锥面麻花钻的重刃磨及相关参数设计计算_钻头_百科问答
锥面麻花钻的重刃磨及相关参数设计计算
锥面麻花钻的重刃磨及相关参数设计计算
提问者:邹思惜
1前言目前，在用的麻花钻并无专用设备来重磨，重刃磨主要靠手工操作。很显然，手工操作精度不高，会产生诸如切削刃不对称、后角左右不等、后刀面不在同一曲面上等一系列问题。大量生产实践表明，麻花钻后刀面的几何形状与刃磨质量直接影响钻头的切削性能和使用寿命，所以钻头磨损后，主要就是刃磨钻尖的后刀面。本文就是通过研究锥面麻花钻钻尖的数学模型，对重刃磨进行参数计算，刃磨出合理的后刀面，为设计出一种简易的钻头重刃磨仪提供理论依据。图1锥面刃磨几何图2锥面麻花钻后刀面刃磨运动分析为了保证锥面麻花钻的良好切削性能和可靠的使用寿命，麻花钻设计时后角是变化的。刃磨后刀面时将主切削刃上各点的后角磨成外缘处小，越靠近钻心越大。如图1所示，要在砂轮上磨出锥面后刀面，必须具有以下运动。砂轮回转的主运动。磨削锥运动。为了形成磨削锥，使钻头绕锥轴旋转，该运动是一个往复摆动。工件进给运动。为了磨去工件余量，需要沿工件轴向或与主刃垂直的方向进给。砂轮修整运动。由图1可知，当使钻头围绕假想的包含主切削刃的圆锥轴线旋转时，相对于切削刃而具有后角的圆锥面即形成后刀面。3锥面后刀面数学模型首先建立后刀面数学模型，如图1所示，钻头绕Z轴回转形成磨削锥，其半锥角为d。钻轴与锥轴并不相交，锥顶到钻头轴线的距离为S，钻轴与锥轴轴线的偏距为e，钻轴与锥轴的夹角为q。在圆锥面上每个与其轴线垂直的剖面廓形都是圆，其曲率半径越近锥顶越小，即曲率越大。利用这一特点，将钻头后刀面作成圆锥表面的一部分，符合了钻头后角越靠近钻芯处越大的要求。则在坐标系OXYZ中，首先建立锥面方程：X2+Y2=Z2tan2d(1)由坐标平移，{X=X'-eY=Y'Z=Z'-(S/sinq)(2)将坐标系0X'Y'Z'绕O'X',(ox)旋转q角到Oxyz，则两坐标系中的关系为：{X'=xY'=ycosq-zsinqZ'=ysinq+zcosq(3)将(3)式代人(2),(1)，则有直圆锥面的方程：(x-e)2+(ycosq-zsinq)2=(ysinq+zcosq-S)2tan2dsinq(4)与直柱面的方程联立，得锥面与柱面的交线方程{(x-e)2+(ycosq-zsinq)2=(ysinq+zcosq-S)2tan2dsinqx2+y2=r2(5)设主切削刃上A点的角度参数为t，则上述交线的参数方程为{(rcosq-e)2+(rsintcosq-zsinq)2=(rsintsinq+zcosq-S)2tan2d4sinqx=rcosty=rsint(6)图2钻头的后角图3圆柱剖面后角平面展开图4麻花钻回柱剖面中后角的数学模型在刃磨中度量的是结构圆周后角afe(即后角a)，该角度是指通过切削刃上选定点的圆柱面内测量的钻头端平面与后刀面之间的夹角。如图2所示，对于主切削刃上的A点来讲，钻头圆锥面与过该点的圆柱剖面的交线AC即为该点的后刀面。AC与该点的切削速度方向AB(在垂直于钻轴的端平面内)所夹的角度即为该点的后角aA。将上述圆柱面展开成平面，原圆柱剖面的曲线AC就变为平面曲线AC，A点的标注后角aA即为曲线AC在A点的切线AD与直线AB的夹角。如图3所示，以z为纵坐标rt为横坐标，z=f(r&t)，则有tanaA=(dz/d(r&t)|A，对指定点A来说，代入(6)式得麻花钻后角公式：tana=1(ycosq-zsinq)xcosq-y(x-e)-tan2d(zcosq+ysinq-S)xsinqsinq(x2+y2)?(ycosq-zsinq)sinq+tan2d(zcosq+ysinq-S)cosqsinq(7)式中z值可由式(6)求得。联立上述方程(6)，(7)，代入z值，即可求得主切削刃上任意一点的后角。由于后角是关于钻头直径d、锥半角d、选定点半径r、钻轴与锥轴夹角q、锥顶与钻轴距离S、锥轴与钻轴偏距e的函数，故可参数化求解。采用C++Builder5.0进行设计求解。C++Builder作为可视化编程工具，能迅速开发出界面友好、功能强大的应用程序。设计的程序界面如图4所示。