CN115488398A - 麻花钻刃带修磨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种麻花钻刃带修磨方法，其方案是：对麻花钻的各刃带沿螺旋线方向进行等长度的分段切除，切除段的长度l 2随钻头直径呈比例增加，一般为1.5～4mm，且相邻刃带的切除段相互错开；相邻刃带的保留段沿螺旋线方向相互交叠，交叠长度l 3大于钻削加工的每齿进给量。各刃带都保留外缘转点处的一段，最小保留长度l 1为2～6mm，所述最小保留长度l 1与钻头直径有关，钻头直径越大，l 1的取值越大。本发明相比于传统修磨方法，大大减少刃带与已加工孔壁的接触面积，有利于减小两者之间的摩擦、降低切削扭矩，特别适合于深孔的钻削和扩削加工。
Description
技术领域：
本发明涉及一种钻头修磨技术，特别是涉及一种麻花钻刃带修磨方法。
背景技术：
内孔是构成机械零件的基本形面，带孔零件约占机械零件总数的50%以上，因此内孔加工是机械制造的重要工序。内孔的加工方法很多，包括：钻削加工、冲压加工、电火花加工、电解加工及高能束（激光束、离子束、电子束）加工等，这些方法特点不一，应用场合也各不相同。然而，从材料去除率、加工质量、生产成本上综合考虑，钻削加工仍是最经济实用的方法。据中国机床工具工业协会数据，2022年上半年我国钻头进/出口金额仍有5.13亿元和42.12亿元，分别占切削刀具进/出口额度的10.55%和37.47%。
麻花钻是应用最广泛的钻削刀具，其用量占所有钻头比例的60～70%。普通麻花钻及其结构如图1所示，图中，1-刃带、2-刃背、3-钻尖部分、4-工作部分、5-颈部、6-柄部、7-扁尾。普通麻花钻主要由柄部、颈部（锥柄麻花钻所有）和工作部分组成，其中刃带1是工作部分4的重要结构要素。麻花钻孔加工时，钻尖完成主要的材料去除工作，刃带1虽不是最关键的部位，却是影响钻头性能的重要因素。刃带的作用主要体现在：（1）刃带在钻头的最外部，形成钻头的副后刀面和副切削刃，带来对孔壁的二次切削，有利于改善孔壁的表面粗糙度；（2）钻削过程中刃带始终与已加工孔壁接触，支撑来自于钻尖的径向力，从而增加钻头刚性、提高钻削过程稳定性；（3）由于刃带1的存在，形成了刃背2与已加工孔壁之间的间隙，这有助于控制摩擦以及由此所产生的力和热的影响。此外，间隙还可以使切削液进入孔内，进一步起到减摩和降温作用。
基于刃带的重要作用，在实际加工中，尤其是进行深孔、难加工材料孔、异形孔（交叉孔、斜面出口孔等）的钻削或扩削时，经常需要对普通麻花钻的刃带进行修磨或者采用具有特殊结构的专用钻头。目前最常见的刃带修磨方法如图2和图3所示，图中，8-主切削刃、9-副切削刃，其目的是磨窄外缘转点（主、副切削刃交点）处的刃带宽度，改善外缘转点的切削状况。图2中b E 、h E 表示普通麻花钻的刃带宽度和刃带高度（又称刃背深度），直径ϕ12mm以上麻花钻的修磨参数通常为：修磨长度l m 为1.5～4mm、修磨倾角θ m 为6o～8o、实际刃带宽度b E ′为0.1～0.2mm。
上述修磨方法常用于软质材料钻削，对于改善麻花钻的切削状况、减小孔壁摩擦具有一定的作用。然而，该方法能够削弱钻头外缘转点处的强度、加速外缘转点磨损，从而扩大孔径误差、加速钻头寿命，且该方法对深孔钻削时刃带与孔壁之间的摩擦力减小有限。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种设计合理、降低切削扭矩且提高冷却效果的麻花钻刃带修磨方法。
