分類(lèi)號(hào)姆T氣碩士學(xué)位論文題目麻花鉆結(jié)構(gòu)參數(shù)及刃磨方法的研究密級(jí)英文并列題目RESEARCHOFTHE珊ISTDRIMSSTNLCTUREPARAMETERSANDSHARPENINGMETHODS研究生時(shí)林專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)及理論研究方向現(xiàn)代制造技術(shù)師傅蔡安副教授學(xué)位授予日期T答辯委員會(huì)主席江南大學(xué)地址無(wú)錫市江南大學(xué)蠡湖校區(qū)二00六年五月摘要中文摘要FL加工技術(shù)是機(jī)械加工領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要技術(shù)，也是當(dāng)今機(jī)械加工中大有可為的應(yīng)用技術(shù)。麻花鉆誕生至今已有百余年的歷史，但在機(jī)械加工中，目前它仍然是應(yīng)用最廣泛的7L加工刀具。鉆孑L的工作量約占機(jī)械加工的三分之一，耗資十分驚人。近年來(lái)，麻花鉆的研究工作愈來(lái)愈得到國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家、學(xué)者及政府有關(guān)研究部門(mén)的重視。本文主要對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究在分析麻花鉆前刀面性質(zhì)的基礎(chǔ)上建立了麻花鉆螺旋前刀面的數(shù)學(xué)模型、探討了在麻花鉆磨損或破損的情況下重新修磨出直線刃的方法、在分析麻花鉆前角的基礎(chǔ)上建立了麻花鉆主切削刃的優(yōu)化方程、提出了傳統(tǒng)麻花鉆分屑槽存在的缺點(diǎn)并提出了改進(jìn)方法且建立了分屑槽的數(shù)學(xué)模型、在分析傳統(tǒng)麻花鉆后刀面刃磨方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出了一種后刀面的刃磨新方法一螺旋錐而刃磨法，并建立了在此刃磨方法下后刀面及圓周后角的數(shù)學(xué)模型，本文還對(duì)原有的錐面刃磨法提出了另一種數(shù)學(xué)模型，只要三個(gè)刃磨參數(shù)即可確定錐面后刀面，變導(dǎo)程螺旋面刃磨法雖然已經(jīng)提出，但還沒(méi)有建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型，本文建立了其數(shù)學(xué)模型、用三維設(shè)計(jì)軟件PROE建立了麻花鉆的前刀面模型并用UG建立了其實(shí)體模型，提出了用這兩個(gè)三維模型測(cè)量出后刀面在某一刃磨參數(shù)下的各個(gè)角度值的方法且提出了用三維軟件優(yōu)化刃磨參數(shù)的方法。關(guān)鍵詞麻花鉆、后刀面、數(shù)學(xué)模型、三維模型III江南大學(xué)士學(xué)位論文ABSTRACTHOLEPROCESSINGTECHNJQUEISANIMPONANTTECHNOLOGYINMACHINJNGNELD，ITSALSOANAPPLJCABLETECHNOLOGYOFHAVINGBD曲TPMSPECTSNOWADAYSINMACHININGTHETWISTDRILLHASAHISTORYOFMOREIHALL100YEARSSINCEITHASBEENJNVENTED，BULITISSIILLLHEMOSTEXTENSIVEAPPLIEDPROCESSINGCUTTJNGTOOIINMACHININGNEARLY13WORKLOADOFLHEMACHININGISHOLEPROCESSING，THECOS“SVEFYLA瑤E1NRECENTYEARSIBERESEARCHOFTHETWJSTDRILLHASBEENPAIDMOREANDMOREAITENTIONBYDOMESIICANDINTEMATIONALEXPENS，THERELEVANTSCHOLARANDDEPARTMENTOFTHEGOVEMMENTTHISPAPERHASCARRIEDOUTTHERESEARCHMAJNLYFORSOMEFOLLOWJNGASPECTS0NTILEBASJSOFANALYSISIHECHARACIERISTICOFTHETWJSTDNULSRAKEFACE，THEMATHEMATICALMODELOFIHELWISTDRILLSSPIRAIRAKEFACEHASBEENESIABLISHED；T1LEMELHODOFRESHARPENINGLHESLRAI曲TMAJORCUILINGEDGEINCONDITJONSIHATTHETWISTDRI兒HAVEBEENABRASEDORDILAPIDATEDHASBEENDISCUSSED；ONIHEBASISOFANALYSISTHEWISIDRJLISNKEANGLE，THEOPTIMIZEDF0聊ULAOFIHETWJSIDRILLSMAJORCUTTINGEDGEHASBEENESTABLISHED；ONLHEBASISOFANALYSISLBESHORTCOMINGOFLHETRADIIIONALMISLDRMSCHIPSPL“GROOVE，IHEJMPR0VEMENTMETHODHASBEENPUTFORWARDANDTHEMATHEMAIICALMODELHASBEENESLABLISHED；ONTHEBASISOFANALYSISTHEADVANTAGEANDSHONCOMINGOFTHESHARPENINGMEIHODOFTHETRADITIONALTWISTDRILLSNANK，ANEWSHARPENINGMETHODOFTHENANKHE】ICALCONESHARPENINGMETHODHASBEENPUTFORWARD，THEMATHEMATICALMODELOFTHENANKANDCIRCUMFERENTIALCLEARANCEANGLEHASBEENESTAB“SHEDUNDERTHISSHARPENINGMETHOD，ANEWKINDOFMATHEMATICALMODELOFLHEORIGINALCONESHARPENINGMETHODHASBEENPULFORWARD，THECONICALNANKOFTHETWISTDRILLCANBEDECIDEDONLYBYTHREESHARPENINGPARAMETERS，THEVAABLELEADHELJCALSHARPENINGMELHODHASBEENPUTFORWARDALREADY，BUTTHERELATEDMATHEMATICSMODELHASNTBEENESLAB】ISHEDYET，AND“HASBEENESTABLISHEDINTHJSPAPER；THESHAPEMODELOFTHETWISI“RAKEFACEHASBEENESLAB】JSHEDBYTHREEDJMENSIONALDESIGNSONWAREPME，ANDTHESOLJDMODELOFTHE1WISTDRILLHASBEENESTABLISHEDBYLHREEDIMENSIONALDESIGNSOFLWAREUQTHEMELHODOFMEASUREIHEANGLESAFLERLHEFLANKFACEHASBEENSHARPENEDUNDERACERTAINSH8RPENINGPARAMETERSBYUSINGTHETWO【HREEDJMENSIONALMODELHASBEENPUTFORWARD，THEMETHODOFOPIIMIZETHESHARPENINGPARAMETERSBYUSINGLHREEDIMENSJONALDESJGNSONWAREPROEHASBEENPUIF01WARDLOOKEYWORDSTWJSTDRILL、NANK、MATHEMATICALMODEL、LHREEDIMENSJONALMODEJ獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所星交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文巾特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含本人為獲得江南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。0，簽名翻主撻日期力彩年G月Y日關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本學(xué)位論文作者完全了解江南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定江南大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許論文被查閱和借閱。可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文，并且本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。保密的學(xué)位論文在解密后也遵守此規(guī)定。簽名日主拯翱虢得撅日期20。占年占月7目第一章緒論第一章緒論11研究麻花鉆結(jié)構(gòu)參數(shù)及刃磨方法的意義孔加工是機(jī)械制造中最重要的加工工種，鉆IL的工作量約占機(jī)械加工的三分之一，耗資十分驚人【1】。