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钻头刃磨知识总汇
钻头刃磨方法总结
刃磨步骤?? ?麻花钻的顶角一般是118°，也可把它当 作120°来看待。刃磨钻头主要掌握几个技 巧： 1、刃口要与砂轮面摆平。 磨钻头前，先要将钻头的主切削刃与砂 轮面放置在一个水平面上，也就是说，保 证刃口接触砂轮面时，整个刃都要磨到。 这是钻头与砂轮相对位置的第一步，位置 摆好再慢慢往砂轮面上靠。2? ?2、钻头轴线要与砂轮面斜出60°的角度。 这个角度就是钻头的锋角，此时的角度不对， 将直接影响钻头顶角的大小及主切削刃的形状和 横刃斜角。这里是指钻头轴心线与砂轮表面之间 的位置关系，取60°就行，这个角度一般比较能 看得准。这里要注意钻头刃磨前相对的水平位置 和角度位置，二者要统筹兼顾，不要为了摆平刃 口而忽略了摆好度角，或为了摆好角度而忽略了 摆平刃口。3? ?3、由刃口往后磨后面。 刃口接触砂轮后，要从主切削刃往后面磨，也 就是从钻头的刃口先开始接触砂轮，而后沿着整 个后刀面缓慢往下磨。钻头切入时可轻轻接触砂 轮，先进行较少量的刃磨，并注意观察火花的均 匀性，及时调整手上压力大小，还要注意钻头的 冷却，不能让其磨过火，造成刃口变色，而至刃 口退火。发现刃口温度高时，要及时将钻头冷却。4? ?4、钻头的刃口要上下摆动，钻头尾部不能起翘。 这是一个标准的钻头磨削动作，主切削刃在砂 轮上要上下摆动，也就是握钻头前部的手要均匀 地将钻头在砂轮面上上下摆动。而握柄部的手却 不能摆动，还要防止后柄往上翘，即钻头的尾部 不能高翘于砂轮水平中心线以上，否则会使刃口 磨钝，无法切削。这是最关键的一步，钻头磨得 好与坏，与此有很大的关系。在磨得差不多时， 要从刃口开始，往后角再轻轻蹭一下，让刃后面 更光洁一些。5? ?5、保证刃尖对轴线，两边对称慢慢修。 一边刃口磨好后，再磨另一边刃口，必须保证 刃口在钻头轴线的中间，两边刃口要对称。有经 验的师傅会对着亮光察看钻尖的对称性，慢慢进 行修磨。钻头切削刃的后角一般为10°-14°，后 角大了，切削刃太薄，钻削时振动厉害，孔口呈 三边或五边形，切屑呈针状；后角小了，钻削时 轴向力很大，不易切入，切削力增加，温升大， 钻头发热严重，甚至无法钻削。后角角度磨的适 合，锋尖对中，两刃对称，钻削时，钻头排屑轻 快，无振动，孔径也不会扩大。6??6、两刃磨好后，对直径大一些的钻头还要注意磨 一下钻头锋尖。 钻头两刃磨好后，两刃锋尖处会有一个平面， 影响钻头的中心定位，需要在刃后面倒一下角， 把刃尖部的平面尽量磨小。方法是将钻头竖起， 对准砂轮的角，在刃后面的根部，对着刃尖倒一 个小槽。这也是钻头定中心和切削轻快的重要一 点。注意在修磨刃尖倒角时，千万不能磨到主切 削刃上，这样会使主切削刃的前角偏大，直接影 响钻孔。其他一些建议? ? ? ??1.将横刃修短一些，但不能修没了。可以减小进给抗 力。 2.利用修短横刃的机会，尽量将横刃处的负前角改善 一下。增大该处的前角可以减小切削力，使钻削轻快。 3.采用较大的变后角。减少摩擦阻力，使钻削轻快。 4.减小顶角。通常手电钻的进给压力不足，适当减小 顶角可以增大切削刃对切削面的正压力，与三角带传 动是一个道理。但太小会影响切削刃的前角角度。 5.孔径和粗糙度要求不严的孔，可以适当保持两刃口 略微不平衡。这样钻出的孔口部的孔径略大，可以减 少刃带和孔壁的摩擦。群钻刃磨?---------------------------------------------------------先要讲一下普通讲麻花钻头，因为在机电制造业 中，大多数工种都离不开它。在诸多刀刃具中， 麻花钻头是品种规格最多〔我国年产麻花钻头近 14亿支〕，应用面最广，使用频度最高的。现在 大家日常都在使用麻花钻头，其实你只使用了它 1/3的能力，还有70%的潜力还没有被发挥出来。 主要原因是：应用者对它的切削刃口还没有学会 科学而合理的刃磨技能。 首先分析一下普通麻花钻头切削刃型的原始形状 及其主要缺陷：1.普通麻花钻头的尖、刃、角及其缺陷：（图2）⑴1尖──钻头中心最高点O。 由于钻头中心O点至外缘A点距离h较高，钻削时难以稳定中心和导向。 ⑵3刃──外刃AB、CA′横刃BC。 切削中，由于两外刃产生的径向分力使钻头晃动，影响孔加工的质量。 此外，加之其横刃钝而长（似一把圆柱体的平口凿子），切削状况恶劣， 产生大量的切削热和60%以上的轴向阻力，钻削效率低。③4角─―外锋角2θ、外刃后角α×2、横刃斜角G。 钻头外锋角2φ锋角出厂标准为118°±2°，该角度数值小，其径向前角 小，阻力也大，钻削中切屑宽而薄，易堵满螺旋沟槽，造成排屑困难和冷 却液难以达到主切削刃。它的几何参数：1+3+4=8图(4)