本发明的技术方案是：
一种麻花钻刃带修磨方法，对麻花钻的各刃带沿螺旋线方向进行等长度分段切除，相邻刃带的切除段相互错开，并且，相邻刃带的保留段沿螺旋线方向相互交叠，交叠长度l 3大于钻削加工的每齿进给量。
进一步地：各刃带都保留外缘转点处的一段，最小保留长度l 1为2～6mm，所述最小保留长度l 1与钻头直径有关，钻头直径越大，l 1的取值越大。
进一步地：各切除段的切除宽度等于刃带宽度b E ，切除高度不高于刃带高度h E ；各切除段长度l 2为1.5～4mm，所述切除段长度l 2与钻头直径有关，钻头直径越大，切除段长度l 2的取值越大。
进一步地：对于双刃带麻花钻，对其两条刃带沿螺旋线方向相互交错分段切除。
进一步地：对于三刃带麻花钻，对其三条刃带进行螺旋交错分段切除，且各刃带切除段的螺旋方向与钻头的旋向相同。
进一步地：对于四刃带麻花钻，相邻刃带沿螺旋线方向交错分段切除，相对刃带对称分段切除。
本发明的有益效果是：
1、本发明相比于传统修磨方法，大大减少刃带与已加工孔壁的接触面积，有利于减小两者之间的摩擦、降低切削扭矩，特别适合于深孔的钻削和扩削加工。
2、本发明有助于选择宽刃带钻头或者在钻头设计时增大刃带宽度，从而增加刃带对孔壁的二次切削效果，提高已加工孔壁的表面粗糙度。
3、本发明能够进一步扩大切削液进入孔内的通道，更有利于提升切削液的润滑、冷却效果。
4、本发明设计合理、降低切削扭矩且提高冷却效果，推广后具有良好的经济效益。
附图说明：
图1为现有技术中普通麻花钻的结构示意图；
图2为现有技术中普通麻花钻的刃带修磨图；
图3为图2中刃带修磨的俯视图；
图4为本发明中双刃带麻花钻修磨前的结构示意图；
图5为本发明中双刃带麻花钻修磨后的结构示意图；
图6为双刃带麻花钻的双刃带构成示意图；
图7为图6中双刃带麻花钻的刃带长度切除示意图；
图8为三刃带麻花钻的三刃带构成示意图；
图9为图8中三刃带麻花钻的刃带长度切除示意图；
图10为四刃带麻花钻的四刃带构成示意图；
图11为图10中四刃带麻花钻的刃带长度切除示意图。
具体实施方式：
实施例一：参见图4-图7，图中，10-保留段，11-切除段。
图中符号：b E -刃带宽度；h E -刃带高度（刃背深度）；l 1-外缘转点处最小刃带保留长度；l 2-切除段长度；l 3-相邻刃带保留段交叠长度。箭头代表螺旋线方向。
双刃带麻花钻也即双刃麻花钻，是应用最广泛的一种钻头，它有两个顶面、两个螺旋槽、两条刃带1，从而形成了两条主切削刃8、两条副切削刃9和一条横刃。双刃麻花钻两条刃带的夹角是180o，且围绕钻头轴线呈螺旋形分布，其刃带修磨前后的结构如图4和图5所示。对于图6所示的双刃带麻花钻，采用图7所示的方案对其刃带进行修磨，图7的左侧表示钻尖的位置，具体包括以下内容：
（1）对两条刃带1沿螺旋线方向进行等长度交错分段切除，相邻刃带的切除段11相互错开。各切除段11的切除宽度等于刃带宽度b E ，切除高度等于或略小于刃带高度h E ；各切除段11的长度l 2随钻头直径呈比例增加，一般为1.5～4mm。该修磨方法可以最大限度的减小刃带与已加工孔壁的摩擦，减低摩擦扭矩和摩擦热，同时增大切削液进入孔内的通道。
（2）为了保证外缘转点处的钻尖强度、降低钻头磨损，两刃带在靠近外缘转点处都不进行切除。由于两刃带是交错分段切除的，故两刃带在外缘转点处的保留长度是不同的，图示中刃带二比刃带一具有更大的保留长度。通常情况下，最小保留长度l 1随钻孔直径的增加而增加，一般取2～6mm。