麻花鉆誕生至今已有百余年的歷史，但目前它仍然是應(yīng)用最廣泛的IL加工刀具。傳統(tǒng)的麻花鉆的幾何形狀存在著很多缺點(diǎn)，這些缺陷常使麻花鉆磨損快，嚴(yán)重影響著鉆孔效率與己加工表面質(zhì)量。因此，對(duì)麻花鉆結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究越來(lái)越得到大家的重視傳統(tǒng)的麻花鉆重磨靠手工刃磨，難度大，精度差，而機(jī)械刃磨又缺乏充分的理論指導(dǎo)，在數(shù)學(xué)模型的研究及建立3【5】方面研究的還不是很充分，所以限制了它的發(fā)展速度，因此，對(duì)麻花鉆刃磨方法的研究7L具有重要的意義。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品的生產(chǎn)制造也經(jīng)歷了從手工操作到機(jī)器自動(dòng)化加工的轉(zhuǎn)變，而數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，又離不開(kāi)數(shù)學(xué)模型的建立，由于傳統(tǒng)的麻花鉆刃磨都是采用手工刃磨，因此過(guò)去對(duì)麻花鉆數(shù)學(xué)模型的研究較少，這嚴(yán)重制約了麻花鉆在數(shù)控刃磨方面的應(yīng)用。近年來(lái)，隨高效加工、自動(dòng)化生產(chǎn)、加工中心、高強(qiáng)度高硬度金屬材料、復(fù)合材料及涂層材料等日益得到較為廣泛的應(yīng)用，對(duì)麻花鉆的鉆削效率、鉆削精度及鉆削的穩(wěn)定性等方面提出了更一高的要求，而通過(guò)手工刃磨的麻花鉆是無(wú)法滿(mǎn)足這樣的要求的，因此，麻花鉆數(shù)控刃磨的應(yīng)用越來(lái)越重要，麻花鉆的數(shù)控化研究【8】19L【LO|工作愈來(lái)愈得到國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家、學(xué)者、及政府有關(guān)研究部門(mén)的重視。國(guó)內(nèi)外的專(zhuān)家學(xué)者也掀起了研究麻花鉆數(shù)學(xué)模型的的熱潮，雖然取得了一定的成果，但由于起步完，在這方面還是很不充分和完善。本文中，通過(guò)對(duì)麻花鉆的研究，建立麻花鉆的各個(gè)部分的數(shù)學(xué)模型，給數(shù)控刃摩提供了一定理論支持。由于計(jì)算機(jī)及微處理機(jī)的愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用，使得計(jì)算機(jī)對(duì)鉆頭進(jìn)行數(shù)學(xué)分析成為可能【1L】【12】【13J114J。三維軟件的產(chǎn)生，給機(jī)械沒(méi)計(jì)帶來(lái)了革命性的發(fā)展，現(xiàn)己應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)及分析的方方面面。本文中，用三維沒(méi)計(jì)軟件PROE及UG建立了麻花鉆在某一刃磨參數(shù)下的三維模型，使之在視覺(jué)上更加直觀，并且通過(guò)三維沒(méi)計(jì)軟件自身具有的強(qiáng)大分析功能，測(cè)量出在該刃磨參數(shù)下得到的各個(gè)角度值，從而分析出在這個(gè)刃磨參數(shù)下得到角度值是否合理。并且，可以通過(guò)三維軟件具有的分析優(yōu)化功能，對(duì)相關(guān)刃摩參數(shù)進(jìn)行一定的優(yōu)化，使之得到較為合理的刃磨參數(shù)以及在這個(gè)刃磨參數(shù)下得到較合理的刃磨角度值。本研究工作的意義，總的來(lái)說(shuō)可以歸納為以下幾點(diǎn)1分析研究已有麻花鉆的結(jié)構(gòu)參數(shù)及刃磨方法的情況2建立較完善的麻花鉆結(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)學(xué)模型；3建立麻花鉆各幾何參數(shù)新的刃磨方法及刃磨方法的改進(jìn)建議；4為機(jī)械刃磨或數(shù)控刃磨提供一定的論論依據(jù)；5對(duì)麻花鉆重磨后的幾何參數(shù)進(jìn)行模擬檢測(cè)；6對(duì)今后麻花鉆的結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供一定的理論依據(jù)江南大學(xué)士學(xué)位論文7充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，建立麻花鉆三維模型，并為其它刃磨方法下三維模型的建立提供了參考。