借助輔助平面確定麻花鉆切削角度

馮躍霞，劉 瑋

（新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453002）

用鉆頭在實(shí)體材料上加工出孔的方法叫鉆孔。而完成鉆孔工作所使用的刀具就是鉆頭。

麻花鉆是應(yīng)用最廣、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的刀具之一。鉆頭切削角度，是影響鉆削加工性能和刀具耐用度的決定性因素，借助空間輔助平面的建立確定鉆頭切削角度的位置是認(rèn)識(shí)、刃磨、改良與創(chuàng)新刀具的基礎(chǔ)，也是教學(xué)過(guò)程中的難點(diǎn)。特別是鉆頭前、后角度位置的確定，是鉆頭刃磨和應(yīng)用的前提。

作為一種切削加工的刀具，提高鉆頭的加工性能和耐用度，影響的主要因素就是鉆頭的切削角度。鉆頭的切削角度、位置及用途，是認(rèn)識(shí)鉆頭和保證刀具正確刃磨的前提，也是今后改良和創(chuàng)新鉆頭的基礎(chǔ)。輔助平面又稱空間輔助平面，它是空間假想的理想平面，看不見，摸不著。由于鉆頭的前角、后角等角度也為空間角，所以必須借助空間輔助平面的位置，來(lái)確定角度位置。

筆者就以鉆頭比較典型的前、后角的確定為例，來(lái)表述如何借助輔助平面來(lái)確定切削角度。

1 輔助平面概念的建立

輔助平面的內(nèi)容概念性強(qiáng)，抽象，不易理解，圖示見圖1。

圖1 麻花鉆的輔助平面

標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭輔助平面的概念，定義如下：

（1）基面。麻花鉆主切削刃上任一點(diǎn)的基面，是通過(guò)該點(diǎn)且垂直于該點(diǎn)切削速度方向垂直的平面，實(shí)際上是通過(guò)該點(diǎn)與鉆心連線的徑向平面。

（2）切削平面。麻花鉆主切削刃上任一點(diǎn)的切削平面，是由該點(diǎn)的切削速度方向與該點(diǎn)切削刃的切線所構(gòu)成的平面。

（3）正交平面。通過(guò)主切削刃上任一點(diǎn)并垂直于切削平面和基面的平面。

（4）柱剖面。通過(guò)主切削刃任一點(diǎn)作與鉆頭軸線平行的直線，該直線繞鉆頭軸線旋轉(zhuǎn)，所形成的圓柱面的切面。

鑒于鉆頭切削部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主切削刃上前、后角自外緣向鉆芯不斷變化，我們分析時(shí)僅取外緣轉(zhuǎn)點(diǎn)A作展示。

2 借助輔助平面確定前角

前角分別與正交平面、前刀面、基面有關(guān)。前刀面是指切屑流出的表面，見圖2。

圖2 前刀面

如前所述，由于前角屬于空間角，確定其位置必須借助正交平面和基面兩個(gè)輔助平面。理解和找到正交平面和基面這兩個(gè)空間輔助平面位置的方法如下：

2.1 尋找正交平面

正交平面為背景面，也就是說(shuō)只有在正交平面內(nèi)，才能看到前角的真實(shí)形狀和大小。否則，不同方向看到的情況不一，致使看到的前角的形狀和大小失真，無(wú)法確定其真正的角度。同時(shí)，假想一過(guò)A點(diǎn)的空間平面，其既與切削平面垂直，又與基面垂直（見圖1）。這樣，就確定其空間的位置。

2.2 尋找基面

基面的尋找，需要分3個(gè)步驟：選點(diǎn)——確定切削速度方向——確定基面位置（該點(diǎn)與鉆心連線的徑向平面）。

（1）選點(diǎn)——鉆頭最外緣一點(diǎn)A（見圖3）。

（2）確定切削速度方向ν（見圖3）。切削速度方向=刀具切入材料方向=飛離方向=切線方向（與半徑垂直）。

（3）確定基面（見圖4）。鉆頭主切削刃最外緣一點(diǎn)A的基面，是與A該點(diǎn)切削速度方向垂直的平面，實(shí)際上是通過(guò)A點(diǎn)與鉆心連線的徑向平面。由于鉆頭兩主切削刃不通過(guò)鉆心，而是平行并錯(cuò)開一個(gè)鉆心厚度的距離，所以，主切削刃上各點(diǎn)的基面位置不同。

