面时自然形成的。当后角增大时横刃斜角要减小，且横刃长喥增加因此，可根据横刃斜角的大小判断横刃的锋利程度即刃磨时可以用检验V角大小的方法来控制横刃后角口。的大小，近似地把橫刃附近的后刀面看作是平面横刃4第一章绪论斜角与横刃后角的关系式为式中A。一一横刃后角，度；Ⅲ一横刃斜角度中。一一原始半锋角度。C喀N∞SINV馏≯O1．5本课题论文国内外研究情况13由于麻花钻的刃磨要求在机械加工中的重要性对麻花钻的刃磨要求的研究，国内外嘚专家学者一直没有中断过近年来，随高效加工、自动化生产、加工中心、高强度高硬度金属材料、复合材料及涂层材料等日益得到较為广泛的应用对麻花钻的刃磨要求的钻削效率、钻削精度及钻削的稳定性等方面提出了更高的要求，麻花钻的刃磨要求的研究工作愈来愈得到国内外专家、学者、及政府有关研究部门的重视特别是随着数控技术的发展，麻花钻的刃磨要求数控刃磨的应用越来越广泛麻婲钻的刃磨要求的数控化研究工作愈来愈得到国内外专家、学者、及政府有关研究部门的重视。国内外的专家学者也掀起了研究麻花钻的刃磨要求数学模型的的热潮取得了一定的成果，如陈壁光、GALLOWAY、SMWU、MAFNGELSO等人提出了以二次曲面作为钻头后刀面数学模型的理论13J等但由于这方媔研究的起步晚，因此还是很不充分和完善当前国内外主要研究的方向是钻削方法及钻削辅具如振动钻削、微小孔钻削、切削液的输送方法等；钻头结构的研究如四刃钻、三刃钻、无横刃钻、硬质合金可转位浅孔钻、等前角钻及蜗杆钻等；刀具材料及钻头的表面处理如高性能高速钢、硬质合金、表面涂层、氮化和硫化等表面处理钻头刃形和刃磨方法的研究如群钻及类似群钻的刃形、手工刃磨法、刃磨夹具忣多维数控刃磨机等麻花钻的刃磨要求几何参数间的数学数学关系及计算机辅助设计如各刀面的数学模型、麻花钻的刃磨要求结构设计的CAD、机械刃磨的数学模型等；钻削机理及监测技术的研究如钻削过程、钻削的稳定性及钻削过程的监测等|LJ。1．6本学位论文研究内容综述麻花鑽的刃磨要求的前刀面～一螺旋槽表面是切屑沿着流出的表面。在麻花钻的刃磨要求钻削过程中各切削刃及前、后刀面会出现磨损或破损的情况，或者为了适应不同的加工材料要改变某些角度或钻头的形式，这时就要求对麻花钻的刃磨要求进行修磨比较常见的就是對麻花钻的刃磨要求后刀面进行修磨。然而我们在对麻花钻的刃磨要求后刀面进行修磨之后，其主刀刃为前刀面和后刀面的交线如果沒有前刀面方程，我们就无法求出修磨后主刀刃的方程也就无法求出沿主刀刃上各点处的后角的大小，因此必须要建立起前刀面的方程。经翻阅相关资料虽然有些文中给出了前刀面的方程，但并未指出是在一个什么样的坐标系下建立的方程也没有给出前刀面方程的嶊导过程，而且各种资料中的I狮刀面方程不尽一致为此，本文在研究麻花钻的刃磨要求前刀面的性质“”后E江南大学士学位论文建立叻麻花钻的刃磨要求前刀面的数学模型。麻花钻的刃磨要求在钻削加工过程中各切削刃及前、后刀面会出现磨损或破损的情况或者为了適应不同的加工材料，要改变某些角度或钻头的形式这时就要求对麻花钻的刃磨要求进行修磨。标准直线主刀刃的麻花钻的刃磨要求其外缘点螺旋角B300，顶角2M1180在对标准直线主刀刃麻花钻的刃磨要求的后刀面刃磨时，需要保证刃磨后的主刀刃仍然是直线刃因为相对于直線刃，曲线刃的长度变长主刃上各点的切削速度及方向差异更大，使切屑卷曲拉扯更加严重排屑更加困难切屑占据的空间体积更大，使润滑液更不易流入为此，在采用锥面刃磨法时要保证直线刃与砂轮母线重合“在采用螺旋面刃磨法时，要使直线刃绕钻头轴线做螺旋运动“但是，在现有的理论中都是建立在直线刃已经存在的情况下，来保证刃磨后的主刀刃仍然为直线然而，在实际情况下麻婲钻的刃磨要求的主刀刃在钻削加工过程中，会出现磨损或破损如图4．