12標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的組成如圖11所示，麻花鉆有三部分組成尾部、頸部和工作部分。1尾部一鉆頭上供裝卡用的部分，并用來(lái)傳遞鉆孔所需的動(dòng)力包括扭矩和軸向力；2頸部一一位于工作部分與尾部之間，是在磨鉆尾時(shí)供砂輪退刀用；3工作部分一一又分切削部分和導(dǎo)向部分。切削部分擔(dān)負(fù)主要的切削工作。導(dǎo)向部分是在鉆孔時(shí)起引導(dǎo)鉆頭的作用，同時(shí)還是切削部分的后備部分。這種鉆頭之所以叫“麻花鉆”，就因?yàn)樗耐庑蜗蟾奥榛ā?。在它的工作部分開(kāi)有兩條螺旋槽，槽的作用是容納和排除切削，鉆削時(shí)，切削沿著槽面不斷流出，冷卻潤(rùn)滑液則沿著槽面流入。它的導(dǎo)向部分外緣有棱邊，是狹窄的圓柱面近似的，這樣既減少了孔壁與鉆頭問(wèn)的摩擦，還能起到引導(dǎo)鉆頭方向的作用【15J。13標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆切削部分的組成前面一一即螺旋槽表面，是切屑沿著流出的表面。這表面在鉆頭熱處理前、后大多經(jīng)過(guò)拋光。主后面一一位于工作部分的端部，是與工件加工表面孔底相對(duì)的表面，其形狀由刃磨方法決定，可以是螺旋面、錐面或平面；而用手工刃磨時(shí)，則一般是曲面。副后面一一即鉆頭的棱邊或刃帶，是與工件已加工表面孔壁相對(duì)的表面。主切削刃一前面與主后面的交線，它擔(dān)負(fù)主要切削任務(wù)。副切削刃一前面與副后面的交線。橫刃一一兩主后面的交線。外緣尖一一主切削刃和副切削刃的交接處稱(chēng)為外緣尖即刀尖。鉆心尖一一橫刃和鉆軸的交點(diǎn)。由此可見(jiàn)，麻花鉆有六個(gè)刀面、五條刃、三個(gè)尖組成。第一章緒論灘寒耍一可，塑L啊一誓篁一忑簽妥封耋；40一一蔓盟X咝一一J、L玎二0湛。JI_L“14麻花鉆的結(jié)構(gòu)參數(shù)翔】I啐盹銷(xiāo)舯嗤4一JJ一“4J”，6一甜I刊7博出臻。二U，I盼坪帥P一餞許仃一”帶帶TA硅。L皇_一捂_釘_F_LK、啊G詹。蹦“，嶂泓PR，知R”F；H“，電，PL確酶睹如麻花鉆的結(jié)構(gòu)參數(shù)是指鉆頭在制造過(guò)程中控制的參數(shù)，它們是決定鉆頭幾何形狀的獨(dú)立參數(shù)。麻花鉆的結(jié)構(gòu)參數(shù)分為尺寸參數(shù)和角度參數(shù)兩種。141尺寸參數(shù)1鉆頭直徑D。2鉆心厚度K2R。普通麻花鉆的鉆心厚度通常如表11所列，或取2R。O2D0。鉆削難加工材料的專(zhuān)J；|鉆頭，可增大鉆心厚度到2R。02504扎硬質(zhì)合金鉆心厚度取2R。O25O27K表11麻花鉆鉆心厚度C】。251251512LJ802RC028O2D。，O2015D。0145O125D。3橫刃長(zhǎng)度B江南大學(xué)士學(xué)位論文修磨兩主刃后刀面時(shí)會(huì)自然形成橫刃B。橫刃的切削條件最差，對(duì)軸向力、鉆削溫度及鉆削質(zhì)量的影響較大，為改善鉆削條件，使用時(shí)一般都要修短橫刃長(zhǎng)度，修短后的橫刃長(zhǎng)度用B。表示。4其它參數(shù)棱邊寬度B。，和棱邊高度C。一般B。取O2O26MM，C。取O112咖，棱邊倒錐為003O12唧100MM，大鉆頭取大值。D。2中。，兩主刃相對(duì)于刀具實(shí)體呈凹形；若2中2中。，兩主刃相對(duì)于刀具實(shí)體呈凸形。3螺旋角B通常所說(shuō)的螺旋角是指鉆頭外圓柱面與螺旋槽表面的交線上任意點(diǎn)的切線與鉆軸的夾角，鉆頭螺旋角B的大小，由螺旋槽的導(dǎo)程P和鉆頭半徑R。所決定。即喀盧孕11由于鉆頭任意半徑各點(diǎn)螺旋槽的導(dǎo)程相等，因此，鉆刃不同半徑的螺旋角是不相等的。即卵X2憊卵“屯式中盧。一鉆頭任意半徑的螺旋角，度；R，一主刃任意點(diǎn)半徑，MM。4橫刃斜角在鉆頭端視圖內(nèi)，橫刃與主切削刃的或與兩主切削刃平行對(duì)稱(chēng)且過(guò)鉆軸中心的對(duì)稱(chēng)平面的央角。橫刃斜角是在刃磨兩后刀面時(shí)自然形成的。當(dāng)后角增大時(shí)，橫刃斜角要減小，且橫刃長(zhǎng)度增加。因此，可根據(jù)橫刃斜角的大小判斷橫刃的鋒利程度，即刃磨時(shí)可以用檢驗(yàn)V角大小的方法來(lái)控制橫刃后角口。的大小，近似地把橫刃附近的后刀面看作是平面，橫刃4第一章緒論斜角與橫刃后角的關(guān)系式為式中A。一一橫刃后角，度；一橫刃斜角，度中。一一原始半鋒角，度。