先进制造技术-先进刀具-孔加工刀具-钻头

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1、先进制造技术－先进刀具高性能多刃多尖钻头及五轴数控钻尖磨床湖南大学机械与运载工程学院国家高效磨削工程技术研究中心胡思节（教授）2011年11月10日研究方向与主要研究内容我们湖南大学的专家教授经过30多年长期不懈地努力，解决了钻尖数学模型和多刃多尖钻头自动化高精度数控刃磨的难题，目前可提供技术领先的五轴数控钻尖磨床和高性能多刃多尖钻头（俗称倪志福钻头或群钻）产品。研究方向：钻削技术与钻头刀具、磨削技术与数控磨床主要研究内容：高性能多刃多尖钻头与五轴数控钻尖磨床开发的多刃多尖钻头多刃多尖钻头（又称：倪志福钻头）开发的先进钻型开发的五轴数控钻尖磨床开发的五轴数控钻尖磨床MK6335

2、半自动五轴数控钻尖磨床MKZ6313全自动五轴数控钻尖磨床设备的应用情况设备在辽宁朝阳某发动厂设备的应用情况(2)设备在江苏某钻头生产企业设备的应用情况(3)设备在陕西某军用柴油机有限公司设备的应用情况(4)2010年，设备在东莞某刀具公司决定刀具性能的三个主要方面1.刀具的材料：高速钢、硬质合金、金刚石、CBN、陶瓷2.刀具的结构型式（形状）－刀具的设计与制造3.刀具的表面处理－涂层、钝化我们主要在钻尖的结构型式（钻型）做了较多的工作：解决了钻尖数学模型建立、求解难题；开发了多刃多尖钻头自动化高精度加工（刃磨）的设备－五轴数控钻尖磨床麻花钻与多刃多尖钻头一钻头应用背景二传统麻花

3、钻的结构与特点三多刃多尖钻头（群钻）四多刃多尖钻头（群钻）的数学模型五群钻的设计参数与刃磨参数的关系六群钻刃磨参数的求解流程钻头是切刀具中使用频率最高，应用最广泛的刀具之一钻头貌似简单，其实它是最复杂的刀具之一在机械行业中钻削加工成本约占总加工成本的20%。钻削加工仍是孔加工中经济高效的唯一方法一、钻头应用背景中央空调支撑器板钻孔加工核电支撑板钻孔加工江苏某钻头生产企业的一角我国现有企业制造和使用的钻头大部分为传统麻花钻传统麻花钻二、传统麻花钻的结构与特点麻花钻是最常见的孔加工刀具，其直线型主切削刃较长，两主切削刃由横刃连接，容屑槽为螺旋形（便于排屑），螺旋槽的一部分构成前刀面，

4、前刀面及顶角决定了前角的大小，因此钻尖前角不仅与螺旋角密切相关，而且受到刃倾角的影响横刃斜角是在端面投影中横刃与主切削刃之间的夹角，横刃斜角的大小及横刃的长短取决于靠钻心处的后角和顶角的大小。当顶角一定时，后角越大，则横刃斜角越小（一般将横刃前角控制在55～75度范围内）。传统麻花钻的结构麻花钻的后刀面形状后面的形状由刃磨方法与机床或夹具的运动决定。常见的有以下几种：1.圆锥面:用锥磨法刃磨夹具回转磨出；2.螺旋面:用钻头磨床螺旋进给磨出；3.平面:用简单的夹具平移进给磨出;4.特殊曲面：用专用的或数控工具磨床，形成复杂的运动磨出。麻花钻的结构参数麻花钻的结构参数是指钻头在制造中

5、控制的尺寸或角度，它们都是确定钻头几何形状的独立参数。包括以下几项：⑴直径ｄ直径ｄ指切削部分测量的两刃带间距离，选用标准系列尺寸。⑵直径倒锥倒锥指远离切削部分的直径逐渐做小，以减少刃带与孔壁的摩擦，相当于副偏角。钻头倒锥量约为0.03～0.12mm/100mm，直径大的倒锥量也大。麻花钻的结构参数⑶钻芯直径d0,d0是两刃沟底相切圆的直径。它影响钻头的刚性与容屑截面。直径大于13mm的钻头，d0＝（0.125～0.15）ｄ。钻芯做成1.4～2mm/100mm的正锥度，以提高钻头的刚度。麻花钻的结构参数⑷螺旋角ω钻头刃带棱边螺旋线展开成直线与钻头轴线的夹角。主刀刃上x点（半径为ｒx

6、）的螺旋角ωx可用下式计算：2πｒxｒxtanωx＝─────=tanω*(──)Lr式中ｒx――钻头选定点半径；Ｌ――螺旋槽导程。公式说明钻头愈近中心处螺旋角愈小。刃带处螺旋角ω一般为25°～32°。增大螺旋角使前角增大，有利排屑，使切削轻快，但钻头刚性变差。小直径钻头为提高钻头刚性，螺旋角做得略小一些。麻花钻的几何角度1.钻头角度的参考系：度量钻头几何角度需以下几个测量平面：端平面Pt：与钻头轴线垂直的投影面。中剖面Pc：过钻头轴线与两主切削刃平行的平面。柱剖面Pz：过切削刃选定点作与钻头轴线平行的直线，该直线绕钻头轴线旋转形成的圆柱面。麻花钻的设计角度普通麻花钻需刃磨两个后

7、刀面，控制三个角度：⑴顶角⑵外缘后角⑶横刃斜角⑴顶角（锋角）2φ是两主切削刃在中剖面投影中的夹角。普通麻花钻2φ＝116°～118°。麻花钻的结构参数⑵外缘后角（αf）主切削刃靠刃带转角处在柱剖面中表示的后角，可用工具显微镜投影的方法测量。中等直径钻头αf＝8°～20°。直径愈小,钻头后角愈大（3）横刃斜角在主刃后刀面和外缘后角（αf）确定后，横刃斜角就确定了，横刃由两个主后刀面相交形成，普通麻花钻横刃近似直线传统麻花钻的受力特点麻花钻钻削时的受力情况较复杂（如图所示），主要有工