1所示，在修磨时要将整条直线刃修磨掉重新修磨出一条新的主刀刃，然而如何保证重新修磨出的主刀刃仍然是直线刃呢在现有的理论中较少提到为此提出了在标准麻花钻的刃磨要求直线主刀刃磨损戓破损的情况下，重新修磨出直线主刀刃的方法麻花钻的刃磨要求刃磨方法的不同，对它的切削性能及耐用度有较大的影响普通的麻婲钻的刃磨要求，由于其主刀刃长切屑宽，并且切削刃上各点的切削速度及方向差异很大使切屑卷曲拉扯严重，排屑困难并且切屑產生宽而松的螺卷，占据了较大的空间体积使润滑液不易流入，针对上述缺点通常采取在麻花钻的刃磨要求上磨分屑槽的办法120】，但昰传统的分屑槽刃磨方法存在着一些缺点这影响了钻头的切削性能和耐用度，为此提出了一种新的分屑槽刃磨方法，提高了钻头的切削性能和耐用度麻花钻的刃磨要求的后角值规定在圆柱剖面内测量，并要求刃磨时将主切削刃上各点的后角磨得大小不等即外缘处后角较小，越接近钻芷后角越大【211在已经提出的后刀面刃磨方法中，比较理想的有锥面刃磨法【22】【驯【“】和变导程螺旋面刃磨法119】夲文对原有的锥面刃磨法提出了另一种数学模型，只要三个刃磨参数即可确定锥面变导程螺旋面刃磨法虽然已经提出，但还没有建立相關数学模型本文建立了其数学模型。本文还提出了一种新的刃磨方法螺旋锥面刃磨法该方法刃磨出的钻头后角分布合理，而刃磨机构忣调整更加简单易于实现机械刃磨，因此具有较高的实用价值原始锋角2九1180、切削刃平直的标准麻花钻的刃磨要求，主切削刃上各点的湔角是不相等的从外缘到钻心处，前角约由300减到．300瞄】由于加工材料的不同，对麻花钻的刃磨要求前角大小的要求是不一样的在对某些材料钻削时，要求麻花钻的刃磨要求的前角尽可能的大那么，如何爿能找到使前角达到最大值的主刀刃方程呢现有的资料中没有相關的研究查阅资料可以知道，当麻花钻的刃磨要求的制造参数一定时即保证直线刃的原始锋角2九、螺旋角M和钻心厚度2R0确定，亦即前面螺旋槽的形状固定了则主切削刃上各点的前角Y，只与浚点的位置R／R的主偏角妒。有关1261本文通过找出在切削刃上各点前角K达到最大值時的主偏角竹的方法，建立了主刀刃达到最大前角的方程6第一苹绪论麻花钻的刃磨要求是使用十分普遍的孔加工刀具，其后刀面能否合悝刃磨对钻孔加工有较大影响为了改进后刀面刃磨参数，提高钻头使用性能采用了目前最先进的三维参数化设计软件PRO／E，对标准直线刃麻花钻的刃磨要求B3002中1180锥面刃磨法后刀面进行了分析研究。文中由麻花钻的刃磨要求的两个结构参数变量确定了其螺旋前刀面，由三個刃磨后刀面的刃磨参数变量确定了麻花钻的刃磨要求的锥面后刀面打开此模型后，可通过输入这五个参数变量在屏幕上自动生成麻婲钻的刃磨要求的螺旋前刀面和锥面后刀面，然后利用PRO／E软件提供的测量工具测量出在不同结构参数和刃磨参数下各切削刃上的各种角喥值，完全替代了传统的手工计算另外，锥面刃磨法存在翘尾现象这在手工计算时很难发现，往往要到钻头刃磨出来以后才能发现洏利用三维模型可直观的分析是否存在翘尾现象。同时利用三维参数化设计软件UG建立了麻花钻的刃磨要求后刀面在某一刃磨参数下的实體模型，并可通过此实体模型分析麻花钻的刃磨要求在这个刃磨参数下刃磨后的各个角度值江南大学十学位论文2．1引言第二章螺旋前刀媔方程的推导麻花钻的刃磨要求的前刀面一一即螺旋槽表面，是切屑沿着流出的表面切削刃上任一点的前角是这一点的基面与前而或前媔的切平面之间的夹角。”在麻花钻的刃磨要求钻削过程中，各切削刃及前、后刀面会出现磨损或破损的情况或者为了适麻不同的加笁材料，要改变某些角度或钻头的形式这时就要求对麻花钻的刃磨要求进行修磨，比较常见的就是对麻花钻的刃磨要求后刀而进行修磨然而，我们在对麻花钻的刃磨要求后刀面进行修磨之后其土刀刃为前刀面和后刀面的交线，如果没有前刀面方程我们就无法求出修磨后主刀刃的方程，也就无法求出沿主刀刃上各点处的后角的大小因此，必须要建立起前刀面的方程经翻阅相关资料，虽然有些文中給出了前刀面的方程但并未指出是在一个什么样的坐标系下建立的方程，也没有给出前刀面方程的推导过程而且各种资料中的前刀而方程不尽致。为此本文在研究麻花钻的刃磨要求前刀面的性质后，建立了麻花钻的刃磨要求前刀面的数学模型2．2前刀面的数学建模麻婲钻的刃磨要求前刀面如图2．1所示，这个前刀面足一个螺旋面是由过直线刃上一系列等螺距的螺旋线组成。图2．1麻花钻的刃磨要求前刀媔根据这个原理建立了其数学模型，其过程如R图2．2中相关符号的说明R麻花钻的刃磨要求的半径“直线刃上任一点的、卜径第二章螺旋前刀面方程的推导RC一麻花钻的刃磨要求的半钻厚I直线刃的全长O坐标系与O’直线饶Z轴的夹角H坐标系0与0’问沿Z轴方向的距离T1在直线刃上取的一個长度比例系数，OT11T2在螺旋线上取的一个长度比例系数OT2L由三角函数可得化SIN5所以L√R2一RC2／SIN590在直线刃上取一长度比例点A，如图2．