C喀NSINV餾O15本課題論文國(guó)內(nèi)外研究情況13由于麻花鉆在機(jī)械加工中的重要性，對(duì)麻花鉆的研究，國(guó)內(nèi)外的專(zhuān)家學(xué)者一直沒(méi)有中斷過(guò)。近年來(lái)，隨高效加工、自動(dòng)化生產(chǎn)、加工中心、高強(qiáng)度高硬度金屬材料、復(fù)合材料及涂層材料等日益得到較為廣泛的應(yīng)用，對(duì)麻花鉆的鉆削效率、鉆削精度及鉆削的穩(wěn)定性等方面提出了更高的要求，麻花鉆的研究工作愈來(lái)愈得到國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家、學(xué)者、及政府有關(guān)研究部門(mén)的重視。特別是隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，麻花鉆數(shù)控刃磨的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，麻花鉆的數(shù)控化研究工作愈來(lái)愈得到國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家、學(xué)者、及政府有關(guān)研究部門(mén)的重視。國(guó)內(nèi)外的專(zhuān)家學(xué)者也掀起了研究麻花鉆數(shù)學(xué)模型的的熱潮，取得了一定的成果，如陳壁光、GALLOWAY、SMWU、MAFNGELSO等人提出了以二次曲面作為鉆頭后刀面數(shù)學(xué)模型的理論13J等。但由于這方面研究的起步晚，因此還是很不充分和完善。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外主要研究的方向是鉆削方法及鉆削輔具如振動(dòng)鉆削、微小孔鉆削、切削液的輸送方法等；鉆頭結(jié)構(gòu)的研究如四刃鉆、三刃鉆、無(wú)橫刃鉆、硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位淺孔鉆、等前角鉆及蝸桿鉆等；刀具材料及鉆頭的表面處理如高性能高速鋼、硬質(zhì)合金、表面涂層、氮化和硫化等表面處理鉆頭刃形和刃磨方法的研究如群鉆及類(lèi)似群鉆的刃形、手工刃磨法、刃磨夾具及多維數(shù)控刃磨機(jī)等麻花鉆幾何參數(shù)間的數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)關(guān)系及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)如各刀面的數(shù)學(xué)模型、麻花鉆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的CAD、機(jī)械刃磨的數(shù)學(xué)模型等；鉆削機(jī)理及監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究如鉆削過(guò)程、鉆削的穩(wěn)定性及鉆削過(guò)程的監(jiān)測(cè)等|LJ。16本學(xué)位論文研究?jī)?nèi)容綜述麻花鉆的前刀面一螺旋槽表面，是切屑沿著流出的表面。在麻花鉆鉆削過(guò)程中，各切削刃及前、后刀面會(huì)出現(xiàn)磨損或破損的情況，或者為了適應(yīng)不同的加工材料，要改變某些角度或鉆頭的形式，這時(shí)就要求對(duì)麻花鉆進(jìn)行修磨，比較常見(jiàn)的就是對(duì)麻花鉆后刀面進(jìn)行修磨。然而，我們?cè)趯?duì)麻花鉆后刀面進(jìn)行修磨之后，其主刀刃為前刀面和后刀面的交線，如果沒(méi)有前刀面方程，我們就無(wú)法求出修磨后主刀刃的方程，也就無(wú)法求出沿主刀刃上各點(diǎn)處的后角的大小，因此，必須要建立起前刀面的方程。經(jīng)翻閱相關(guān)資料，雖然有些文中給出了前刀面的方程，但并未指出是在一個(gè)什么樣的坐標(biāo)系下建立的方程，也沒(méi)有給出前刀面方程的推導(dǎo)過(guò)程，而且各種資料中的I獅刀面方程不盡一致。為此，本文在研究麻花鉆前刀面的性質(zhì)“”后，E江南大學(xué)士學(xué)位論文建立了麻花鉆前刀面的數(shù)學(xué)模型。麻花鉆在鉆削加工過(guò)程中各切削刃及前、后刀面會(huì)出現(xiàn)磨損或破損的情況，或者為了適應(yīng)不同的加工材料，要改變某些角度或鉆頭的形式，這時(shí)就要求對(duì)麻花鉆進(jìn)行修磨。