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麻花钻的特点及钻削试验条件

发布时间:2014-09-10      点击次数:3964


   麻花钻是耗损量zui大的刀具之一。半封闭的切削环境和特殊的钻头几何结构使麻花钻的钻削温度高于相同切削用量条件下车削和铣削的温度,钻刃各处的切削速度、与切削表面间的摩擦速度沿径向呈三角形梯度分布。受其影响,不同区域的钻刃有不同的磨损过程和特征,并且随钻头转速或直径的增大,这种磨损特征的差别也将加剧。显然,麻花钻整体钻刃的磨损规律较为复杂,若简单沿用有关车削或铣削刀具磨损的传统理论和方法处理麻花钻的磨损问题(如仅以转角磨损量的大小表示钻头磨损程度并以此制定钻头的磨钝标准),则一方面因缺乏对钻刃磨损规律全面的理论阐述与试验依据,另一方面难以在实际加工中合理选择钻削用量而难以充分发挥钻头整体的切削作用。尤其在自动加工环境下采用多种尺寸规格的钻头同时加工,耐用度标准执行困难且意义不大。而基于钻头切削失效特征分析和试验,采用强制换刀的寿命管理更为简便合理。

钻刃磨损的图形特征

  磨损带形状特征及随切削时间和切削条件的变化规律是刀具磨损理论zui基本的内容。与车、铣削刀具不同,钻头前锥的刀刃全部参加切削,其后刀面磨损区域很大,且三维分布于前锥面及与刃带相交的转角区。为便于观测,在DIMILA9966检测仪上用一个特制的三向夹头将主刀刃调平,使转角区、主后刀面和一部分横刃的磨损区清晰地显示在一个视图上,再测量绘制出磨损图形或直接拍照成像。(图一)为试验所得麻花钻的典型磨损图形,转角磨损区呈不规则的三角形,其高(沿钻头的轴向)是钻头磨损带的zui大宽度VBc,而主刀刃及横刃的磨损区为形状较均匀、宽度尺寸VB较小的条形带。试验表明,无论钻头转速高低或在磨损过程的任意时刻,转角磨损带宽度值zui大且扩展速率zui快的这种图形特征总是保持不变。更重要的是,当转速较高时,转角区及相邻小部分主刀刃磨损区的磨损性质与其余主刀刃和横刃磨损区的磨损性质有较大的差异,前者出现明显的烧伤色且规则沟痕形貌的比例减少,这是因为沿刀刃径向的切削速度梯度增大,钻头外缘的温度和摩擦速度急剧增加,热磨损(氧化、扩散磨损)成为主要的磨损形式。

                                                   (图一)

(图二) 


  显然,钻头整体的磨损程度以及能否继续切削不仅取决于转角磨损VBc的大小,而且与主、横刀刃磨损VB有关,并受钻削速度的影响。在改变钻头转速n的钻削试验中,测量不能正常钻削时钻头的转角磨损和主刀刃磨损,结果如(图二)所示。转速不同,钻头磨钝时的转角磨损值差异显著,且VBc值随转速的提高而增大。如当n=1125r/min时,测得VBc=0.90mm时的钻头仍能正常切削;而同样的钻头以n=600rpm钻削时,当VBc=0.76mm时就已磨钝失效,无法继续钻削。与之相比,转速变化对主刀刃及横刃磨损区的影响却相反。转速较低时,钻头磨钝失效所对应的VB值较大;转速较高时,钻头失效对应的VB值却变小,但两者的差别不大。因此,钻削速度的提高对主刀刃及横刃磨损特性的作用并不显著,这正是钻削与车削的不同之处。

                                                         (表一)
  (表一)列出两个磨损区的磨损带宽度值之比VBc/VB随钻削速度的变化情况。随着钻削速度的提高,两磨损带宽度的比值显著增加,即在较低的转速范围,主刀刃和转角两个磨损区都影响钻头的整体切削性能,而转速较高时则以转角区的热磨损为主要影响因素。因此,钻头的磨损图形及其变化特性反映了不同刃区的磨损过程具有非线性的规律,仅根据VBc的大小难以完全确定钻头整体的磨损程度,而不考虑钻削速度的影响规定一个VBc值作为钻头的磨钝标准也是没有意义的。

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