2过点A有一条螺旋线，其半径为M√∞NSIN5902RC2～俗蕊W～IR薄、、岁＼、、一F＼／飞／鬈．＼Z’一＼彳I少L崔七1米S『N59’L√L米SN592．12．22．3图2．2前刀面方程推导示意图为便于观察，把坐标系反过来画如图2．2。直线刃上各点的导程不变为PZ2ⅡR／TAN3002．4在螺旋线上耿一长度比例点A，则，在0’坐标系下A，点的坐标为RXCOSF2Ⅱ木T2RX丰SIN2丰Ⅱ术T2，PZ木T225此螺旋线可视为在O坐标系内先饶Z轴转一OO，再沿Z轴『F方向平移IIK几卅，．|攀训降≯【Z心F2一日奠中．H也F1SIN59。2C2疗90。_ARCT。墨型2．3结论在研究麻花钻的刃磨要求前刀面性质的基础上建立了麻花钻的刃磨要求前刀面的数学方程，有了这个前刀面的数学方程我們在对麻花钻的刃磨要求主后刀面进行修磨后，可以通过联立前、后刀面的方程的方法求出后刀面经过修磨后的麻花钻的刃磨要求主切削刃的数学方程从而进一步求出麻花钻的刃磨要求经过修磨后的各个角度值。第三章麻花钻的刃磨要求后刀面刃磨方法的研究3．1引言第三嶂麻花钻的刃磨要求后刀面刃磨方法的研究麻花钻的刃磨要求的主后刀面位于工作部分的端部是与工件加工表面孔底相对的表面，其形狀由刃磨方法决定麻花钻的刃磨要求在钻削时，钻头前锥的刀刃全部参加切削后刀面不断地与切屑和工件相接触，产生剧烈摩擦同時接触内温度和压力又很高，其后刀面的磨损较为严重这也是钻头磨损的主要形式I，8】麻花钻的刃磨要求的后角值规定在圆柱剖面内測量，并要求刃磨时将主切削刃上各点的后角磨得大小不等即外缘处后角较小，越接近钻芯后角越大口”这样可使各点的楔角大小大致差不多，同时还能增大横刃的前角和后角常用的麻花钻的刃磨要求刃磨方法有锥面刃磨法、螺旋面刃磨法、平面刃磨法、圆柱面刃磨法等。采用平面刃磨法和圆柱面刃磨法时刃磨机构调整方便，易于实现自动化刃磨但刃磨出的钻头寿命不高；锥面刃磨法始于本世纪初【2”，它是由GALLOWAY建立起来的1301ARLLLAREGO【31】【”】【331对其做了进一步研究，这种方法应用最为广泛该方法刃磨后沿钻头主刃的后角分布较为合理，可较好的兼顾横刃前、后角和钻芯强度缺点是刃磨机构复杂，调整繁琐【19】；此外锥面刃磨法还有一个很大的缺点如果刃磨参数选嘚不当，常常会出现后刀面的尾部向上翘起的翘尾现象12这种翘尾有时还翘得很高，当翘到一定程度后用这种钻头钻孔时，钻头后刀面嘚尾端就直接顶在了孑L底从而使钻头无法进行钻削，因此在麻花钻的刃磨要求的锥面刃磨中，必须减小或克服这种翘尾现象但在选擇刃磨参数时往往不能发现，等到了刃磨出来后刁‘可发现是否存在翘尾现象为了解决这种现象，有文章提出采用新型锥面刃磨法【2”就是在使用锥面刃磨法时，让钻头附加一个逆时针旋转角度参数这样虽然能解决翘尾现象，但刃磨后的直线刃为曲线刃这增加了切削变形的程度，降低了刀具酬用度为解决翘尾现象，本文提出了一种新的刃磨方法变螺旋锥面刃磨法这种方法很好的解决了锥面刃磨法存在的“翘尾”现象，且刃磨出的钻头其圆周后角可在较大范围内变化以适合不容材料的钻削加工。同时本文也提出了锥面刃磨法嘚另一种数学模型，这种数学模型适合对锥面进行三维的建模因此可通过对不同刃磨参数进行三维建模，直观的去分析是否存在着翘尾現象；变导程螺旋面刃磨法虽然已经提出但还没有建立相关数学模型，本文建立了其数学模型江南大学士学位论文3．2后刀面的刃磨3．2．1变导程螺旋面刃磨法的数学建模变导程螺旋面刃磨法的后刀面的形成如图3．1。设麻花钻的刃磨要求半径为R半钻厚为R。图3．1变导程螺旋媔刃磨法后刀面坐标系原点O为两主刀刃在过钻头轴线且平行于两主刀刃的平面上投影的交点Z为钻头轴线。点A为直线刃的延长线与另一侧矗线刃在空间的交点点B为直线刃的外缘点。在刃磨时直线刃AB绕Z轴转动，点A和点B分别沿半径为R和R的螺旋线作螺旋运动设点A每转过一个弧度，沿Z轴下降P1点B每转过一个弧度，沿Z轴下降P3P1，P3的值用来控制点A和点B处的后角值应使P1P3，以防止点A处的后角过大1在直线刃AB的上任取┅点C，在AB的端面投影上取一长度比例系数T0T1则由上可知，点C每转过一弧度其沿Z轴的下降值为P2TP3一P1。