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在干式切削加工中經(jīng)常用到微型鉆頭，由于微型鉆頭的直徑小、強度低、剛性差，再加上操作者使用不盡合理，導致鉆頭的壽命短、孔精度差。本文結合實際生產(chǎn)經(jīng)驗簡略介紹微型鉆頭在切削過程中的發(fā)生損壞的力學原因，為此類鉆頭的設計和使用提供依據(jù)。鉆頭每一側切削力都會產(chǎn)生切向、徑向與軸向抗力，當左、右切削力對稱時，徑向抗力可相互抵消，最終構成對鉆頭的扭轉反力矩與軸向推力。如圖所示。在正常的生產(chǎn)條件下，鉆頭損壞的原因是扭矩過高、進給量過大、初始接觸點偏移等。對于小鉆頭而言，工程中預測鉆頭扭矩的公式為：影響扭矩和軸向推力的因素包括鉆頭的幾何形狀、鉆削條件和工件材料，對普通麻花鉆，按下述公式可估算出鉆削條件對扭矩和軸向推力的影響。由公式0.8鉆頭的扭斷強度應為4.36N。由于0.1mm/轉的進給量產(chǎn)生的扭矩超過該值見公式，因此不能以這樣高的進給量鉆削。然而，在實際應用中，在上述條件下所普遍采用的送進量高達0.18mm/r，所以產(chǎn)生斷裂在所難免。
利用有限元分析軟件建模時，首先需要根據(jù)鉆頭幾何輪廓線方程選取鉆頭上的某些特定節(jié)點它們將成為模型中的部分節(jié)點，這些節(jié)點必須能充分反映鉆頭的幾何特征，從而可通過所建模型將鉆頭完整、準確地描述出來。選取節(jié)點時還應考慮鉆頭的對稱性，以盡量減少數(shù)據(jù)輸入量，如圖所示。采用有限元方法構建其模型后可以更真實地反映刀具形狀及特點，能更精確地分析切削過程中最大應力點在鉆頭冠部切削齒處。
經(jīng)驗上說小直徑鉆頭的強度、剛度在很大程度上取決于鉆芯的直徑、螺旋溝槽與鉆背寬度的比值。通常標準鉆頭的鉆芯直徑d。應是鉆頭直徑d的0.125-0.15倍。容屑槽寬度q與鉆背寬度p的比值一般是1-1.3，經(jīng)過網(wǎng)格的合理劃分，得到的鉆頭在不同參數(shù)下的應力云圖圖略，說明了小直徑鉆頭容屑槽的最佳參數(shù)比。對于小直徑鉆頭來說，一般按以下數(shù)據(jù)來選定d>0.3d，q/p=1/2。對于公式是按鉆芯厚度為鉆頭直徑18%的標準高速鋼鉆頭導出的，但由于小直徑鉆頭的強度、剛性在很大程度上取決于鉆芯的直徑。通常標準鉆頭的鉆芯直徑d。應超過鉆頭直徑d的0.15-0.4倍。所以許多標準小孔麻花鉆的鉆芯與直徑之比取為32070，扭矩強度大致正比于鉆芯直徑的立方。
公式較適合于小孔鉆頭。低轉速和螺旋角一樣，對扭矩有影響。通常增大螺旋角，能獲得較大的前角，使切削輕快，容易排屑，切削變形所需要的能量就小，相應地降低了切削溫度。但是對于小直徑鉆頭來說，增大螺旋角會減小端截面的面積，影響鉆頭強度，容易引起鉆頭振動和崩刃現(xiàn)象。例如采用30。以外的螺旋角時，其扭矩和軸向推力的增量為：于是當螺旋角為零度時，扭矩增大60070，軸向推力增大75070。對于小直徑鉆頭的螺旋角一般取15-20，這些在鉆頭的應力云圖上均能顯現(xiàn)出來。公式刀租8)提供了只考慮極限扭矩時許可鉆削條件的一些基本概念。
為了獲得滿意的鉆削效果，制造過程中應注意：(1)鉆頭的尺寸精度對孔徑的影響是很顯然的。如果超差，那么所加工的孔必然超差。工藝中可經(jīng)過粗、精磨或鏡面磨削，保證磨削出的鉆頭直徑在中差左右，且表面粗糙度較低。(2)保證位置精度，工作部分即使保證了尺寸精度，在使用時仍將有可能由于對基準軸線同軸度超差導致孔徑偏大，攻絲后使用時螺紋接觸高度不夠，導致螺紋聯(lián)接失效。(3)切削刃對基準軸線的斜向跳動。如果鉆頭兩主切削刃與基準軸線間的夾角不等或兩主切削刃沿基準軸線方向高度不等，則兩主切削刃的切深不等，它將使徑向切削力不平衡造成孔的擴張，且容易偏斜。
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