图4后角计算对话框图5后角随S变化示意图5后刀面刃磨参数设计计算各刃磨参数对后角的影晌半锥角d对后角的影响由后角计算对话框，改变d，其余各值作为常量，随着半锥角的增大，后角减小。对于标准麻花钻，顶角2F=118&，而q+d=F，故q=59&-d，所以后角随q的增大而增大。锥顶到钻轴距离对后角的影响改变S的值，其余各值取作常量，可得随着S的增大，后角减小。偏距e对后角的影响同理可求得偏距e对后角的作用结果，随着e增大，后角也随之增大，且幅度显著。后刀面刃磨参数的确定查相关刀具资料，麻花钻外缘处的后角与直径密切相关，do&15mmae=11～14&do=15～30mmae=9～12&do&30mmae=8～11&式中，do为钻头直径；ae为钻头的合理后角。图6刃磨数求解原理图根据刃磨实践，轴夹角q变化不大，一般为45&左右，故可以将其设为常量。又q+d=F，顶角一般要求为59&，故d也确定下来。这样只需在给定钻头直径下，求解出e，S使后角在合理后角范围内即可。由于一般e=0.05～0.07d，故可在此范围内取一值。由前分析可知，后角随S的增大而减小，其变化曲线如图5所示。本人采用回溯法(又称试探法)进行求解。在e给定时，先给一个初始点S1，代入后角公式(7)，算出一个a1，将此a1和ae相比较，若a1Se，此时让第二个S按一定步长减小，即S21，则算出a2&ae，再把a2和ae相比较，若a2ae，则按步长相应增大S，直到某一个S值时，算出的a正好等于ae，此时就搜索出一对e、S的组合，相应流程图如图6所示。然后回溯可以让e按一定步长增大或减小发生改变，继续向前搜索下一对e、S组合。依据这种计算原理，将此流程图编成程序，则可很快地求出与e相匹配的S，这个e、S组合就使该钻头外缘处的后角a=ae。由此可以确定所有的刃磨参数，这样由于控制了变量的数量，实际调整中只需改变e、S，也易于实现，从而能够保证刃磨出的后刀面遵循后角的变化规律，而不致使后刀面擦伤已钻削过的工件表面。
回答者:俞文嘉
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冯之敬《机械制造基础》思考题及重点
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&&期​末​复​习​资​料​,​自​己​根​据​老​师​的​p​p​t​和​复​习​提​纲​整​理​的​啦​。
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浅谈麻花钻的刃磨方法
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&&麻​花​钻​是​通​过​其​相​对​固​定​轴​线​的​旋​转​切​削​以​钻​削​工​件​的​圆​孔​的​工​具​,​因​其​容​屑​槽​成​螺​旋​状​而​形​似​麻​花​而​得​名​。​标​准​麻​花​钻​是​一​种​用​于​钻​孔​的​最​基​本​也​是​最​重​要​的​工​具​,​它​结​构​简​单​,​刃​磨​方​便​。​麻​花​钻​刃​磨​质​量​的​好​坏​直​接​关​系​到​工​作​效​率​的​高​低​和​工​件​质​量​的​好​坏​。​因​此​麻​花​钻​的​刃​磨​技​巧​是​每​一​名​钳​工​都​必​须​熟​练​掌​握​的​基​本​技​能​,​但​要​把​它​真​正​刃​磨​好​,​也​不​是​一​件​轻​松​的​事​。​本​文​根​据​笔​者​从​事​多​年​钻​床​操​作​的​经​验​对​麻​花​钻​的​刃​磨​方​法​和​技​巧​进​行​了​总​结​。
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你可能喜欢1 什么是切削用量三要素?在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系？
切削用量是指切削速度 v c 、进给量 f （或进给速度 v f ）、背吃刀量 a p 三者的总称，也称为切削用量三要素。它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数.