普通麻花钻前角γ0的分布普通麻花钻主刃上各点的前角γ 0变化极大， 如图3所示，从外缘点到钻芯处，由30°变到-30°。2.麻花钻头习惯的刃磨方式这种双手悬空式的“弧形摆动刃磨法”的弊端，一是刃磨中缺乏稳定性，二是 把大量时间和劳动耗在钻头切削刃的背面。〔见现场操作〕3.麻花钻头的切削效果 ⑴普麻通花钻头切屑的形成在各类刀具切削塑性材料时，最 常见的普通切屑为螺卷状，切屑沿切 削刃口流出，在前刀面上滑行一段后 ，开始变形卷曲并与前刀面分离。 钻孔时，基本的切削功率大部分 消耗在形成切屑和排屑上，它们对钻 削力、钻头耐用度和加工精度都有很 大影响。用麻通花钻钻塑性材料，一 般切屑多为长锥螺卷状。(图4及现场 视频 )⑵切削刃上切削力的分配在钻一般金属材料时，轴向力主要来自横刃，而转矩则主要由主刀刃产生。但应 注意：当钻某些钛合金材料时，由于其弹性恢复量大，从而使钻头刃带与孔壁的磨擦 力矩增加，可占到总力矩的60%左右。切 削 刃表1 普通麻花钻切削刃 上切削力的分配（%）轴向力横 刃主 刃刃 带57%40%3%图5 普通麻花钻切削刃上 切削力的分配（轴向力）切 削 刃表2 普通麻花钻切削刃 上切削力的分配（%）转矩横 刃主 刃刃 带80%8%12%图6 普通麻花钻切削刃上 切削力的分配（转矩）三、基本群钻“群钻”这个词，是上世纪五、六 十年代的技工倪志福创新的，它代表 具有我国机械加工特色的高效钻头刃 型。其最大的特点是：在不改变原有 的条件下，只需在刃磨中改变钻头切 削刃的几何角度，不花钱，就能立竿 见影地提高加工效率3~5倍甚至更高。 当年，我们曾在全国各地推广过，受 到机械加工行业的普遍赞扬，得到国 外同行们的高度重视，在八十年代获 得了联合国世界知识产权组织金质奖 章〔见相片2〕。 八十年代后期，由于受到国内重文凭、 重学历潮流的冲击而逐渐被边缘化， 故今天在工矿厂企、技职院校的技工、 老师多不知“群钻”为何物了。 下面分析一下基本群钻刃型的原始形 状及其优点：1.基本群钻尖、刃、角的分析(1)3尖──钻心O尖、B尖、B′尖。 它也是一个钻心尖O，但在其左右还有两个钻侧尖B和B′。钻心 尖O略高于两侧尖，它在最前面先接触工件，由于其切削性能及强 度都较差，所以当它在对金属层作挤刮之际，两侧尖便很快切入工 件将中心部分金属撕裂、剥开。这时，它除了起着保护钻心的作用 ，还减小了钻削时的轴向阻力，使钻尖与其它刀刃能更快、更顺利 地进行切削。 （2）7刃──外刃AB×2；弧刃BC×2；内刃CD×2；横刃DD′ 由于将普通麻花钻3刃磨成7刃，使整个切削刃的长度增加，因 此，单位长度上的切削力也就减少了。另外，在原来的两条外直刃 上，磨出了两个对称于钻心的弧刃BC，切削中它在底孔形成一道“ 凸圆箍”，起着导向和稳定中心的作用，因此，钻出的孔不易偏斜 ，直线性好（图8）。 （3）11角――外刃后角α×2、弧刃后角αR×2、内刃前角 γτ×2、内刃斜角τ×2、外锋角2θ、内锋角2θ′、横刃斜角Φ。图7 θ12mm基本群钻刃型它的几何参数：3+7+11=21从上述分析可以看出，基本群钻与普通麻花钻头两者尖、刃、角 的总和之比为21∶8。它充分说明群钻在切削过程中的突出优势，因此 ，它也是其它钻型所无法比拟的。 这“三尖、七刃、十一个角”，一定要清楚其所在位置，要记住 其主要作用。图8普通麻花钻头与基本群钻改进对比：1.锋角从118°?140°?增加了轴向前角?改善出屑。 2.切削时在孔的底部形成圆凸箍，提高了孔的加工直线性和稳定性。 3.缩小横刃，减小了轴向切削力。 4.降低了横刃的高度。 5.利于断屑。 6.减小钻心处的负值。 7.增加切削刃的长度。 使用方法要点：二慢一快。2.基本群钻刃型快速刃磨法它是将原来大家习惯的“弧形摆动 刃磨”，改变为“平推移动刃磨”。其 主要优点，一是刃磨时能保持稳定使钻 头刃型的对称性好；二是将钻尖及后背 面的多余部分先去除，使刃磨时间比原 来的习惯磨法至少快2倍。