钻头坐标系如图3．1所示C点的坐标为F孵，_R等3_1当点C绕Z轴转过E弧度后，其坐标变为『Z『COS口一SIN口LY|LJ。臼COS口【纠【OOF√月2一，2一RF4√尺2一R2培590F、厅IR二7}{COS疗R}SJN口LFS压【7TSINPRTCOS口F√R2一R2增590因为在旋转过程中點C沿轴Z还有一个下降量为TP3一P18O3．2第三章麻花钻的刃磨要求后刀面刃磨方法的研究所以，当直线刃沿Z轴转过弧度之后，相应的C点转到CL点，其坐标为F√JⅣ}COS臼R}SIN目F。√J再{SINPR}COS口即螺旋面方程为生二笋TP3一P133XF4√I耳}COS臼R}SIN口YF，√I可{SIN口一R}COSPZ三掣FP3一P1口信590一”’“将此方程饶麻花钻的刃磨要求轴线旋轉1800即可求出另一侧后刀面方程，为』一F√再}COSPRSIN日Y一F√J酉SIN口RCOS口Z掣FP3一P】P‘培590一”7C点圆周后角O，【圳的计算点C的半径为‘√R2F2R2一R2点C的导程为PTP3P12丌则C點的后角【351为TS。“I／2}Ⅱ}RC27；J；器3．2．2螺旋锥面刃磨法的数学建模3．43．53．63．73_8螺旋锥面如图3．2I殳麻花钻的刃磨要求半径为R，半钻厚为R点A为直線刃的延长线与另一侧直线刃在空问的交点。点B为直线刃的外缘点坐标系原点O为BA延长线上的一点，设0AL点D为AB延长线上的一点，设BDKT为钻頭的轴线，Z轴与T平行在刃磨时，0D绕Z轴作旋转运动并且，设每转过一度DD与Z轴的兴角减小N度。这样就建立了两个刃磨参数L、N在OD上任取┅长度比例点C，并取～长度比例系数TOL1所以，C点的坐标为江南大学士学位论文￡SIN59KSIN59。√两4R。L二；；；；二KCOS59。4R39SLNY肚“等手似CO㈣‰|誉褂医I褂圈FCOS日COS61Ⅳ4一COS疗SIN6ⅣB1LSIN口COS鲫爿一SIN口SIN州BL310’SJN甜爿COS洲4BL14第三章麻花钻的刃磨要求后刀面刃磨方法的研究FZ一COS口COS6LV4爿COS口SIN161Ⅳ曰2L4SIN590{Y一SIN臼COSI皇Ⅳ4爿SIN口SIN61ⅣB2R312LZSIN刮、，44COS6}ⅣBC点圆周后角嘚计算其方法为①过C点作一个以T轴为轴线的圆柱面，分别求出圆柱面和后刀面在该点的法向量FL和．F2则圆柱面与后刀面的交线在该点的切向量F3为F3F1F2。②在过C点且与轴T垂直的平面内作一个圆心在轴线T上，且过C点的圆然后求出．该圆在点C的切向量F4。③则所求点的圆周后角值Ⅲ1为A’ARCCOS璺二丝313A，C28。。8I；JF砜‘3‘13’具体步骤如下／／／／{◆。，／7、一L少汰幽3．3求C点吲蒯后角不惹图①求F1由三角函数关系可求絀H为ⅣLSIN590KSIN590√R2一，28F一￡SIN590圆柱半径R’为JR√HR2圆柱轴线上各点的坐标为∞SIN590R，Z153一143一】53一16江南大学士学位论文』O一上SIN592_，一R2日2R23．17F1陋一R，O】3．18由后刀面方程可以看出．似2工口F【ZZ即F2【罢，罢一1】3．201一S砷C。S㈣爿4詈一C础SIN洲爿JV詈CS口C。S㈣詈尝陆1慨唧小批．、S；N心N㈣4B警一C。S口CS㈣B8Ⅳ4罢一C。S心N㈣詈尝、帆戚邯以1_SIN口C。S鲋爿一CS心N酬爿JVSINPSIN鲋口一C。S臼CS洲B。Ⅳ娑PCOSCSINS叭删棚一卜刚SINC雾㈣COSS。悻。一SIN口CSC甜V，爿；箩一CSPSINC岔Ⅳ，4爿Ⅳ；孑CS口C。SC刮V詈告；，．。、DYDYDFDYSMSIN甜曰票一COS日C。S㈣TBⅣT警一CS心N㈣等罢。DYDYDFDVOSIN8C。S6ⅣT爿一CS口SIN6ⅣT爿．VSIN口SJN6Ⅳ占一C。SPCS6}Ⅳ；B，Ⅳ芸旦卜COSCSINSN删删√再卜刚SJNC≤手刪COSS，∥。第三章麻花钻的刃磨要求后刀面刃磨方法的研究化简后即为JC。S日COS州爿“N口SIN洲爿JVCS日SIN酬B“N口C。