关系：切削层公称厚度h: h?fsinK
切削层公称宽度b:
切削层公称横截面积A：A?
3 刀具标注角度参考系是由哪些参考平面构成的，如何定义?
基面Pr：通过切削刃上某一指定点，并与该点切削速度方向相垂直的平面
切削平面Ps：通过主切削刃上某一指定点，与主切削刃相切并垂直与基面的平面
正交平面p0：通过主切削刃上某一指定点，同时垂直与基面和切削平面的平面
6 切断车削时，进给运动怎样影响刀具工作角度?
横向进给车削：当进给量f增大，则?值增大，当瞬时直径d减小，??值增长很快，工作后角由正变负，使工件最后被挤断。
纵向进给车削：进给量f越大，工件直径dw?30°到40° 7 镗内孔时，刀具安装高低怎样影响刀具工作角度?
刀尖高于工件轴线时，工作前角?oe减小，工作后角?oe
8 刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能？
9 常用的硬质合金有哪几类？如何选用？P51
K类，M类，P类。具体参见p51
12常见的切屑形态有哪
14影响切削力的主要因素有哪些？试论述其影响规律。P23
答：影响切削力的因素主要有四个方面：工件材料，切削用量，刀具几何参数。影响规律：（1）金属工件材料的强度，硬度越高，剪切强度越大，变形系数下降，总的切削力越大。（2）一般，进给量越大，切削力越大（3）主偏角对切削力的影响较小，刀尖圆弧半径的切屑变形较大，切削力也越大。
15影响切削温度的主要因素有哪些？试论述其影响规律。
答：影响切削温度的因素：切削用量，刀具几何参数，工件材料和切削液等。影响规律：对于切削力来说，ap影响最大，fn其次，v有降低F的作用对于温度来说，v影响最大，fn其次，ap最小。
16 刀具磨损的机理主要有哪些?刀具磨损过程分为哪几个阶段？
前刀面磨损（月牙洼磨损）；后刀面磨损；前刀面和后刀面同时磨损
阶段：初期磨损阶段，正常磨损阶段，剧烈磨损阶段。
17 什么是刀具磨钝标准？制定刀具磨钝标准要考虑哪些因素?P32
18 什么是刀具使用寿命？试分析切削用量三要素对刀具使用寿命的影响规律。
切削速度vc对刀具使用寿命的影响最大，进给量f次之，背吃刀量ap最小
19试述刀具破损的形式及防止破损的措施。P34
答：脆性破损：崩刃、碎断、剥落、裂纹破损；塑性破损 (2)合理选择刀具几何参数；(3) 合理选择切削用量；(4) 6）尽量是刀具不承受或少承受突变性载荷。
20 切削加工性指工件材料加工的难易程度。
通过热处理改变材料的组织和力学性能；选择易切钢。21 试述刀具前角、后角的功用及选择原则。P37
22. 切削液的主要作用有哪些?
却为主的切削液）
24.?什么叫砂轮硬度？如何正确选择砂轮的硬度?
工作部分，颈部，柄部。
螺旋角?，顶角2?，主偏角kr和副偏角k'r，前角?0，后角?f，横刃角度。
分析麻花钻切削刃从外圆到钻心，前角和刃倾角变化趋势如何?刃磨后刀面时，为什么
要从外缘到钻心使后角逐渐增大?