標(biāo)準(zhǔn)直線主刀刃的麻花鉆，其外緣點(diǎn)螺旋角B300，頂角2M1180，在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直線主刀刃麻花鉆的后刀面刃磨時(shí)，需要保證刃磨后的主刀刃仍然是直線刃，因?yàn)橄鄬?duì)于直線刃，曲線刃的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，主刃上各點(diǎn)的切削速度及方向差異更大，使切屑卷曲拉扯更加嚴(yán)重排屑更加困難，切屑占據(jù)的空間體積更大，使?jié)櫥焊灰琢魅搿榇?，在采用錐面刃磨法時(shí)要保證直線刃與砂輪母線重合“，在采用螺旋面刃磨法時(shí)，要使直線刃繞鉆頭軸線做螺旋運(yùn)動(dòng)“。但是，在現(xiàn)有的理論中，都是建立在直線刃已經(jīng)存在的情況下，來(lái)保證刃磨后的主刀刃仍然為直線，然而，在實(shí)際情況下，麻花鉆的主刀刃在鉆削加工過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)磨損或破損，如圖41所示，在修磨時(shí)要將整條直線刃修磨掉，重新修磨出一條新的主刀刃，然而如何保證重新修磨出的主刀刃仍然是直線刃呢在現(xiàn)有的理論中較少提到，為此提出了在標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆直線主刀刃磨損或破損的情況下，重新修磨出直線主刀刃的方法。麻花鉆刃磨方法的不同，對(duì)它的切削性能及耐用度有較大的影響。普通的麻花鉆，由于其主刀刃長(zhǎng)，切屑寬，并且切削刃上各點(diǎn)的切削速度及方向差異很大，使切屑卷曲拉扯嚴(yán)重，排屑困難，并且切屑產(chǎn)生寬而松的螺卷，占據(jù)了較大的空間體積，使?jié)櫥翰灰琢魅?，針?duì)上述缺點(diǎn)，通常采取在麻花鉆上磨分屑槽的辦法120】，但是傳統(tǒng)的分屑槽刃磨方法存在著一些缺點(diǎn)，這影響了鉆頭的切削性能和耐用度，為此，提出了一種新的分屑槽刃磨方法，提高了鉆頭的切削性能和耐用度。麻花鉆的后角值規(guī)定在圓柱剖面內(nèi)測(cè)量，并要求刃磨時(shí)將主切削刃上各點(diǎn)的后角磨得大小不等，即外緣處后角較小，越接近鉆芷后角越大【211。在已經(jīng)提出的后刀面刃磨方法中，比較理想的有錐面刃磨法【22】【馴【“】和變導(dǎo)程螺旋面刃磨法119】。本文對(duì)原有的錐面刃磨法提出了另一種數(shù)學(xué)模型，只要三個(gè)刃磨參數(shù)即可確定錐面。變導(dǎo)程螺旋面刃磨法雖然已經(jīng)提出，但還沒(méi)有建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型，本文建立了其數(shù)學(xué)模型。本文還提出了一種新的刃磨方法螺旋錐面刃磨法，該方法刃磨出的鉆頭后角分布合理，而刃磨機(jī)構(gòu)及調(diào)整更加簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械刃磨，因此具有較高的實(shí)用價(jià)值。原始鋒角2九1180、切削刃平直的標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆，主切削刃上各點(diǎn)的前角是不相等的，從外緣到鉆心處，前角約由300減到300瞄】。由于加工材料的不同，對(duì)麻花鉆前角大小的要求是不一樣的，在對(duì)某些材料鉆削時(shí)，要求麻花鉆的前角盡可能的大，那么，如何爿能找到使前角達(dá)到最大值的主刀刃方程呢現(xiàn)有的資料中沒(méi)有相關(guān)的研究。查閱資料可以知道，當(dāng)麻花鉆的制造參數(shù)一定時(shí)，即保證直線刃的原始鋒角2九、螺旋角M和鉆心厚度2R0確定，亦即前面螺旋槽的形狀固定了，則主切削刃上各點(diǎn)的前角Y，只與浚點(diǎn)的位置R。R的主偏角妒。有關(guān)1261。本文通過(guò)找出在切削刃上各點(diǎn)前角K達(dá)到最大值時(shí)的主偏角竹的方法，建立了主刀刃達(dá)到最大前角的方程。6第一蘋(píng)緒論麻花鉆是使用十分普遍的孔加工刀具，其后刀面能否合理刃磨對(duì)鉆孔加工有較大影響。為了改進(jìn)后刀面刃磨參數(shù)，提高鉆頭使用性能，采用了目前最先進(jìn)的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件PROE，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直線刃麻花鉆B300，2中1180錐面刃磨法后刀面進(jìn)行了分析研究。