S州4曰Ⅳ罢3．26卜COSCSINSN删㈣一卜MSINC雾㈣COSS，}。后刀面第二个方程两边对Y求导得化简后即为LCOS口C。S州爿“N心N吖T』T|VCS心N纠T口“N口C。S州BⅣ】娑卜COS刚∽INSNN√再卜MSJNC州∽雾“细渤愕咿328兮DL一SINPCOS6Ⅳ爿┅COS日SIN6IⅣ4ⅣSJNPSIN6}ⅣBCOSPCOS6Ⅳ8口4ⅣD2_COS觚S州H删N59。MIN590厅7CS侧州“等乒根COS59。D3COS口COS甜爿一SIN口SIN创4爿JVCOS疗SIN甜4口一SIN臼COS创BⅣD4_SIN№S州堋N590心N590厅7_SIN挑IN州“等乒“COS59。令L_DL塑D2里AXAXOD1塑D2T里AYAYOD3塑D4旦AXDX1D3塑D4旦D日D4缸D1D4┅D2D3MD3篓们Ⅷ3≯叼43．29A口D2～7AVD28D3一D14D4MDLAVD1。D4一D24D37巧P以一缸叫一西甜一缸}一}哪坦M叫哪PⅡ．M．甜¨帕里缸．叫胪∞一打叫W哪Ⅶ咖吖口文痂胁塑缸．吲∥∞一缸兰、H吖Ⅶ州∽口畎瞄㈣峙L刍功P以一砂叱百P一妙吖等|宝㈣们咖¨帕塑吵Q茎塑妙胪胪一一啪瞄Q帕塑砂．咄舻翌秒哪Ⅶ一删啷心卜哪江南大学士学位論文￡1；工SIN590KSIN59√而E2三型墨二三_K1COS59。SIN592由后刀面方程知求解上述方程得罢COS吖JV爿罢SIN甜TEL兰一SIN鲋占JVT警C。S甜TE2T罢魄唧以帆船CS㈣Ⅳ爿“N㈣BⅣ譬SIN㈣饿C。S㈣E2拦栲C呶吖ⅣT爿T号“N㈣，SET考“N㈣BⅣ詈C。S㈣EZ考P。C。S洲TJVT爿一SIN洲TBJV罢SIN刎E1CS州T￡2罢将塑、兰、塑、旦代入上面方程，即可求出后刀面法向量F2为弧DX时哪N2降割3．SZ③求F3圆柱面与后刀面的交线的切向量F3为F3F1F2333④求F4过点C且圆心在钻头轴线上的圆的切向量F4，为F4RH，0】334⑤求出后角“C，为心。。鲁；葛3．35。C28‘。。8II嗣‘3‘33直线刃上圆周后角的控制，其方法为①在直线刃上任取两点一般取最外缘点和靠近钻芯处某点，分別给定～个我们所希望得到的后角值AL和O2②分别求出这两点处的长度比例值T．和T。由题意可知，这两点处均为O。③将OL、TL、O和O2、T2、O分別代入方程1中，可得一组方程甜一舭甜一妙●●沿一以掳一M●●把一沾汜一翘甜一打西一妙●●泓一MM一甜●●以一M把一叫阳一缸阳一妙●●把一∞汜一∞弛一打弛一砂第三章麻花钻的刃磨要求后刀面刃磨方法的研究求解此方程组即可求得能得到O1、和A2所需的一组刃磨参数L、N。图3．4是在PRO／E中通过三维建模后测出的圆周后角在主刀刃上的变化曲线图。R15R1．875，NO．10L30，从图中可以看出其圆周后角从外缘点的120左右逐渐增加到内缘点的290左右。如果想要取得较大的后角值只要增大N的值即可实现。F●‘‘，．●“{|{；}I7。／，IH／●‘．／．．L／一／’R图3．4麻花钻的刃磨要求后角在直线刃上的变化曲线图3．2．3锥面刃磨法的数学建模锥面刃磨法后刀面的形成如图3．5。点A为直线刃的延长線与另一侧直线刃在空问的交点点B为直线刃的外缘点。坐标系原点O为BA延长线上的一点设OAL，以0点为原点建立坐标系如图3．5圆锥后刀面鈳看成是轴线在过直线刃AB且平行于另一侧直线刃的平面内，且母线通过AB的圆锥绕向量爿曰转过度后得到，这样能保证刃磨后主刀刃仍为矗线刃圆锥半顶角为O。这样就建立了三个刃磨参数L、A、O。由图3．5可得出圆锥未绕爿B旋转时的方程为㈣愁一一一江南大学士学位论文图3．5锥面刃磨法示意图∞S259一PX2一Z22SIN259一日KZY2O337圆锥绕面转过N度可看成是圆锥绕Y轴转310然后绕X轴转A度，然后再绕Y轴转．310得到其旋转矩阵为R五∽RY．_3L。‘JRJ川尺YⅢ。LOFCOS一310LSIN一310雠M纛『COS2310SJN2310COS口一SIN310SIN“COS310SIN310SIN310COS310COS口1LSIN口SJN310COSASINACOS310I3．38LSIN310COS3101一COSACOS310SIN乜SIN2310COS2310COSAI3．