27 决定铰刀外径尺寸时应考虑什么问题？为什么？P27
铰孔时，由于机床主轴间隙产生的径向圆跳动，铰刀刀齿的径向圆跳动、铰孔余量不均匀二引起的颤动、铰刀的安装偏差、切削液和积屑瘤等因素的影响，会使铰出的孔径大于铰校准部分的外径，产生孔径扩张。
28 螺纹刀具有哪些类型？它们的用途怎样？P68
1.螺纹车刀，加工各种内外螺纹2.丝锥，加工小尺寸螺纹3.板牙，加工外螺纹4.螺纹梳牙，多齿的螺纹车刀5.自动开合螺纹切关，加工精度较高的螺纹6.螺纹铣刀，铣削方法加工螺纹7.滚丝轮，滚压螺纹8.搓丝板，滚压螺纹。 29什么是逆铣？什么是顺铣？试分析逆铣和顺铣、对称铣和不对称铣的工艺特征？ P57
加工表面上滑擦一段距离后才能真正切入工件，因而刀齿磨损快，加工表面质量较差。切削厚度最小，切削时切削厚度最大，不对称顺铣反之。
30 铣削有哪些主要特点，可采用什么措施改进铣刀和铣削特性?P59
断续切削，多刃切削，属于半封闭式或封闭式容屑方式，有切入过程
生产实践中常采用改变某些参数及选用硬质合金刀具材料等方法。
31 拉削方式(拉削图形)有哪几种？各有什么优缺点?p72
分层式，分块式，综合式。
分块式：可获得较低的工件表面粗糙度，但拉刀长，拉削生产率低
分块式：刀齿总署少，拉刀长度短，生产效率高
工件表面质量。
32 齿轮滚刀的前角和后角是怎样形成的？
是对于同一模数的齿轮，需采用不同的成形刀具；在实际生产中加工精度较低，轮加工机床中应用最广。34
它多数是立式的，用来加工直齿和斜齿的外啮合圆柱齿轮及蜗轮；后者是一个端面磨有前角，齿顶及齿侧均磨有后角的齿轮。插轮时，
卧式车床加工所用的刀具主要是车刀，能够车削内外圆柱面、回转体成形面和环形槽，车削端面和各种螺纹，还可以进行钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、套丝和滚花等。但卧式车床自动化程度较低，加工形状复习的工件时换刀比较麻烦，加工中辅助时间较长生产率低，故仅适用于单件小批生产及修理车间。
磨床是用磨料磨具为工具进行切削加工的机床，可加工内外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形面等，还可以刃磨刀具和进行切断等。只要用于零件的精加工，尤其是淬硬钢件和高硬度特殊材料零件的精加工。钻床一般用于加工直径不大，精度要求较低的孔，其中立式钻床只适用于加工中小型工件上的孔，摇臂钻
床用于大而中的工件孔的加工.镗床主要是用镗刀镗削工件上铸出或已粗钻出的孔，常用于加工尺寸较大且精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求很严格的孔，如各种箱体、汽车发动机缸体等。铣床可加工平面、沟槽（键槽、T型槽、燕尾槽）、多齿零件上的齿槽、螺旋形表面及各种曲面，还可以加工回转体表面及内孔，以及进行切断工作等。刨床主要用于加工各种平面和沟槽，由于所用刀具结构简单，在单件小批量生产条件下加工形状复杂的表面比较经济，且生产准备工作省时。拉床是用拉刀进行加工的机床，可加工各种形状的通孔、平面及成形面等。拉削加工的生产率高，并可获得较高的加工精度和较大的表面粗糙度，但刀具结构复杂，制造与刃磨费用较高，因此仅适用于大批大量生产中。
37 机床夹具通常由哪几部分组成？各起何作用？
40、工序顺序安排应遵循哪些原则？如何安排热处理工序
一般而言热处理工序穿插在加工阶段中。
41、加工阶段划分的意义及各阶段的主要作用是什么？
1、只要在粗加工后再进行精加工，才能保证质量要求。2不合格的毛坯继续加工而造成浪费。3机床保持其精度。
44 装配精度一般包括哪些内容??
系?试举例说明 P261
相互位置精度，相对运动精度，相互配合精度，
45 试述装配工艺规程制定的主要内容及其步骤。P272
46 如何建立装配尺寸链??
,更重要的是简化结构）。
47 保证装配精度的方法有哪几种??