现以?12mm 麻花钻头为例，介绍其刃磨顺序及刃磨 要领：基本群钻刃型的“胡氏”快速刃磨法 以θ12mm高速钢麻花钻头，刃磨成基本 群钻刃型为例，（这种刃型可钻削低、中、 高碳钢；合金钢及耐酸不锈钢（1Cr18Ni9Ti ）等各类黑色和有色金属材料）。四、基本群钻刃型快速刃磨顺序及方法1．磨尖高：要求：从市埸购来的麻花钻头，其外锋角2θ118? ±2? ，将其钻尖高磨至≈H/2。 目的：减少后续的刃磨量和时间。 方法：将钻头轴线稍高于砂轮中心线，然后双手前后平握钻头，使钻尖对着砂轮圆 周面，均匀进刀并作左右移动磨削。将钻尖磨至全高≈H/2时立即入水冷却。2．磨后背：要求：两主后面须对称、均匀，将宽 度磨至全后面≈H′/2。（图12C1） 目的：①减少下一步刃磨量；②增加 钻削中的排屑空间；③使冷却润滑液更 快进入主切削刃。方法：一手指按在砂轮机防护罩某一点上。 将钻头一侧主后面置于砂轮中心高约10mm 的圆周面上。钻头主轴与砂轮切线方向约 呈30? 夹角，然后将钻头压向砂轮，作左右 均匀施力移动磨削。当磨至宽度≈H′/2时， 一手将钻头入水冷却（另一手指原按点不 动），翻转180? 再刃磨另一后背。（图12C2）3．磨外刃：要求：刃磨锋角2θ135? ～140? ，使每条外刃长度≥原长度的12～23同时须产生两后角α≈10?～15? ，两侧角度与刃长对称相等。 目的：外刃每一点的轴向前角增大，钻削时轴向阻力小、排屑快而顺畅。方法：双手前后持稳钻头，将一外刃 高于砂轮中心约10mm的圆周面上， 其中指或食指，按压在砂轮机防护罩 壳某一点上定位，将钻头调整为以下 位置：①钻头主刀刃与砂轮轴线 ≈65? ～70? 夹角；②钻头尾部下倾与 砂轮外圆切线方向呈约10? ～15? ；③ 将钻头主刀刃逆时针方向旋转6? ～10? （使靠近钻尖处外刃上每一点后角α 增大），此时将钻头压向砂轮圆周面， 均匀施力作左右移动磨削。当一外刃 长磨成，微松两手，身体站位与手指 的定位点不变，另一手持钻头旋转 180? ，仍按原位置刃磨另一外刃。4．磨弧刃：要求：每一侧弧刃长度磨至钻头外刃全长度≈L/2，同时产生弧刃后角R约15? 、 横刃斜角G≈50?、内锋角2θ′≈100～120? 、钻尖高h约0.05～0.08mm。（图14C1） 目的：①增加钻头切削刃长度；②钻削时中心稳定，孔的直线性不易偏斜；③ 切屑易变形而折断；④保护钻尖并提高其耐用度方法：磨削点高于砂轮轴线外缘 侧面相交处约10mm。①将钻头 轴线与砂轮外侧面斜偏≈50? ～60? ， 尾部下倾约15? ～20? 并顺时针旋 转8? ～10? ；②一手指按住砂轮防 护罩壳某一点定位；③按此磨削 位置，以钻头轴线方向进给磨削 到位，微松两手，身体站位与手 指的定位点不变，另一手将钻头 翻转180? ，仍在原位刃磨另一弧 刃。两弧刃反复刃磨2次对称后冷 却。（图14C2）5．磨内刃：要求：内刃宽度磨至弧刃全长≈l/2，同时须产生内刃前角γτ、≈C5? ~C10? 、内刃斜角 K≈20? ~30? 、横刃长B≈0.04~0.07mm（图15C1）。 目的：使内刃前角γτ负值减至最小，加之横刃长减短，钻削时轴向力就小得多，从 而给大进给量创造了条件。方法：钻心前刀面磨削点为砂轮 外圆中心与其侧面相交处。①钻 头尾部抬高与砂轮磨削点呈15? ～ 25? 夹角；②左手抓住钻尾，其中 指按在砂轮机上某一点定位，右 手拇指和食指抠住钻头前端两螺 旋沟槽；③在摆出以上位置后， 右手将钻头后面的螺旋槽逐渐靠 上砂轮磨削点，与此同时左手微 松，右手扭住钻头作顺时针方向 缓慢转动刃磨，当磨至近横刃时， 观察砂轮磨削点与钻头前刀面呈 ≈15? ～20? 时，右手将钻心向砂轮 侧面作一直线微量进给，使内刃 斜角τ产生并同时缩短横刃。微松， 将钻头旋转180? ，仍在原位置，按 上述动作刃磨另一侧内刃。在刃 磨的全过程中，身体站位与手指 的定位点不变，6．磨分屑槽 对直径13mm以下的钻头通常都不磨分屑槽，如果需要可采用薄片树脂砂轮 ，在钻头外刃一侧磨一条即可。 磨分屑槽的作用：⑴钻削时可使钻头两外刃所受到的径向力均衡；⑵可将 较宽的切屑分割成窄条状，使钻削轻快，排屑更为顺畅。 对大直径钻头可磨两至多条分屑槽，可直接在普通砂轮机上刃磨。但砂轮 外缘圆角半径要修小，磨槽前要设计好各条槽相互错开的槽距、槽宽和槽深， 避免外刃两侧的分屑槽磨在同一个圆周内。