（3）为了避免修磨后的刃带对孔壁二次切削过程中出现部分区域切不到而恶化表面质量，要求两刃带的分段去除要相互错开，也即两刃带相邻保留段10必须相互交叠，保留段10的交叠长度l 3要稍大于钻削加工的每齿进给量。
具体实施例：采用交错分段切除的方法对普通麻花钻的刃带进行修磨，并开展了TC4钛合金的扩孔加工研究。钻头选用直径ϕ20mm的普通双刃麻花钻（顶角118°、螺旋角30°、横刃斜角55°、刃带高度0.8mm、刃带宽度1.8mm），刀具材料为M42优质高速钢。底孔直径为ϕ18mm，扩孔参数为：进给量1.5mm/r、转速为150r/min。采用图7所示的方法修磨刃带，外缘转点处最小刃带保留长度l 1取3mm、切除段11的长度l 2取4mm、相邻刃带保留段10的交叠长度l 3取1mm。研究结果表明：修磨钻头的减力效果显著，当钻深为15mm时修磨钻头的切削扭矩就下降到未修磨钻头的71%，并且钻入深度越大切削扭矩的减小效果越显著。而实际加工中，切削扭矩的减少对于提高钻削稳定性、延长刀具寿命将发挥积极的作用。
切除段的切除方法都是现有技术，且不止一种，线切割、成形刀具铣削或者成形砂轮磨削都是可以的，如果是线切割不需要修正毛刺，其他切除出现毛刺时，进行修正毛刺，均为现有技术，不重述。
实施例二：参见图8和图9，本实施例与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：本实施例对三刃带麻花钻进行修磨，其刃带长度切除方式是：对三条刃带进行螺旋交错分段切除，且各刃带切除段的螺旋方向与钻头的旋向相同。
实施例三：参见图10和图11，本实施例与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：当对四条刃带进行等长度切除时，相邻刃带沿螺旋线方向交错分段切除，相对刃带对称分段切除。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质所作的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种麻花钻刃带修磨方法，其特征是：对麻花钻的各刃带沿螺旋线方向进行等长度分段切除，相邻刃带的切除段相互错开，并且，相邻刃带的保留段沿螺旋线方向相互交叠，交叠长度l 3大于钻削加工的每齿进给量。
2.根据权利要求1所述的麻花钻刃带修磨方法，其特征是：各刃带都保留外缘转点处的一段，最小保留长度l 1为2～6mm，所述最小保留长度l 1与钻头直径有关，钻头直径越大，l 1的取值越大。
3.根据权利1所述的麻花钻刃带修磨方法，其特征是：各切除段的切除宽度等于刃带宽度b E ，切除高度不高于刃带高度h E ；各切除段长度l 2为1.5～4mm，所述切除段长度l 2与钻头直径有关，钻头直径越大，切除段长度l 2的取值越大。
4.根据权利要求1所述的麻花钻刃带修磨方法，其特征是：对于双刃带麻花钻，对其两条刃带沿螺旋线方向相互交错分段切除。
5.根据权利要求1所述的麻花钻刃带修磨方法，其特征是：对于三刃带麻花钻，对其三条刃带进行螺旋交错分段切除，且各刃带切除段的螺旋方向与钻头的旋向相同。
6.根据权利要求1所述的麻花钻刃带修磨方法，其特征是：对于四刃带麻花钻，相邻刃带沿螺旋线方向交错分段切除，相对刃带对称分段切除。
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