標準麻花鉆頭簡易修磨夾具設計

王栿棟

摘 要：分析麻花鉆頭切削部分的幾何特性極其對切削性能的影響，設計出刃磨麻花鉆頭的簡易夾具。

關鍵詞：前角；后角；切削刃；幾何形狀；修磨

引言

在機械行業里，麻花鉆頭的傳統修磨是靠經驗豐富的工人手工操作，優點是方便靈活，但是需要有一定經驗的刃磨經驗的工人才能得到保證。而且人工修磨的鉆頭主切削刃的前后角都不太容易保證合理和對稱。如果主切削刃不對稱，則會導致鉆削時鉆頭受的經向力不均勻。從而使得鉆削時鉆頭中心擺動，使加工出來的孔無論是尺寸還是精度都達不到要求。還有就是后刀面的修磨也很重要，如果后刀面修磨不合理，后角角度不合理，會導致加工時候后刀面與已加工表面嚴重摩擦，加工溫度激烈升高，鉆頭磨損加快，縱向切削力加大，嚴重時候就會直接導致鉆頭折斷。相反另一種情況是后刀面修磨太多，會導致鉆頭切削部分強度減低，從而導致崩刃。

以上是本人在實際工作過程中對手工修磨鉆頭存在的缺點做出的分析。通過對鉆頭形狀特點的分析，本人設計如下標準麻花鉆頭修磨夾具，可有效解決純手工修磨鉆頭帶來的一些問題。

1 標準麻花鉆形狀及其結構分析

1.1 麻花鉆典型結構

見圖1，由工作部分（切削部分+導向部分），頸部及柄部三大部分組成，標準麻花鉆頭的切削部分起主要切削作用，導向部分的作用是引導鉆頭向前，溝槽排屑，作為切削部分的后備，而且為了避免鉆頭工作部分外圓與孔壁的摩擦，其實整個鉆頭的工作部分直徑由頭到尾變小，呈倒錐形的。

1.2 標準麻花鉆的成形原理

見圖2，標準麻花鉆頭的主切削刃一般為直線形，標準規定鉆頭的刃寬，頂角，導程，心厚極其增量，因而標準麻花鉆實際上是一條傾斜（1/2頂角）的直線在芯厚這個錐體上按螺旋運動而生成的一個螺旋漸開線面。實際加工中其中常用的方法之一，就是溝銑刀與鉆頭毛坯成螺旋升角，在其上作相對螺旋運動切削得到。芯厚設計為頭小尾大的錐體目的是增加鉆頭工作部位剛度。

1.3 鉆頭工作部位各種幾何要素對使用的影響。見圖3：

1.3.1 前角

前角大小直接影響到鉆頭主切削刃的鋒利程度，前角越大越鋒利，不過太大就會導致刀尖角強度變弱。鉆頭前刀面是個螺旋面。其實鉆頭前角在螺旋角？選定后就實際已確定了。

1.3.2 外圓處后角af

麻花鉆的后角是個很復雜的參數，切削刃上不同部位在實際切削時的后角不但受到后刀面刃磨情況的影響，而且由于受同一進給量f的限制，切削時后角的動態變化量△a=arc tan f/πD。是因切削刃上該點所處直徑增大而減小的，所以鉆頭的靜態后角應該做成外面小里面大。

1.3.3 頂角2φ

安國家標準標準麻花鉆的頂角為118°但對加工不同材料時候可以選擇不同的頂角，比如黃銅，軟青銅頂角角度可大些。

1.3.4 橫刃角

橫刃角ψ是兩后刀面在端視圖上的投影與平行于主切削刃的中心線間的夾角，它是標志鉆頭兩后刀面空間位置正確與否的夾角。

1.3.5 鉆頭后刀面與外圓拄面的交線

見圖4，這個交線的形狀直接決定了鉆頭后刀面的形態。“翹尾”時會導致后刀面尾部與孔底摩擦，阻礙鉆頭前進如a），“塌尾”太厲害時會導致鉆頭強度太弱如b），一般以稍塌尾一點為宜如 c）。

2 修磨夾具設計原理及實現結構

2.1 標準麻花鉆修磨原理，標準鉆頭刃磨的方法很多，其中常用的一種就是圓錐面刃磨法，它的原理如圖5所示，所形成的鉆頭的后刀面為空間假設錐體的一部分，這種刃磨法中，所形成的后角，橫刃傾角以及后刀面與外圓柱表面交線由以下幾個參數決定：（1）錐頂半角δ。（2）空間假設錐體軸線與鉆頭軸線焦點到錐頂的距離l。（3）在鉆頭端視圖中鉆頭軸線與空間假設錐體軸線錯位量e。（4）在鉆頭端視圖中，鉆頭主切削刃對于空間假設錐體軸線的夾角θ。

一般δ=14°，標準麻花鉆頭的頂角2φ=118°所以？=45°，在這個基礎上，可通過調節 l， e， θ值來控制刃磨出麻花鉆頭的后角、橫刃角，及后刀面與鉆頭外圓柱交線形狀.具體精確的數值計算可以查閱相關刀具手冊.經計算，δ=14° ？茁=45°。

e≈0.2D，l≈4D時，能刃磨得到較合理參數的麻花鉆頭切削部分形狀。

2.2 實現結構，看圖6，這是本人設計的一個標準麻花鉆頭刃磨夾具的結構，以上影響刃磨麻花鉆頭切削部分最終形態的幾個參數δ，l， e， θ，？茁（φ-δ）的調節都可以在以下這個夾具中得以實現。

從圖6可以清楚看到e，？茁，δ三值可以通過圖示的一些機構來調整，其中的l，θ值的調節是在鉆頭裝到鉆夾頭時就確定的。并且，麻花鉆頭的主切削刃是兩條位置相差為180°而且對稱的切削刃。而刃磨時只能單條忍磨，所以當其中一條主切削刃磨好后，就需要在其他參數不變的情況下把鉆頭轉過180°繼續另一條主切削刃的磨削。為了保證兩主切削刃精確對稱，而且方便操作，因此特將鉆夾頭銑出兩對稱平面臺階，見圖7，與圖6中的方孔套配合，可以保證麻花鉆頭刃磨時，兩刃之間方便正確地切換。圖8 為整個刃磨夾具工作示意圖的三視圖和軸測圖。

3 結束語

通過對標準麻花鉆頭形狀，特別是切削部分特點的分析，結合刃磨原理，設計出的這一簡易標準麻花鉆頭夾具，成本低廉，結構簡單，可以有效解決手工帶來的一些問題.特別對需要時常刃磨鉆頭的場合，可以實現批量刃磨，以提高生產效率，具有一定的使用價值。

參考文獻

[1]袁哲俊.刀具設計手冊[M].機械工業出版社.

[2]王啟平.機床夾具設計[M].哈爾濱工業大學出版社.