五、刃磨要领 购来的高速钢麻花钻头，都须针对不同的加工材料进行再刃磨。1支θ12mm 普通麻花钻头，将其刃磨成钻不锈钢材料（1Cr18Ni9Ti）的群钻刃型，一般所 需时间不超过1min~2min。在一般中、小型企业中，不可能配备专人或专机来 刃磨钻头的。因此，凡从事机械加工的中、高级技工，都应该学会并熟练撑握 它，这是一门具有中国机械加工特色的高效技能。 1．养成站位和手指定位的习惯。在高速旋转而抖动的砂轮机上，用双手悬 空式刃磨，十有八九的是磨不好钻头的。要以最快的速度磨出合格群钻刃型， 应养成站位和手指定位的刃磨习惯。其主要优点是：①能够保持钻头两侧刃口 磨削位置基本不变，各刃型大致对称、相等；②因砂轮抖动而带来双手的颤动 频率降至最小；③可增大对钻头刃型磨削的进给量，久而久之则达到时间短而 速度快。2．观察钻头刃、角的方法。大多数人对刃磨中的钻头刃型，均习惯平举 齐目，反复观测其刃磨后的刃、角对称度。而较简便的方法，是在刃磨每一 刀刃时，均保持站位和手指定位不变，当各刃口在磨削即将到位时，观测其 与砂轮间接触的火花线。当每侧刃口火花线段一致，钻头各刃型参数都能基 本保持对称和相等，它比目测准而快。 3．新砂轮外缘锐角的修整。新砂轮两侧面与其外圆相交均为90? ，在刃磨钻 头弧刃和内刃时，会造成弧底“清根”而应力集中，在钻头大进给量切削时 ，此处极易出现根裂直至崩刃。因此，刃磨前须用人造金刚石修整笔，对新 砂轮90? 相交处作小圆弧的微量修钝。 4．基本群钻刃型刃磨口诀： 平磨后角出外锋，同时产生：（1）外锋角，（2）外刃后角，（3）磨至 外刃2/3～1/2长度。 6项参数弧刃中；同时产生：（1）弧刃后角，（2）内锋角，（3）横刃斜 角，（4）弧刃宽度，（5）弧刃深度，（6）横刃高度。 还有4项在内刃，同时产生：（1）内刃前角，（2）内刃斜角，（3）内刃 宽度，（4）横刃长度。 刃、角对称站、指功。 刃磨中保持身体的站位及手指定位的习惯。基本群钻的切削效果〔见现场操作视频〕群钻切屑的形状〔相片4〕通过以上普通麻花钻头与 基本群钻切削刃口形状的对 比，大家应该认识到两者的 反差，也这就是为什么要推 广和应用群钻刃磨技能的原 因。 “三尖七刃”是群钻的基 本刃型，由此可派生出其它 刃型，如学会并熟练掌握了 它，就能举一反三地运用到 其它刃型上并有所改进和创 新。相片4六、推荐常用群钻刃型1．钻毛坯扩孔钻头刃型几何 参数（图16、17及表6） 由于毛坯孔壁形状不规则， 端面不平，有硬皮，钻头刃 口容易损坏，钻头的轴线容 易偏斜。（a） （b） 图17 毛坯孔扩孔群钻图16 毛坯扩孔示意图? b?表6 毛坯孔扩孔群钻切削部分的几何参数切削部分形状钻 头 直 径 d尖 高 h圆 弧 半 径 R横 刃 长外 刃 长l外 刃 锋 角 2φ内 刃 锋 角 2φτ横 刃 斜 角内 刃 前 角 γτc内 刃 斜 角 τ外 圆 刃 弧 后 后 角 角 αfc αRc (αc)12(8) 12（mm）（°）30～451.561.5＞45～ 60272＞60～ 80按 扩 孔 余 量 决 定30120 14065－ 153510(6)10408(4)8附 注2.552.5参数按直径范围的中间值来定，允许偏差为±当毛坯孔的位置与要求的孔位偏差较大时，加工余量很不均匀，当钻头切入工件时， 一边切到一边切不到，径向力FP使钻头偏向一边，定心情况很坏，加剧孔轴线的偏斜和 导致孔形不圆。如在倾斜表面上钻孔，孔的轴线同样有较大的偏斜，位置精度很低。 从毛坯扩孔来看，钻头刚切入工件，切削刃就与毛坯孔接触。切削刃上局部刃口受到 毛坯孔壁硬皮所给很重的负荷，同时还会因毛坯孔不圆或孔偏心。此时处于冲击式的偏 切削，很容易使刃口损坏和钻头偏斜。针对这个问题，可采取以下措施； （1）使钻心尖高度h值低凹下去，h≈1～2mm，避免内刃与毛坏孔壁接触而产生偏切 削。 （2）使两外刃尖成为突出部分，切入到工件体内，把被动的冲击式偏切削，改为主 动的连续切削，使切削刃的受力情况大为改善，钻头的定心也更为有利。 （3）为了保证两外刃尖都能切入工件体内，应使外刃的径向宽度小于孔的最小加工 余量(δ最小) 。d dw ? 最小 ? ? ?e 2 2式中：d――钻头直径（mm）： dw――毛坯孔直径（mm）； e――毛坯孔的偏心距（mm）。 （4）外刃锋角2θ可选用110°～125°。 （5）钻孔操作时，先用手进刀，待外刃完全切入工件后，再用 机动进刀，这样，孔不易产生偏斜，钻头也较耐用。2．钻精孔扩孔钻头刃型及几何参数（图18）根据对45钢进行试验表明，在外刃上磨出正 的端面刃倾角ιt，修圆外缘，刃长l根据余量 来定，如图18所示，由于切屑从刃口上切离 后立即向下排出，避免了切屑与孔壁的挤刮， 因而改善了表面粗糙度。一般直径30mm的 孔，采用进给量f =0.14～0.19mm／r，切削 速度λc=2～6m／min，单边加工余量δ=0.5～ 0.8mm，孔表面粗糙度可以稳定地达Ra3.2。 如果能进一步避免积屑瘤，修磨刃带和提高 钻头对工件的相对运动精度，则表面粗糙度 还可以达到Ra1.6。图18 扩精孔（钻45钢） 2θ1≤60°；γnc=15°～20°；ι1=15°； αnc=5°～8°；γ=1～3mm；l=3～5mm3．多能钻头刃型及几何参数（图19）过去我们在钻削中，最感到棘手的就是轴向 力太大，钻削效率提不高。当时也知道是钻心前 的横刃所造成的，上世纪70年代中，我们在新装 的砂轮外缘上，将θ37mm钻头的钻尖旋转一个 斜角，对着横刃磨了一条沟槽，将横刃磨掉，形 成了6尖8刃的无横刃钻头。结果发现不但可以钻 削，尤其是在钻削铸铁零件时，转速为 200~250r/min，自动进给量从1.50mm/r逐步加到 2.20mm/r，比原来提高效率6倍以上。后来又用 它去钻削碳钢及合金 钢工件，自动进给量也能从0.3mm/r~0.50mm/ r。 所以后来在批量钻削中，为达到多孔孔距尺 寸的要求，设制了专用钻模，就用这种多能无横 刃钻头进行钻削。 对直径10mm以下钻头，可采用厚度为 1.0~2.0mm的薄片树脂砂轮对钻头横刃进行刃磨 。4．钻薄钢板钻头刃型及几何参数（图20及表7）。当遇到厚度为0.1~1.5mm的薄钢板、 马口铁皮、薄铝皮、黄铜皮、紫铜皮上 钻孔时，如用未经修磨的普通麻花钻去 钻削，往往会产生以下现象： ? 孔形不圆，出现多角形； ? 孔出口有飞边、毛刺，严重时孔不成 形，特别是钻黄铜皮及铝皮时很容易将 孔撕裂。 ? 当薄金属材料面积较大而不便装夹时 ，就直接用手扶着钻孔，当孔要钻透时 ，钻头失去定心能力，加之轴向力急剧 下降，工件迅速回弹，零件会发生剧烈 抖动或旋转，手扶不住，极易出工伤事 故。 图20a是经刃磨后的钻薄板群钻（切 削部分几何参数见表7）（a） （b ） 图20 钻薄板群钻主要特点： ? 横刃尽量磨短，钻心和外刃尖要修磨锋利；内刃锋角2??减少为100?~110?，外刃 尖角? ?30?~40?。 ? 钻尖高h约为0.5~1mm，外刃尖至弧底的圆弧深度h?应比工件厚度大1mm以上。 ? 当钻头直径大时，可在砂轮上分段进行圆弧连接刃磨。 ? 圆弧后角?R适当减小，以增强钻心部分的箝制定心作用，避免振动。 注意：此刃型钻头只适应在一层薄板上钻孔，因每钻透－层，钻头下会留下－ 个圆圈垫。当多层薄板叠合－起，是不能使用这种钻头的。表7 钻薄 板群 钻切 削部 分的 几何 参数5．钻不锈钢钻头刃型及几何参数（图21a、b及表8、表9）。钻不锈钢突出的问题是：1）不易断屑；2）钻头耐用度低；3）生产效率不高。 为了避免钻头磨损太快，有人把走刀量选得很低，但这样切屑层薄，不利于断屑 且又影响冷却效果，其结果并没达到提高钻头耐用度的作用。 为不使钻孔效率太低，又有人采取提高切削速度的办法，最后不但没达到预期 的效果，刀刃磨损反而加剧，刃磨次数增多，同样得不到提高生产率的作用。 在钻不锈钢断屑的同时，还必须考虑钻头的耐用度。不锈钢的牌号很多，而它 们的切削性能却相差很大。其中一类是马氏体不锈钢，如1cr13、4Cr13等，含铬 12~14%，含碳0.1~0.4%，能抗大气腐蚀，具有较好的机械性能。由于钢中加入了 硫（S）、磷（P）、硒（Se），使钢的塑性和韧性降低，故钻削中的断屑并不难 。另一类是最常用的奥氏体不锈钢，如1Cr18Ni9Ti，这种不锈钢加工性能很差， 它的特点是： ? 强度不高塑性大，加工硬化趋势很强烈，钻削时，需要付出很大的能量才能将 切屑切除下来，因此，切削负荷大。 ? 导热性差，其导热率只有碳素钢的1/3~1/4；热量集中在刀刃上，使切削温度骤 增。 ? 这类不锈钢含有Cr的成分，它在高温下易与钻头表面分子发生亲和粘接，加速 了钻刃的磨损。 