圖3 A點(diǎn)切削速度方向

圖4 麻花鉆的前角

2.3 確定前角

依據(jù)前角的定義，在正交平面內(nèi)，前刀面與基面之間的夾角即前角γ0（見圖4）。分別尋找、確定了正交平面、前刀面、基面的位置后，前角的位置自然也就確定了。

3 借助輔助平面確定后角

同樣道理，在后角位置確定之前，必須先找到后刀面、柱剖面、切削平面。尋找順序依次為尋找柱剖面——尋找切削平面——確定后角，見圖5。

圖5 麻花鉆的后角

3.1 尋找柱剖面

柱剖面在后角尋找過(guò)程中的角色，同正交平面。只有在柱剖面內(nèi)，才能看到后角真實(shí)的形狀和大小。過(guò)A點(diǎn)確定一條空間直線與鉆頭軸線平行，繞其輪廓一周，回到該點(diǎn)所形成的切面，至此就確定了柱剖面的空間位置。

3.2 尋找切削平面

切削平面是通過(guò)點(diǎn)A的切削速度方向與主切削刃切線圍成的空間平面（見圖5），此時(shí)切削平面為一條線。

3.3 確定后角

在柱剖面內(nèi)，主后刀面與切削平面的夾角就是后角αc（見圖5）。在確定了柱剖面、切削平面的空間位置后，與實(shí)體主后刀面之間，就自然找到了夾角——后角。

4 前、后角度的作用及應(yīng)用

學(xué)習(xí)鉆頭的角度，目的是為了在實(shí)際工作中的合理應(yīng)用。前、后角度對(duì)作為刀具的鉆頭的切削加工性能的影響及其正確的應(yīng)用，如下所述。

4.1 前角的作用與應(yīng)用

前角的大小，決定著切除材料的難易程度和切屑在前刀面上的摩擦阻力大小。前角愈大，切削愈省力，切削刃越鋒利，切屑變形越小。

鉆黃銅時(shí)，為提高刀齒強(qiáng)度，避免扎刀現(xiàn)象，修磨外緣處前刀面（見圖6），減小前角。

圖6 修磨前刀面

黃銅鉆孔易扎刀，外緣前角要減小。棱邊磨窄修圓弧，孔形圓整品質(zhì)高。

4.2 后角的刃磨與應(yīng)用

鉆頭的后角是刃磨得到的，刃磨時(shí)要注意使其外緣處磨得小些（約8°～10°），靠近鉆心處要磨得大些（約20°～30°）。這樣刃磨的原因，是可以使后角與主切削刃前角的變化相適應(yīng)，使各點(diǎn)的楔角大致相等，從而達(dá)到其鋒利程度、強(qiáng)度、耐用度相對(duì)平衡，又能彌補(bǔ)由于鉆頭軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)而使刀刃上各點(diǎn)實(shí)際工作后角減少所產(chǎn)生的影響，同時(shí)還可改善橫刃的工作條件。

后角的作用，是減小麻花鉆后刀面與切削面間的摩擦。例如鉆削鑄鐵材料時(shí)，切屑呈粉末狀?yuàn)A雜在鉆頭后刀面與孔底之間，磨損幾乎完全發(fā)生在后刀面上。此時(shí)，除了磨短橫刃、和磨出第二頂角外，就應(yīng)適當(dāng)?shù)啬ゴ蠛蠼?，減少后刀面與工件的摩擦。

5 結(jié)束語(yǔ)

麻花鉆作為應(yīng)用最廣、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的刀具之一，鉆頭切削角度是影響鉆削加工性能和刀具耐用度的決定性因素，借助空間輔助平面的建立確定鉆頭切削角度的位置是認(rèn)識(shí)、刃磨、改良、創(chuàng)新刀具的基礎(chǔ)，也是教學(xué)過(guò)程中的難點(diǎn)。借助主截面、基面、柱截面、切削平面的空間位置，以及麻花鉆的前刀面、后刀面，可以準(zhǔn)確地確定前角、后角的位置，為后期麻花鉆的刃磨及使用奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

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