新手如何掌握麻花钻的磨刀技巧？

麻花钻是最常用的孔加工工具。这种钻头的直线主切削刃较长，两个主切削刃由一个水平刃连接。容屑槽为螺旋形(便于排屑)，螺旋槽的一部分构成前刀面、前刀面和顶角(2？)决定了前角g，所以钻尖的前角不仅与螺旋角密切相关，还受刀刃倾角的影响。麻花钻的结构和几何参数见图1。

d:直径y:斜角a:间隙角b:螺旋角？:顶角d:核心直径l:工作部分长度

图1麻花钻结构及切削部分示意图

横刃的斜角y是横刃与主切削刃在端面投影中的夹角，y的大小和横刃的长度取决于钻芯附近的后角和顶角的大小。顶角不变时，背角越大，Y越小，横刃越长(一般Y控制在50 ~ 55°范围内)。

二、麻花钻的受力分析

麻花钻在钻削过程中的受力比较复杂，主要包括工件材料的变形抗力、麻花钻与孔壁和切屑的摩擦等。钻头的每个切削刃将受到三个分量的作用:Fx、Fy和Fz。

图2麻花钻切削时的受力分析。

如图2所示，在理想情况下，切削刃上的力基本上彼此平衡。剩下的力是轴向力和周向力，周向力构成扭矩，在加工过程中消耗主要动力。麻花钻在切削力的作用下产生横向弯曲、纵向弯曲和扭转变形，其中扭转变形最为明显。扭矩主要由主切削刃上的切削力产生。根据有限元分析计算，普通钻尖切削刃上的扭矩约占总扭矩的80%，横刃产生的扭矩约占10%。轴向力主要由横刃产生，约占普通钻尖横刃产生的轴向力的50% ~ 60%，主切削刃产生的轴向力的40%。

图3芯径d-刚度Do关系曲线

以直径D=20mm的麻花钻为例，在其他参数不变的情况下，改变钻芯厚度。从其刚度变化曲线(见图3)可以看出，随着钻芯直径的增大，刚度Do增大，变形减小。可以看出，钻芯厚度的增加明显增加了麻花钻工作时的轴向力，直接影响刀具的切削性能，刀具的刚度也影响加工几何精度。

由于普通麻花钻的横刃以大负前角切削，钻削时会产生严重的挤压，不仅会产生较大的轴向阻力，还会产生较大的扭矩。对于一些厚芯钻，如抛物线钻(G钻)和一些硬质合金钻(其特点之一是将普通麻花钻直径的11%至15%的芯厚提高到25% ~ 60%)，刚性好，钻孔直线度好，孔径准确，进给量提高20%。而钻芯厚度的增加必然导致横刃变长，相应地增加轴向力和扭矩，不仅增加设备负荷，而且对加工几何精度影响很大。另外，由于横刃与工件的接触是线性的，钻尖进入切削状态时，很难控制被加工孔的位置精度和几何精度。所以为了防止加工时出现偏差，往往需要用中心钻预钻中心孔。

为了解决上述问题，一般采用在十字叶片两端切槽的方法，以减少十字叶片的长度，减少挤压，从而降低轴向力和扭矩。但在实际加工中，钻尖负前角切削和线接触方式对中性能差的问题一直没有得到根本解决。为此，人们一直在不断研究和改进钻尖的形状，S刃钻尖是解决这一问题的较好方法之一。

三。S形刃钻尖的分类和特性

S刃钻尖也叫温斯洛钻尖，从末端投影看，其横刃呈S形。从正面投影可以看出，钻尖中部略隆起，呈抛物线冠状。由于带S刃的钻尖为曲刃，切削瞬间钻尖与工件为点接触，因此自定心和稳定性优于普通麻花钻，轴向力减小，切削性能提高，钻头寿命延长，待加工孔的质量显著提高，孔的位置精度和几何精度令人满意，钻孔进给速度和进给速度进一步提高。根据抛物线冠和十字刃的形状，S刃钻尖基本可分为三种，即高冠S刃、低冠S刃和低冠小S刃(见图4)。

图4三种S形刃钻尖

高冠S形刃钻尖

高冠S刃钻尖以美国Giddings Lewis钻头研磨机研磨的Winslow钻尖为代表。机床附有一套特殊的凸轮机构，S型刀片磨削后钻尖的切削部分(L0)较长，S型刀片的齿冠曲率较大。特点:由于S部分较高(L0较长)，基本消除了负前角，甚至可以切削正前角，所以不需要加横切槽。磨削效率高，适用于磨削厚芯刀具。但钻尖的尖部比较薄弱，强度差，不适合高硬度工件的高速加工。钻尖应由韧性好的材料制成(如高速钢)。