文中，由麻花鉆的兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)變量確定了其螺旋前刀面，由三個(gè)刃磨后刀面的刃磨參數(shù)變量確定了麻花鉆的錐面后刀面，打開(kāi)此模型后，可通過(guò)輸入這五個(gè)參數(shù)變量，在屏幕上自動(dòng)生成麻花鉆的螺旋前刀面和錐面后刀面，然后利用PROE軟件提供的測(cè)量工具，測(cè)量出在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和刃磨參數(shù)下各切削刃上的各種角度值，完全替代了傳統(tǒng)的手工計(jì)算，另外，錐面刃磨法存在翹尾現(xiàn)象，這在手工計(jì)算時(shí)很難發(fā)現(xiàn)，往往要到鉆頭刃磨出來(lái)以后才能發(fā)現(xiàn)，而利用三維模型可直觀的分析是否存在翹尾現(xiàn)象。同時(shí)，利用三維參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件UG建立了麻花鉆后刀面在某一刃磨參數(shù)下的實(shí)體模型，并可通過(guò)此實(shí)體模型分析麻花鉆在這個(gè)刃磨參數(shù)下刃磨后的各個(gè)角度值。江南大學(xué)十學(xué)位論文21引言第二章螺旋前刀面方程的推導(dǎo)麻花鉆的前刀面一一即螺旋槽表面，是切屑沿著流出的表面。切削刃上任一點(diǎn)的前角是這一點(diǎn)的基面與前而或前面的切平面之間的夾角?！?。在麻花鉆鉆削過(guò)程中，各切削刃及前、后刀面會(huì)出現(xiàn)磨損或破損的情況，或者為了適麻不同的加工材料，要改變某些角度或鉆頭的形式，這時(shí)就要求對(duì)麻花鉆進(jìn)行修磨，比較常見(jiàn)的就是對(duì)麻花鉆后刀而進(jìn)行修磨。然而，我們?cè)趯?duì)麻花鉆后刀面進(jìn)行修磨之后，其土刀刃為前刀面和后刀面的交線，如果沒(méi)有前刀面方程，我們就無(wú)法求出修磨后主刀刃的方程，也就無(wú)法求出沿主刀刃上各點(diǎn)處的后角的大小，因此，必須要建立起前刀面的方程。經(jīng)翻閱相關(guān)資料，雖然有些文中給出了前刀面的方程，但并未指出是在一個(gè)什么樣的坐標(biāo)系下建立的方程，也沒(méi)有給出前刀面方程的推導(dǎo)過(guò)程，而且各種資料中的前刀而方程不盡致。為此，本文在研究麻花鉆前刀面的性質(zhì)后，建立了麻花鉆前刀面的數(shù)學(xué)模型。22前刀面的數(shù)學(xué)建模麻花鉆前刀面如圖21所示，這個(gè)前刀面足一個(gè)螺旋面，是由過(guò)直線刃上一系列等螺距的螺旋線組成。圖21麻花鉆前刀面根據(jù)這個(gè)原理，建立了其數(shù)學(xué)模型，其過(guò)程如R圖22中相關(guān)符號(hào)的說(shuō)明R麻花鉆的半徑“直線刃上任一點(diǎn)的、卜徑第二章螺旋前刀面方程的推導(dǎo)RC一麻花鉆的半鉆厚I直線刃的全長(zhǎng)O坐標(biāo)系。與O直線饒Z軸的夾角H坐標(biāo)系0與0問(wèn)沿Z軸方向的距離T1在直線刃上取的一個(gè)長(zhǎng)度比例系數(shù)，OT11T2在螺旋線上取的一個(gè)長(zhǎng)度比例系數(shù)，OT2L由三角函數(shù)可得化SIN59012RC2R2所以LR2一RC2SIN590在直線刃上取一長(zhǎng)度比例點(diǎn)A，如圖22，過(guò)點(diǎn)A有一條螺旋線，其半徑為MNSIN5902RC2俗蕊WI，R薄、歲、一F飛鬈Z一彳I少L崔七1米SN59LL米SN59212223圖22前刀面方程推導(dǎo)示意圖為便于觀察，把坐標(biāo)系反過(guò)來(lái)畫(huà)，如圖22。直線刃上各點(diǎn)的導(dǎo)程不變，為PZ2RTAN30024在螺旋線上耿一長(zhǎng)度比例點(diǎn)A，則，在0坐標(biāo)系下，A，點(diǎn)的坐標(biāo)為RXCOSF2木T2，RX豐SIN2豐術(shù)T2，PZ木T225此螺旋線可視為在O坐標(biāo)系內(nèi)，先饒Z軸轉(zhuǎn)一OO，再沿Z軸F方向平移II。K幾卅，|攀訓(xùn)。降【Z心F2一日奠中H也F1SIN59。2，C2療90。_ARCT。墨型23結(jié)論在研究麻花鉆前刀面性質(zhì)的基礎(chǔ)上，建立了麻花鉆前刀面的數(shù)學(xué)方程，有了這個(gè)前刀面的數(shù)學(xué)方程，我們?cè)趯?duì)麻花鉆主后刀面進(jìn)行修磨后，可以通過(guò)聯(lián)立前、后刀面的方程的方法求出后刀面經(jīng)過(guò)修磨后的麻花鉆主切削刃的數(shù)學(xué)方程，從而進(jìn)一步求出麻花鉆經(jīng)過(guò)修磨后的各個(gè)角度值。