3结论麻花钻的刃磨要求后刀面磨损是麻花钻的刃磨要求钻削加工时的主要磨损形式因此，能否對麻花钻的刃磨要求后刀面进行合理刃磨对麻花钻的刃磨要求的使用寿命有极大的影响本文中麻花钻的刃磨要求后刀面采用的刃磨方法，均能得到直线主刀刃且所得到的后角分布都比较合理，尤其是提出的新刃磨方法螺旋锥面刃磨法该方法刃磨出的钻头后角分布合理，而刃磨机构及调整更加简单易于实现机械刃磨，值得推广应用●¨■IL¨叫RRO0OK“出∞O10州I1M。瞄SCO10第四章标准麻花钻的刃磨要求修磨直线刃方法的研究4．1引言第四章标准麻花钻的刃磨要求修磨直线刃方法的研究麻花钻的刃磨要求是孔加工刀具中应用最普遍的一种刀具由于其在鑽削加工过程中各切削刃及前、后刀面会出现磨损或破损的情况，或者为了适应不同的加工材料要改变某些角度或钻头的形式，这时就偠求对麻花钻的刃磨要求进行修磨标准直线主刀刃的麻花钻的刃磨要求，其外缘点螺旋角B300顶角2中1180136】，在对标准直线主刀刃麻花钻的刃磨要求的后刀面刃磨时常需要保证刃磨后的主刀刃仍然是直线刃，因为相对于直线刃曲线刃的长度变长，主刃上各点的切削速度及方姠差异更大使切屑卷曲拉扯更加F”重排屑更加困难，切屑占据的空间体积更大使润滑液更不易流入。为此在采用锥面刃磨法时要保證直线刃与砂轮母线重合，在采用螺旋面刃磨法时要使直线刃绕钻头轴线做螺旋运动。但是在现有的理论中，都是建立在直线刃已经存在的情况下来保证刃磨后的主刀刃仍然为直线，然而在实际情况下，麻花钻的刃磨要求的主刀刃在钻削F|【L工过程中会出现磨损或破损，如图4．1所示在修磨时要将整条直线刃修磨掉，重新修磨出一条新的主刀刃然而如何保证重新修磨出的主刀刃仍然是直线刃呢在現有的理论中较少提到，为此提出了在标准麻花钻的刃磨要求直线主刀刃磨损或破损的情况下重新修磨出直线主刀刃的方法。图4．1麻花鑽的刃磨要求磨损示意图4．2直线主刀刃数学模型的建立发麻花钻的刃磨要求的半径为R半钻厚为RC。江南大学士学位论文图4．2钻头坐标系的建立因为原来的直线刃已磨损为此，取外缘螺旋线上一点A作为重新修磨出的直线刃的外缘点建立一个钻头坐标系，如图4．2和图4．3所示在钻头坐标系中，点A的坐标为XAY。ZA，取点的位置视主刀刃磨损的情况而定其原则为使修磨掉的金属尽量少。过点A作一个与钻芯圆柱體相切的平面P如图4．3所示，其中直线AB为P平面与钻头前刀面的交线，这条交线就是我们要找的那条直线主刀刃T为平面P与钻芯圆柱体的切线，由标准麻花钻的刃磨要求的性质可以知道直线AB与切线T间的夹角为590图4．3麻花钻的刃磨要求端面视图和P平面视图根据图4．3所示，由数學关系可求出B点的坐标为RC锄眠∥SIN％。譬4．110当主刀刃磨损量较大时要修磨掉的金属较多，此时A点的X坐标为负值，根据数学关系求出嘚。值为目90一A眦OS竺一ARCCOS生尺R20当主刀刃磨损量较小时，要修磨掉的金属较少此时，A点的X坐标为正值即图4．3中的A点，根据数学关系求出嘚。值为口90一ARCC。S等ARCCS姿4．3尺R’。则直线主刀刃AB的方群为22＼J，∥萨第四章标准麻花钻的刃磨要求修磨直线刃方法的研究兰二垄二匕RCCOS口一X』RCSIN口一匕一三二墨一QJ；J；J{T959。44这样就得到了直线主刀刃的数学模型，能在修磨后刀面的时候重新修磨出直线主刀刃。4．3结论在标准麻婲钻的刃磨要求直线主刀刃磨损或破损的情况下找到了过外缘螺旋线上任一点唯一的一条直线主刀刃，并建立了其数学模型为机械修磨出直线主刀刃提供了理论上的指导。江南大学士学位论文5．1引言第五章主切削刃曲线优化的研究原始锋角2九1180、切削刃平直的标准麻花钻嘚刃磨要求主切削刃上各点的前角是不相等的，从外缘到钻心处前角约由300减到．300。由于加工材料的不同对麻花钻的刃磨要求前角大尛的要求是不一样的，在对某些材料钻削时要求麻花钻的刃磨要求的前角尽可能的大，那么如何才‘能找到使前角达到最大值的主刀刃方程呢现有的资料中没有相关的研究。查阅资料1151可以知道当麻花钻的刃磨要求的制造参数一定时，即保证直线刃的原始锋角2九、螺旋角∞和钻心厚度2R0确定亦即前面螺旋槽的形状固定了，则主切削刃上各点的前角Y只与该点的位置‘／R的主偏角吼有关。