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空心鉆頭的設計對切削性能的影響

1 前角變化對鉆頭切削性能的影響

前角對切削力的影響
前角的變化會影響切屑材料的變形程度，從而使切削力發生變化。切屑變形越大，切削力越大；切屑變形越小，切削力越小。當前角在 0 ° ～ 15 ° 范圍內變化時，切削力修正系數的變化范圍為 1.18 ～ 1 。
前角對鉆頭耐用度的影響
增大鉆頭前角時，會使刀尖強度和散熱體積減小，同時會影響刀尖受力情況。當前角為正值時，刀尖受拉應力；當前角為負值時，刀尖受壓應力。如選用的前角過大，雖可增加鉆頭鋒利度，減小切削力，但刀尖所受拉應力較大，刀尖強度降低，容易折斷。在切削試驗中許多鉆頭均因前角過大而損壞。但是，由于被加工材料硬度和強度較高，加之便攜式鉆機的主軸及整機剛性較低，如選用的前角過小，鉆孔時切削力的增大會使主軸產生振動，加工表面出現明顯振紋，鉆頭耐用度也會降低。
2 后角變化對鉆頭切削性能的影響
增大后角可減小后刀面與切削材料間的摩擦，減小已加工表面的擠壓變形。但如后角過大，則會降低刀刃強度和散熱能力。
后角的大小直接影響鉆頭耐用度。在鉆孔過程中，鉆頭的主要損耗形式為機械擦傷和相變損耗。考慮機械擦傷損耗，當切削壽命一定時，后角越大，可用切削時間越長；考慮相變損耗，后角增大會使鉆頭散熱能力降低。鉆頭損耗后，隨著后刀面損耗帶的逐漸加寬，切削功率逐漸加大，摩擦產生的熱量會逐漸增加，使鉆頭溫度升高，當溫度升高到鉆頭相變溫度后，鉆頭將出現快速損耗。
3 鉆頭設計對刃磨加工的影響
空心鉆頭用量較少，加工批量小，因此設計鉆頭時應考慮其加工工藝問題，盡量以常用機加工設備和常用刀具實現加工及刃磨。
切屑經前刀面流出，因此前刀面的形狀直接影響切屑形狀和排屑性能。切屑在流出過程中受到前刀面擠壓和摩擦，進一步產生變形。切屑底層金屬變形程度*大，并沿前刀面產生滑移，使切屑底層長度較長，從而形成各種卷曲形狀。使用空心鉆頭鉆孔時，希望切屑成碎屑或帶狀屑，以利于排屑。為便于加工和刃磨，前刀面必須設計為平面，且不開斷屑槽。前刀面在使用中不需要重磨。
后刀面是空心鉆頭*易重磨的面，也是損耗速度*快的面，因此空心鉆頭的刃磨是以刃磨后刀面來實現。
副后刀面分為內副后刀面和外副后刀面。從重磨角度來說，重磨內、外副后刀面不易實現，因此副后刀面應設計為不重磨形式。
根據以上分析，將該空心鉆頭刀刃設計為圖 1 所示形式。加工實踐證明，該設計完全可以滿足使用要求和刀具重磨要求。
4 切削液使用及對鉆頭切削性能的影響
空心鉆頭的主要特點是加工時孔的內芯不被切削，因此空心鉆頭的切削量比麻花鉆明顯減少，所需鉆機功率和切削中產生的熱量也較小。
用高速鋼空心鉆頭鉆孔時，因加工區溫度對鉆頭硬度影響很大，因此鉆孔過程中必須使用冷卻液降溫 ( 如不用冷卻液，鉆頭損耗一開始就將以相變損耗為主而快速損耗 ) 。開始我們采用外部噴淋冷卻方式，但因鉆頭工位為水平軸線方向加工，冷卻液不易進入鉆頭刀刃部分，冷卻液消耗較大，冷卻效果不理想。經重新設計改變鉆機主軸結構，將外部噴淋冷卻變為內部噴淋冷卻，冷卻液由空心鉆頭芯部加入，使冷卻液能順利到達鉆頭切削部分，從而明顯降低了冷卻液消耗量，改善了冷卻效果。
5 空心鉆頭使用效果
設計完善的空心鉆頭應同時滿足以下幾方面要求： ① 便于制造，能采用普通機床和通用刀具加工； ② 便于重新刃磨，可利用普通砂輪機進行刃磨； ③ 生產效率高，使用壽命長； ④ 價格低賺。

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空心鉆頭的設計對切削性能的影響