低冠S形刃钻尖

低冠S刃的钻尖以德国五轴磨床(配有瑞士Numroto的编程软件)磨削的钻尖为代表。钻尖的切削部分(L0)较短，并且S形刃的冠部曲率较小。从端面投影方向可以看出，十字刃为大S形，中间部分可以是短直线，十字刃部分有两个小槽，可以减小钻尖部分的负前角。

特点:由于切削部分(L0)比较短，钻尖和主切削刃的强度好；由于钻尖S刃的冠部曲率较小，其自定心和稳定性比高冠部S刃钻尖好。切削十字刃前角后，钻削性能明显提高，既保留了高冠S刃钻尖的优点，又提高了钻尖的强度。适用于加工硬质材料(如钢件、铸铁件等。).钻头可以由高速工具钢、硬质合金或其他高硬度材料制成。这种钻头的磨削比较复杂，要求也比较高。

低冠小S形刃钻尖

这种钻尖的形状类似于高冠S刃钻尖，其横刃也是小S形，钻尖角度为(2？)比以上两种钻尖大，主切削刃短(L0比较短)，冠曲率小。

特点:由于主切削刃短，加工时扭矩小；由于主切削刃强度高，冠曲率小，所以其自定心和稳定性比高冠S刃钻尖好。此外，小S刃钻尖无负前角，无需在横刃处加槽，既控制了轴向力，又降低了扭矩，可大大提高切削性能。适用于磨削高硬度材料(如硬质合金)的小螺旋角钻头。

四、S形刃钻尖磨削

S刃钻尖形状复杂，用手工或普通钻磨床很难磨削出理想的刃形。一般需要使用带特殊凸轮机构的钻磨机或数控磨床才能实现精确磨削。

图5显示了S形刃钻尖的简单磨削原理。将待研磨的钻头水平夹在A轴上。磨削时，锥形砂轮接触刀具刃口后，B轴在XZ平面内旋转，A轴联动(按后刀面螺旋升程要求旋转)；同时，砂轮相对于刀具在Y轴方向下降，形成螺旋侧面和S形横刃。

图5S刃钻尖的简单磨削原理

钻尖的冠高由锥形砂轮(锥度为30° ~ 60°)磨削的圆弧大小和螺旋面的升速率决定。当提升率增加时，冠高降低，圆弧越大，冠投影越高(见图5)。此外，冠高和S曲线半径与芯层厚度直接相关。

为了提高磨削低冠S刃钻尖时的切削性能，可以用75°角砂轮在钻尖处切出两条小槽，它们的角度基本平行于S的两个半圆的连线，这样既能保持主切削刃的强度，又能减小S刃中部产生的负前角，使冠抛物线中部的刀片前角等于或小于零(r≥0)。

和普通麻花钻一样，带S刃的钻尖顶角也很重要，钻尖角的磨削范围一般在90 ~ 135之间。从图1可以看出，顶角(2？)越小，主切削刃越长，切削载荷越大。由于S形刃的钻尖具有良好的自定心性能，所以不需要通过减小顶角来提高被加工孔的几何精度(这种方法在加工实践中效果不明显)来避免增加切削载荷。相反，为了提高刀具的切削性能，增加切削强度和切削速度，S刃钻尖的顶角一般设计在118以上(甚至高达140)。此外，当钻尖的外刃切入工件时，外刃的后角决定了楔角。刀具的楔角应根据待加工工件材料的硬度来确定。当工件材料较软时，应选择较大的背角。

动词 （verb的缩写）S刃钻尖应用实例

我们将S刃钻尖磨削技术应用于发动机连杆小头孔的加工，取得了良好的效果。

工艺设计:20序:钻孔？17+0.07毫米，机器转速:200转/分，切削速度:10.68毫米/分，进给速度:0.45毫米/分..40顺序:铰孔？17.5+0.05毫米.

使用？用17mm普通麻花钻钻孔时，孔径往往达到或超过？17.5mm，导致产品报废，操作人员不得不手工打磨钻尖，但是打磨质量非常不稳定。

我们把钻头磨成顶角118，轴向前角7，周向前角6的低冠大s刃钻尖。S刃半径为1.5mm，两个半圆连线长度为0.5mm，用80°锥形砂轮在水平刃上切两个槽，使冠前角大于等于零，可以保证刀具主切削。加工实践表明，使用这种钻头不仅有效地控制了孔的几何精度，而且显著提高了生产效率，大大降低了废品率。？17mm普通钻尖麻花钻和S刃钻尖麻花钻加工效果对比见下表。

普通钻尖与S刃钻尖加工效果的比较

机械公社圈——为机械而生