鉴于以上原因将钻头修磨成如图21b所示刃型，能使加工获得较满意的效果。以钻头直径D＜15mm 为例，主要修磨措施是： ? 将钻头外刃锋角适当加 大，使2θ?135?～145?左 右。再将棱边宽度修窄（ 小型群钻主切削刃一般不 开槽）。 ? 选择合理的切削用量， 首先，切削速度不能太快 ，－般v=8~14m/min；而 走刀量f（机动进给）在钻 头月牙槽切入工件后，可 以加大进给量至0.4～ 0.7mm。 ? 清洁乳化液对钻头切削 部分连续不断冷却。 加工这类不锈钢系列群 钻的切削角度及切削用量 ，参照表9。图21 钻不锈钢群钻表8 钻不锈钢群钻切削部分及几何参数表表9 钻奥氏体不锈耐酸钢切削用量表试验材料 深径比 L／D 切削用量 钻头直径D （mm） 8 10 12 16 0.3 20 0.36 25 0.4 30 35 40走刀量s(mm/f) 切 削 速 vc(m/min) 转速n(r/min) 奥氏体不锈钢 走刀量s(mm/r) 度0.18 0.22 0.260.45 0.56 0.62≤311111110101099942035029020016012510590800.15 0.18 0.22 0.26 0.30 0.360.40.45 0.563～8切 削 速 vc(m/min)转速n(r/min)度11111110101099942035029020016012510590801．钻头平均耐用度90分钟以上； 附注 2．钻床、刀具系统刚性低，钻孔精度要求高，冷却不良时，应适当降低f、vc；3．冷却用乳化液。6．钻橡胶钻头刃型及几何参数（图22a、b）图22 钻橡胶 群钻 2θτ=95°； αRc=25°； γnc=－6°； ψ=60°； τ=8°； d=235mm； bψ=0.2mm； h=1mm； R=2mm； h1=6mm橡胶的弹性大，钻橡胶时，如果钻头刃口不锋利，橡胶在钻削力作用下产生很 大的弹性变形。 通常，在切胶皮时，用极锋利的刀片，并使刃口向前倾斜，刃口前端切得浅、 后端切得深，循序切入，得到稳定的引导，使切口光洁整齐，因此，在钻橡胶 群钻中所采取的措施是： （1）将两外缘处径向（即朝向钻心）的圆弧刃改磨出一段很锋利的沿着刃带圆 周切线方向的切向刃，并使这一小段刃口稍向前倾斜。这样，当钻心尖在工件 上定好中心后，两外侧的切向刃由于刃口方向与切削速度方向一致，因此能较 轻松地切入，变形较小，切口光洁整齐。然后，里边的圆弧刃是在已经与孔壁 分离的料芯上切削，故而能保证较好的钻孔质量。 （2）由于材料弹性大，钻头切削刃后面有较大的摩擦，因此应选用较大后角， αfc≈30°。 （3）横刃长bψ尽可能修磨得短些，内刃锋角2θτ较小，既利于定心，又减轻了轴 向压力。 橡胶越软、越厚，则越应将内刃锋角减小，使圆弧刃尽量加深并进一步加大后 角。 （4）采用较高的切削速度vc≈30～40m／min，便于屑片排出。进给量f要小些， 一般f≈0.05～0.12mm／min。 现以直径23mm的钻头钻较硬的薄橡胶板为例，它的几何参数如图22〔供参考〕。 注：以上介绍的六种钻头刃型，均在群钻刃口模型内，其每种钻型名称，均刻 在模型底座的底面。7．钻铝合金钻头刃型及几何参数（图23及表10）。钻头在加工铝合金材料时，最麻烦的是刀刃 上不时会产生切屑瘤。由于这种刀瘤的产生， 对钻头的切削、排屑等都难以顺利进行。 铝合金强度及硬度均不高，钻头在加工时工件 散热也较快，但在其刃口上仍存在局部的高温、 高压区，加之它的熔点为659℃，造成切屑上的 铝合金分子，极容易粘在钻头的前刀面上，并 形成不规则的刀瘤。刀瘤越聚越大，最后将钻 头的螺旋槽沟堵满，直至抱死钻头而无法加工。 对此，将钻头的切削角度修磨成如图23所示刃 型（以钻头直径15mm为例）。主要特点： 1）加大外刃锋角2??140?~160?左右，使其前角 增加。 2）横刃磨窄，减少切削热量和轴向力。 3）在采用较大后角的同时，将两主后面多磨去 一些。侧面看犹如扁钻形，这样容屑空间增大， 更利于冷却液的流入。 4）磨窄外缘处两棱边，并用细油石将外刃尖r研 图23 钻铝合金群钻 2θ=140°～170°;2θτ=90°～ 光，减少其与孔的摩擦，以降低切削温度。 110°;ψ=65°;τ=20°;αfc=18°(或 5）钻削中用煤油或煤油与5号机油混合液进行 αc=13°);αRc=5°;γnc=8°～10°;γτc=－20°;bψ=0.02d； 连续不断冷却。 