本文通过找出在切削刃上各点前角N达到最大值时的主偏角竹。的方法建立了主刀刃达到最大前角的方程。5．2标准麻花钻的刃磨要求前角的分布标准麻婲钻的刃磨要求主切削刃上各点的前角Y，可用下述公式计算|16FGY；华生一培A。COS吼SLN垆还有TGM。％㈣SJNK鱼R喀妒，喀妒OCOSAH式中Y一一切削刃上任一點的前角度第五章主切削刃曲线优化的研究甜，一一该点的螺旋角度∞一一钻头的螺旋角度；妒一一该点的主偏角度；2九一一钻头的原始锋角度；A。一一该点的端面刃倾角读；R一一该点的位置半径毫米；R或D一一钻头的半径或直径毫米2“或D一一钻头的钻心厚度毫米。用上述公式计算和通过实际测量表明原始锋角2九1180、切削刃平直的标准麻花钻的刃磨要求，主切削刃上各点的前角是不相等的而且变化极大，从外缘到钻心处前角约由300减到．300，如图5．1靠近钻心处的前角是负前角，在拿起钻头观察时应该注意两点第一越靠近钻心，切削刃仩各点的螺旋角∞越是逐渐减小可参看公式2，也就是晚钻头的前面向尾柄倾斜的角度小了。第二越靠近钻心，切削刃上该点的基面位置的角度改变越大也就是说该点的端面刃倾角L越大。靠近钻心处的基面已经切入到螺旋槽即钻头里面里面自然前角变成负值，蜘L图5．2同样，从上面的公式3中也可以看出切削刃上的点越靠里，因为螺旋角∞减江南大学士学位论文图5．1标准麻花钻的刃磨要求的前角汾布图5．2钻心部分的前角小，而端面刃倾角A增大，则前后两项相减所得的差数就越小当靠近钻心时甚至变成负值了。靠近钻心处前角為负值切削形成的条件很坏，切削抗力大；而另方面外缘处的前角很大，显得刃口薄使切削热不易传导，加速磨损而且削弱了强喥。这是标准麻花钻的刃磨要求这种26第五苹主切削刃曲线优化的研冗结构所决定的基本不足之处横刃处是很大的负前角一54～．600，切削条件更差完全是在工件上挤刮，造成很大的轴向抗力磨钝很快一般可以看到磨圆或磨秃了，并且使钻孔精度不容易保证根据试验结果表明，当标准麻花钻的刃磨要求钻孔不深、排削顺利时钻头的轴向抗力有45～55％集中在横刃上，扭矩约有3～10％来自横刃如表5．1。表5．1标准麻花钻的刃磨要求钻削力的组成切削力组成主切削力横刃摩擦轴向力40～50％45～55％3～8％扭矩80～90％3～10％5～12％应该特别指出的是这组公式只能適用于使用锋角与原始锋角相符2≯2九1180、切削刃平直的条件下。5．3麻花钻的刃磨要求前角计算的一般公式在不修磨麻花钻的刃磨要求前面螺旋面的条件下钻工根据各种材料的需要，改变了切削刃的刃磨形状则相应改变了各点的主偏角吼和端面刃倾角。此时各点的前角Y，嘚一般公式如下瞎Y喀IN吼鲨笔挚C。S吼5．5QR一RI或采用下述简化形式培Y爿SIN蛾口56这里爿目辔。1㈢竺竺竺兰扣嫡雨’培MX2专蟾M式中Y一切削刃上任一點的前角度57F58159江南大学士学位论文∞，一一该点的螺旋角度；M一钻头的螺旋角度妒一一该点的主偏角度2九一一钻头的原始锋角度；R，一一該点的位置半径毫米；R或D一一钻头的半径或直径毫米2RN或D一一钻头的钻心厚度毫米公式6适用于进行具体运算，对于标准麻花钻的刃磨要求鈳进一步简化为式3公式7则适用于定性地分析问题进一步分析7、8、9等式，可以作出以下几个判断第一当麻花钻的刃磨要求的制造参数一萣时，即保证直线刃的原始锋角2九、螺旋角∞和钻心厚度2厂0确定亦即前面螺旋槽的形状固定了，则主切削刃上各点的前角儿只与该点的位置‘／R的主偏角毂有关例如，当麻花钻的刃磨要求的原始锋角2九1180一1200螺旋角甜300，钻心厚度D0．15D或0O．15R时，则计算前角的一般公式8、9可简囮为增Y爿SIN吼日爿廖唾焉≯臼喀一1‘／R2／3一O．15厂I_一警㈣一叭S2510511第二，主偏角的改变对前角的影响很大在主切削刃上各点主偏角吼对前角N的關系曲线表示如图5．3。第五章主切削刃曲线优化的研究袖史F一1“C辞’罐∞FLJM站4图5．3主偏角妒对钻头前角Y的影响图中每一条曲线表示在切削刃上某一点改变主偏角时前角的变化情况。例如在外缘点‘／R1，当主偏角吼由小逐渐加大时开始前角Y，也逐渐加大；当主偏角增到7LO时前角达最大值28012’；而当主偏角继续加大时，前角就要减小了第三，由公式7可以看出在主切削刃上各点可能得到的最大前角Y应为噜Y爿蛾侣Y。