标准麻花钻头简易修磨夹具设计

王栿栋

摘 要：分析麻花钻头切削部分的几何特性极其对切削性能的影响，设计出刃磨麻花钻头的简易夹具。

关键词：前角；后角；切削刃；几何形状；修磨

引言

在机械行业里，麻花钻头的传统修磨是靠经验丰富的工人手工操作，优点是方便灵活，但是需要有一定经验的刃磨经验的工人才能得到保证。而且人工修磨的钻头主切削刃的前后角都不太容易保证合理和对称。如果主切削刃不对称，则会导致钻削时钻头受的经向力不均匀。从而使得钻削时钻头中心摆动，使加工出来的孔无论是尺寸还是精度都达不到要求。还有就是后刀面的修磨也很重要，如果后刀面修磨不合理，后角角度不合理，会导致加工时候后刀面与已加工表面严重摩擦，加工温度激烈升高，钻头磨损加快，纵向切削力加大，严重时候就会直接导致钻头折断。相反另一种情况是后刀面修磨太多，会导致钻头切削部分强度减低，从而导致崩刃。

以上是本人在实际工作过程中对手工修磨钻头存在的缺点做出的分析。通过对钻头形状特点的分析，本人设计如下标准麻花钻头修磨夹具，可有效解决纯手工修磨钻头带来的一些问题。

1 标准麻花钻形状及其结构分析

1.1 麻花钻典型结构

见图1，由工作部分（切削部分+导向部分），颈部及柄部三大部分组成，标准麻花钻头的切削部分起主要切削作用，导向部分的作用是引导钻头向前，沟槽排屑，作为切削部分的后备，而且为了避免钻头工作部分外圆与孔壁的摩擦，其实整个钻头的工作部分直径由头到尾变小，呈倒锥形的。

1.2 标准麻花钻的成形原理

见图2，标准麻花钻头的主切削刃一般为直线形，标准规定钻头的刃宽，顶角，导程，心厚极其增量，因而标准麻花钻实际上是一条倾斜（1/2顶角）的直线在芯厚这个锥体上按螺旋运动而生成的一个螺旋渐开线面。实际加工中其中常用的方法之一，就是沟铣刀与钻头毛坯成螺旋升角，在其上作相对螺旋运动切削得到。芯厚设计为头小尾大的锥体目的是增加钻头工作部位刚度。

1.3 钻头工作部位各种几何要素对使用的影响。见图3：

1.3.1 前角

前角大小直接影响到钻头主切削刃的锋利程度，前角越大越锋利，不过太大就会导致刀尖角强度变弱。钻头前刀面是个螺旋面。其实钻头前角在螺旋角？选定后就实际已确定了。

1.3.2 外圆处后角af

麻花钻的后角是个很复杂的参数，切削刃上不同部位在实际切削时的后角不但受到后刀面刃磨情况的影响，而且由于受同一进给量f的限制，切削时后角的动态变化量△a=arc tan f/πD。是因切削刃上该点所处直径增大而减小的，所以钻头的静态后角应该做成外面小里面大。

1.3.3 顶角2φ

安国家标准标准麻花钻的顶角为118°但对加工不同材料时候可以选择不同的顶角，比如黄铜，软青铜顶角角度可大些。

1.3.4 横刃角

横刃角ψ是两后刀面在端视图上的投影与平行于主切削刃的中心线间的夹角，它是标志钻头两后刀面空间位置正确与否的夹角。

1.3.5 钻头后刀面与外圆拄面的交线

见图4，这个交线的形状直接决定了钻头后刀面的形态。“翘尾”时会导致后刀面尾部与孔底摩擦，阻碍钻头前进如a），“塌尾”太厉害时会导致钻头强度太弱如b），一般以稍塌尾一点为宜如 c）。

2 修磨夹具设计原理及实现结构

2.1 标准麻花钻修磨原理，标准钻头刃磨的方法很多，其中常用的一种就是圆锥面刃磨法，它的原理如图5所示，所形成的钻头的后刀面为空间假设锥体的一部分，这种刃磨法中，所形成的后角，横刃倾角以及后刀面与外圆柱表面交线由以下几个参数决定：（1）锥顶半角δ。（2）空间假设锥体轴线与钻头轴线焦点到锥顶的距离l。（3）在钻头端视图中钻头轴线与空间假设锥体轴线错位量e。（4）在钻头端视图中，钻头主切削刃对于空间假设锥体轴线的夹角θ。

一般δ=14°，标准麻花钻头的顶角2φ=118°所以？=45°，在这个基础上，可通过调节 l， e， θ值来控制刃磨出麻花钻头的后角、横刃角，及后刀面与钻头外圆柱交线形状.具体精确的数值计算可以查阅相关刀具手册.经计算，δ=14° ？茁=45°。

e≈0.2D，l≈4D时，能刃磨得到较合理参数的麻花钻头切削部分形状。

2.2 实现结构，看图6，这是本人设计的一个标准麻花钻头刃磨夹具的结构，以上影响刃磨麻花钻头切削部分最终形态的几个参数δ，l， e， θ，？茁（φ-δ）的调节都可以在以下这个夹具中得以实现。

从图6可以清楚看到e，？茁，δ三值可以通过图示的一些机构来调整，其中的l，θ值的调节是在钻头装到钻夹头时就确定的。并且，麻花钻头的主切削刃是两条位置相差为180°而且对称的切削刃。而刃磨时只能单条忍磨，所以当其中一条主切削刃磨好后，就需要在其他参数不变的情况下把钻头转过180°继续另一条主切削刃的磨削。为了保证两主切削刃精确对称，而且方便操作，因此特将钻夹头铣出两对称平面台阶，见图7，与图6中的方孔套配合，可以保证麻花钻头刃磨时，两刃之间方便正确地切换。图8 为整个刃磨夹具工作示意图的三视图和轴测图。

3 结束语

通过对标准麻花钻头形状，特别是切削部分特点的分析，结合刃磨原理，设计出的这一简易标准麻花钻头夹具，成本低廉，结构简单，可以有效解决手工带来的一些问题.特别对需要时常刃磨钻头的场合，可以实现批量刃磨，以提高生产效率，具有一定的使用价值。

参考文献

[1]袁哲俊.刀具设计手册[M].机械工业出版社.

[2]王启平.机床夹具设计[M].哈尔滨工业大学出版社.