h1=0.03d；h2=0.05d；R=0.06d；bγ1=0.06d；l=0.03d 有关加工铝合金的切削用重，参见表10。表10 铝合金（ZL101）钻孔切削用量加工 材料 深径比 lw/d 切削用量 进给量f (mm/r) ≤3 切削速度vc (m/min) 转速 n(r/min) 进给量f (mm/r) ＞3～8 切削速度vc (m/min) 8 0.3 45 10 0.4 45 12 0.5 45 直径d （mm） 16 20 25 0.6 46 910 0.5 37 0.75 46 730 0.6 37 0.81 46 580 0.67 37 30 0.9 47 500 0.75 38 35 1 47 430 0.81 38 40 1.1 47 374 0.9 38铝合金 (ZL101)00 0.24 36 0.32 0.4 36 36转速 n(r/min)附 注9507405904704003503001．当排屑、冷却不好，钻孔精度要求高，表面粗糙度要求小时，应适当降低进 给量f和改变切削速度vc。 2．对有些加工性好的铝合金，可适当提高进给量f和切削速度vc。8．钻钛合金钻头刃型及几何参数（图24）（1）由于材料弹性变形较大，孔形易于收 缩，故将钻心尖稍磨偏，偏心值eψ=0.2～ 0.3mm，以适当加大孔的扩张量；并加大主 切削刃的后角，减窄刃带宽度，以减小钻头 与孔壁、孔底的摩擦。为了控制钻孔精度， 则将钻尖高h适当加大，并减小内刃锋角2θ′， 以利于定心。 （2）由于刃带上的粘刀现象较重，因此在 外缘转角处磨出小锋角的过渡修光刃，并使 刃带（副后面）减窄，后角加大，使刃口锋 利，同时加大刀尖角εr，改善散热条件，以 避免粘刀现象的发生。 （3）根据材料硬度高，切屑不易卷曲，切 削负荷集中于刃口的情况，适当减小主刀刃 的前角，以保持刃口具有一定的强度。另外， 将前、后刃面研光，以提高刃面质量。 （4）切削用量应选用vc=5～7m／min， f=0.13～0.18mm／r。图24 钻钛合金群钻 2θ=140°; 2θτ=110; 2θ1=20°;ψ=65°;τ=25°;αnc=5°～8°; αfc=10° ～15°(或αc=5～10°);αRc=12°～18°;γnc=5°～ 8°; γτc=－15°;d=20mm；l=4mm；R=2 h=2.4；bψ=0.6mm； eψ=0.3 bγ1=0.5 lα′=3mm9．钻、镗扁钻刃型及几何参数（图25）我国各地生产的普通麻花钻头，品种、规格已不 胜枚举，但有些特殊直径钻头如一时无法购得时， 例如在车床上小批量钻削θ17.46、深76mm45钢， 建议可采取以下方法。 一般工厂都有整体的高速钢刀条（俗称白钢刀）， 可选择18×18×160mm的白钢刀片，（也可用 20×20×200mm的高速钢刀，在线切割机床上切 剖成）先在平面磨床上，将刀片两侧面磨到 17.42mm，之后用工具磨床磨出两侧副后角， （包括倒锥）最后按基本群钻徒手磨出外锋角、 月牙槽和内直刃。 由于它没有螺旋沟槽，故外直刃前角，可磨成一 般内孔车镗刀形式（见图25）。 其主要特点：这种改制后的片状式的扁钻，其实 早在五、六十年代就有之，只不过当时是将高速 钢棒料，用炉火烧红，其夹持部分锻为方形，刀 具切削部分，则是由锻工用铁锤徒手锻成扁三角 雏形，最后由车工徒手刃磨而成，当时称其为三 角钻。这种自制刀具曾为切削加工服务过多年。 它既可钻（钻削深度一般≯50～80mm），也可 充当普通镗刀进行单刀镗削。外形看似很土，但 却能在短时间里解决问题。10．钻小孔钻头刃型及几何参数（图26）现将钻小孔群钻的使用特点分析如下： （1）要求分屑良好。用普通麻花钻钻孔，由于切下的切屑较宽，卷成螺卷状，不利于排屑 ，因此，要使排屑好，应首先实现分屑，即将切屑分成几股窄的切屑。通常采用磨出月牙槽与 分屑槽的办法是完成分屑的重要措施；但对于过小直径（&3mm）的钻头，却很难实现。小钻 头常用的分屑措施有： ①双重锋角，如图26a所示，用于＞θ2mm的钻头； ②单边第二锋角，如图26b所示，用于＞θ2mm的钻头； ⑧单边分屑槽，如图26c所示，用于＞θ3mm的钻头； ④阶台刃，如图26d所示，用于＞θ3mm的钻头。 （2）适当加大锋角（2θ＝140°～160°）同时单边磨出第二锋角和分屑槽，如图26e所示 。使分成窄条的切屑向上窜出，这样刃沟的摩擦阻力较小，便于排出。 （3）钻芯稍稍磨偏，偏心量约0.1～0.2mm，如图26f所示。（也可以选择薄片树脂砂轮对 θ3mm以上的钻头进行磨分屑槽） 小钻头磨偏钻心，有两重意义： 一种情况是：当两边钻刃的半锋角相同时，为避免孔壁与钻头配合过紧，增大钻头与孔的摩擦、 甚至抱住，而导致钻头折断。钻刃磨出一定的偏心量，可以适当增加孔的扩张量（在孔精度允 许的情况下），减小摩擦和改善排屑。图27 偏心与不对称锋角配合作用 另一种情况是；不对称锋角或不对称阶台刃及单边第二锋角，由于钻头两钻刃的径向力不平衡， 严重时，引起钻头弯曲、折断或孔扩张量过大，此时可利用磨出适当的偏心量来重新达到近似 的径向力平衡。如图27所示，即Fp1≈Fp2（图27）。 （4）采用较高的转速，利用甩屑的作用促使切屑排出。 （5）使用小钻头钻孔，应尽量用短而刚性较好的钻头，以提高钻孔的生产率和钻头的耐用度。图27 偏心与不对称锋角配 合作用 图26 钻小孔群钻七、基本群钻刃磨中常见的疵病实例疵病内容与示图 产生后果 产生原因(1)两月牙圆弧槽磨得不对称孔 大 （1）两月牙圆弧槽磨很不对称。 （2 ）修磨横刃时，两边修磨量 不均匀，一边多而另一边少。 (2)修磨横刃时磨削量不均匀 横刃不正内刃斜角τ不一致 孔 大 修磨横刃到终了时，钻头外刃 与砂轮侧面的夹角不一致。疵病内容与示图产生后果产生原因钻尖高、内 刃锋角小（ 1 ）磨月牙圆弧槽时，钻头 轴线与砂轮侧面的夹角小于推荐 钻心强度差， 值（55°）。 易崩尖 （ 2 ）用普通麻花钻修磨成群 钻时，没有把原来的钻心尖磨掉 以形成新的钻心尖。钻心强度差， 修磨横刃时，钻尾下压过多， 易崩尖 超过了55°。 内刃锋角小多磨掉部分刃瓣磨去太多（ 1 ）修磨横刃时，钻尾太低。 钻头切削部分 （ 2 ）修磨横刃时，钻头轴线 强度降低，散 热条件变差。 左摆的角度太大。 （ 3 ）修磨横刃至钻芯时，磨 但适用于钻铝 合金。 削点处的砂轮母线超过钻头的轴 心疵病内容与示图横刃 宽度 适当， 但钻 心处 太薄内刃修磨过长部分产生后果产生原因钻心强度降低， （ 1 ）修磨横刃时，钻尾太低。 易崩尖 （ 2 ）修磨横刃时，钻头轴线 左摆的角度太大。 （ 3 ）修磨横刃至钻芯时，磨 削点处的砂轮母线超过钻头的轴 心。内刃 过长月牙圆弧刃处 修磨横刃时，钻头外刃和砂轮 前角减小，使它 侧面的夹角（τ）太小。 的切削情况变坏“B” 点处 无侧 背后 角(1) “ B ” 点 刃 磨月牙圆弧槽时，钻头外刃没 处容易磨损。 放水平，外缘点往上翘了。 (2) 切削力增大。疵病内容与示图 圆弧 太浅，R大、槽浅产生后果 “ B ”点处分屑 不好产生原因 磨月牙圆弧槽时，砂轮圆角 半径太大。半径太大 钻孔时易产生 外刃 后角 太大 (1)在磨外刃钻尾向下摆动时，振动，孔底出现 送进量大。 了径向振纹。 (2)钻头没放平，或磨削点高 于砂轮的水平中心面未磨去部分(1) 孔钻不动，易烧坏。(1)磨外刃时，钻尾摆动高出水平面。 (2)磨削点低于砂轮的水平中外刃 后角(2) 扩孔时，孔口出现严重毛刺。 心面。太小八、常用字母、符号、代号及标准对照 1．希 腊 字 母大写 Α Β Γ Γ Δ Ε Ζ Θ 小写 α β γ δ ε δ ε ζ 读音 阿耳法 倍 塔 伽 马 迭尔塔 厄普西隆 捷 搭 厄 塔 西 塔 大写 Ν Ξ Ο Π Ρ ? Σ Τ 小写 λ μ ν π ξ ζ η υ 读音 纽 克 西 奥米克隆 派 罗 西格马 掏 宇普西隆ΗΚ Ληθ ι约 塔卡 帕 兰姆达ΦΥ Φθχ ψ斐西 普 西Μκ谬Χω欧米伽六种常用高效群钻模型考工件从2008下半年开始，苏州市劳动局已经将 D群钻刃磨技术‖纳入各职业学校教学计划。 并且规定为中级工必修课，高级工必考项 目。七、基本群钻主要角度的测量（1）百分表测量 （2）角尺测量h值万能 角尺 测量 外刃（4）专用样板测量（5）锥柄定位测量刃口跳动（6）V型后定位测量轴向跳动（7）中心孔定位测量外缘转角点高度将徒手刃磨基本群钻移植到机械刃磨 八、基本群钻的机械刃磨〔见现场操作视频〕九、电脑数控群钻刃磨机
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