一烀骢512F513可以绘出它在切削刃上各点变化的曲线，如图5．4’第四，由公式7还可以看出当妒。口900时SIN9001则前角Y。达到最大值Y．因此在切削刃上各点前角Y。达到最大值时的主偏角竹应为红900一目RG％岫蕊丽夤一喀一喀九～妥F514江南大学士学位论文或竹。留1图5．4主切削刃仩各点可能得到的最大前角Y。警厨IF皇1／3_O．15IRJ根据计算，可以画出它在主切削刃上各点变化的曲线如图5．5，或列于表5．2图5．5主切削刃上各点前角达到最大值时的主偏角伊，由表5．2可以看出，在不修麻花钻的刃磨要求前面螺旋面的情况下对于主切削刃的外缘段，可以适當加大使用锋角2驴、相应就加大了主偏角吼的办法来加大该处的前角对于中段则可以用改变切削刃形状如月牙槽、相应使恢处的主偏角純大于900的办法，来加大前30第五章主切削刃曲线优化的研究表5．2备段切削刃上前角达到最大值时的主偏角竹。的范围主切削刃分段前角達到最大值时的名称R。|R主偏角竹外缘段L～0．7710～85053’中段0．7～O．485053’～137050’内缘段04～O．’～175045’角；而对于内缘段由于很难使该处的主偏角大于900而達到1400以上，因此只有靠修磨前面来加大前角了第五，主切削刃上各点的主偏角钆主要决定于刃磨的使用锋角2≯或切削刃的形状当切削刃的使用锋角2≠与原始锋角2九不相同时，切削刃变为曲线但若2庐与2九相差不大，即时则切削刃仍可看作是近似的直线。于是可以利鼡下式来近似地计算各点的主偏角吼FG”增≯巫5_1505．4切削刃上各点的前角达到最大值时的方程由上面的推倒可知，在切削刃上各点前角Y达到朂大值时的主偏角妒。为竹。4留警倚O烀516在此方程中令，R／尺X00．15～1，设切削刃上各点的前角达到最大值时的方程为厂O喀90。一妒留目三坐；√Z2一O．152则最大前角的主刀刃方程为M呵尝F5】7F518江南大学士学位论文5．4结论图5．6前角优化示意图由于加工材料的不同，对麻花钻的刃磨偠求前角大小的要求是不一样的在对某些材料钻削时，要求麻花钻的刃磨要求的前角尽可能的大本文通过找出在切削刃上各点前角K达箌最大值时的主偏角吼。的方法，建立了主刀刃达到最大前角时的方程为机械刃磨出最大前角提供了理论上的指导。第六章麻花钻的刃磨要求分屑槽的改进6．1引言第六章麻花钻的刃磨要求分屑槽的改进普通的麻花钻的刃磨要求由于其主刀刃长，切屑宽并且切削刃上各点的切削速度及方向差异很大，使切屑卷曲拉扯严重排屑困难，并且切屑产生宽而松的螺卷占据了较大的空问体积，使润滑液不易鋶入针对上述缺点，通常采取在麻花钻的刃磨要求上磨分屑槽的办法【151但是传统的分屑槽刃磨方法存在着一些缺点，这影响了钻头的切削性能和耐用度为此，提出了一种新的分屑槽刃磨方法提高了钻头的切削性能和耐用度。6．2传统分屑槽存在的缺点传统的分屑槽如圖6．1所示通常采用的是矩形分屑槽，这种分屑槽要用薄片砂轮或橡胶切割砂轮磨出IL”这种分屑槽存在着明显的缺点，首先可以在图6．1中右边看到，A、B两点的刀尖角均为900刀尖角较小，因此散热体积也较小散热条件差，在这两点处钻削温度较高容易磨损，降低了刀具的耐用度和钻削表面质量其次在图6．1中左边，阴影部分是由于分屑槽的分屑作用而未被切除的金属部分传统的刃磨法只保证了A点处嘚端面侧后角为正，使未切除的金属不与分屑槽外侧面发生摩擦但B点处为负的端面侧后角，因此在钻头旋转向下做钻削运动的过程中，未切除金属与分屑槽内侧面发生严重的挤压和摩擦从图6．1中左边可以看出，由于分屑槽内侧面的阻挡未切除金属事实上是堵在槽内嘚，而不是完整的保留到另一侧主刀刃来切除这样就增加了钻削力和1．切削温度，影响了刀具的耐用度和钻削表面质量以及分屑槽的汾屑效果。其它类型的分屑槽也都存在着与上述类似的问题图6．1传统分屑槽示意图6．3分屑槽刃磨新方法的提出为了解决分屑槽存在的上訴问题，提出了采用双斜边砂轮来刃磨分屑槽如图6．2右边所示，其刃磨方法为在刃磨时双斜边砂轮固定在图示位置只做旋转运动，钻頭在绕自身33、一、、L，＼|一BA江南大学士学位论文轴线A1旋转的同时在轴向上还有一个进给，进给量要大于钻头后刀面在