加工中心的结构螺旋角槽长顶角刃带宽

加工中心钻削使用的钻头特点:轴向力、导向性、切削刃!钻削使用的刀具是钻头,钻头是用来对工件进行打孔的,主要是制作内螺纹。钻头根据不同的分类,又有很多的品种。我们可以根据钻头的材质分:高速钢(HSS)、硬质合金(CARBIDE);钻头按照使用分:普通钻、浅孔钻、深孔钻、定心钻等。

钻头的特点有哪些?

1、导向性:钻头在加工孔的引导下前进;

导向性

2、轴向力:轴向力作用于钻头的轴向;

A=轴向力B=进给

3、切削刃:钻头的2个切削刃处于对称的位置,径向力相互抵消,在轴向上不会发生弯曲。

A=切削刃

4、刀具直径不是很大,可以进行高效率加工,并且可以排出切屑。

钻头的各个部分,有着不同的功能。今天我们以麻花钻为例子,来介绍下。

1、螺旋角:螺旋角是钻头螺旋槽相对于轴向的倾斜角度。钻头外周部的螺旋角与前角相等。

一般情况下,螺旋角约为30°,<30°时称为弱螺旋,>30°时称为强螺旋。弱螺旋钻头的螺旋线长度短,排屑性能良好,但是前角小,切削阻力会增大。另一方面,强螺旋钻头前角大,切削阻力降低,切削刃刃角部分锋利,易发生崩刃和破损。

高速钢钻头的扭转强度适合各种工件材料的螺旋角

工件材料不同,最适合的螺旋角角度也不同。

2、槽长:槽长影响孔的精度和钻头的寿命。槽长由孔的深度、重磨量来决定,槽长度增大,相应的钻头长度增大,钻头本身刚性降低。刚性低的钻头在切入工件的时候,发生强烈振摆,旋转中心无法固定,这样降低了孔的精度,影响了刀具的寿命。我们建议选择槽长尽可能短的钻头。

槽长

3、顶角:顶角大小对切屑厚度有影响。见下图,进给量f一定的情况下,顶角较小时,切削刃在垂直方向的切削量h变薄,顶角较大时,切削量h’变厚,因此切屑厚度增加。预防切屑在钻头上缠绕的方法:增大顶角,使切屑容易折断,这样就解决缠绕的问题了。

顶角

4、心厚与钻心锥度:心厚、钻心锥度与槽宽决定钻头剖面形状。

举例,心厚极大的情况下,可提高钻头刚性,但槽面积缩小,排屑变得困难。同时,切削阻力轴向力变大,对钻削整体产生影响。钻床上使用高速钢钻头,心厚是钻头直径的10%~20%,直径小的钻头该比例较大,随着直径增大,比例会下降。高速钢钻头的韧性高,因此优先考虑排屑。而在高刚性、高功率的加工中心上使用的高速、高效率硬质合金钻头,心厚高达直径的20%~30%。这是为了提高钻头的刚性,以便可以提高进给速度、将切屑细小折断。随着钻心厚增大,顶端心厚部分横刃变长,发生挤压范围扩大,轴向力增加。为减小轴向力,需进行横刃修磨,缩短横刃。

钻心锥度用于心厚较薄的高速钢钻头或深孔钻头,可以提高钻头的刚性。一般情况下,mm直径钻头锥度在2mm内,锥度过大导致排屑困难。

心厚与钻心锥度

心厚与钻心锥度是由钻头材料与工件材料来确定的。

5、刃带宽:钻头具有导向性与摩擦力,刃带宽设定为钻头直径的6%~10%左右比较合适。深孔加工用长钻头与孔内壁的摩擦长度大,因此刃带宽度较小,目的是降低摩擦力。为提高加工孔的圆度和粗糙度,也有增大刃带宽度来提高辊光效果的钻头。

刃带宽

6、倒锥:切削加工中,为降低孔壁面和钻头外周摩擦,在钻头外径设有倒锥。倒锥有时用角度表示,但一般情况如下图所示,用直径相对于槽长mm的减径量来表示。对铝合金等软质材料或不锈钢等难切削材料进行加工时,因加工出的孔径比钻头直径小,增大倒锥可以有效防止扭矩的上升。倒锥过小,孔的收缩会使钻头被束缚,易发生折断。但是如果倒锥过大,会导致导向性降低及偏孔现象的发生。倒锥要根据钻头材料与工件材料的不同,设定合适的范围。

倒锥

7、后角:为不妨碍钻头进给运动,在切削刃后刀面设有后角。如下图,钻头旋转1周,切削刃沿轴向前进f。如果后角小于等于钻头最外周与进给量形成的角θ1,钻头的后刀面会与工件发生接触,轴向力会急剧上升。因此,最小后角必须大于下面公式求出的值。后角一般设定为7°~15°。增大后角,工件与后刀面的接触部分就会减小,轴向力降低,但容易发生崩刃、破损。

后角

8、前角:钻头的前角(轴向)和螺旋角有关,螺旋角越大,前角越大。实际前角大小会受到切削刃位置影响,在钻头外周部分螺旋角与前角是相等的。

切削刃外周部分的前角θ2(螺旋角)可以用以下公式求出。

前角

9、铲背深度:铲背是为避免钻头与工件摩擦而设置的0.2~0.5mm的间隙。铲背深度是为了控制刃带部分磨损时,因刃带宽度变大而造成的扭矩上升来设定的。同时也起到将冷却液集中渗透在刀尖位置的作用。直径较细的钻头的铲背深度与钻头的刚性有着密切的关系,因此会对刀具寿命造成很大的影响。

铲背深度

10、槽宽:钻头的槽宽是在充分考虑钻头的强度与切屑处理性的前提下设定的。它的平衡性成为槽宽比,用钻头顶端的刀瓣宽θ1与槽宽θ2的比来表示。槽宽比一般为1~1.2,重视排屑性能的钻头其槽宽比较大,重视刚性的钻头其槽宽比较小。

槽宽铝加工中心

钻头的特点,钻头的各个部分功能和注意事项基本上都讲解完成了,还是比较详细的。




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