第三章麻花鉆后刀面刃磨方法的研究31引言第三章麻花鉆后刀面刃磨方法的研究麻花鉆的主后刀面位于工作部分的端部，是與工件加工表面孔底相對(duì)的表面，其形狀由刃磨方法決定。麻花鉆在鉆削時(shí)，鉆頭前錐的刀刃全部參加切削，后刀面不斷地與切屑和工件相接觸，產(chǎn)生劇烈摩擦，同時(shí)接觸內(nèi)溫度和壓力又很高，其后刀面的磨損較為嚴(yán)重，這也是鉆頭磨損的主要形式I，8】。麻花鉆的后角值規(guī)定在圓柱剖面內(nèi)測(cè)量，并要求刃磨時(shí)將主切削刃上各點(diǎn)的后角磨得大小不等，即外緣處后角較小，越接近鉆芯后角越大口”，這樣可使各點(diǎn)的楔角大小大致差不多，同時(shí)還能增大橫刃的前角和后角。常用的麻花鉆刃磨方法有錐面刃磨法、螺旋面刃磨法、平面刃磨法、圓柱面刃磨法等。采用平面刃磨法和圓柱面刃磨法時(shí)，刃磨機(jī)構(gòu)調(diào)整方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化刃磨，但刃磨出的鉆頭壽命不高；錐面刃磨法始于本世紀(jì)初【2”，它是由GALLOWAY建立起來(lái)的1301，ARLLLAREGO【31】【”】【331對(duì)其做了進(jìn)一步研究，這種方法應(yīng)用最為廣泛，該方法刃磨后沿鉆頭主刃的后角分布較為合理，可較好的兼顧橫刃前、后角和鉆芯強(qiáng)度，缺點(diǎn)是刃磨機(jī)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整繁瑣【19】；此外，錐面刃磨法還有一個(gè)很大的缺點(diǎn)如果刃磨參數(shù)選得不當(dāng)，常常會(huì)出現(xiàn)后刀面的尾部向上翹起的翹尾現(xiàn)象12，這種翹尾有時(shí)還翹得很高，當(dāng)翹到一定程度后，用這種鉆頭鉆孔時(shí)，鉆頭后刀面的尾端就直接頂在了孑L底，從而使鉆頭無(wú)法進(jìn)行鉆削，因此，在麻花鉆的錐面刃磨中，必須減小或克服這種翹尾現(xiàn)象，但在選擇刃磨參數(shù)時(shí)往往不能發(fā)現(xiàn)，等到了刃磨出來(lái)后刁可發(fā)現(xiàn)是否存在翹尾現(xiàn)象。為了解決這種現(xiàn)象，有文章提出采用新型錐面刃磨法【2”，就是在使用錐面刃磨法時(shí)，讓鉆頭附加一個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，這樣雖然能解決翹尾現(xiàn)象，但刃磨后的直線刃為曲線刃，這增加了切削變形的程度，降低了刀具酬用度。為解決翹尾現(xiàn)象，本文提出了一種新的刃磨方法變螺旋錐面刃磨法，這種方法很好的解決了錐面刃磨法存在的“翹尾”現(xiàn)象，且刃磨出的鉆頭其圓周后角可在較大范圍內(nèi)變化，以適合不容材料的鉆削加工。同時(shí)，本文也提出了錐面刃磨法的另一種數(shù)學(xué)模型，這種數(shù)學(xué)模型適合對(duì)錐面進(jìn)行三維的建模，因此可通過(guò)對(duì)不同刃磨參數(shù)進(jìn)行三維建模，直觀的去分析是否存在著翹尾現(xiàn)象；變導(dǎo)程螺旋面刃磨法雖然已經(jīng)提出，但還沒(méi)有建立相關(guān)數(shù)學(xué)模型，本文建立了其數(shù)學(xué)模型。江南大學(xué)士學(xué)位論文32后刀面的刃磨321變導(dǎo)程螺旋面刃磨法的數(shù)學(xué)建模變導(dǎo)程螺旋面刃磨法的后刀面的形成如圖31。設(shè)麻花鉆半徑為R，半鉆厚為R。圖31變導(dǎo)程螺旋面刃磨法后刀面坐標(biāo)系原點(diǎn)O為兩主刀刃在過(guò)鉆頭軸線且平行于兩主刀刃的平面上投影的交點(diǎn)。Z為鉆頭軸線。點(diǎn)A為直線刃的延長(zhǎng)線與另一側(cè)直線刃在空間的交點(diǎn)。點(diǎn)B為直線刃的外緣點(diǎn)。在刃磨時(shí)，直線刃AB繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)，點(diǎn)A和點(diǎn)B分別沿半徑為R和R的螺旋線作螺旋運(yùn)動(dòng)。設(shè)點(diǎn)A每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)弧度，沿Z軸下降P1，點(diǎn)B每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)弧度，沿Z軸下降P3，P1，P3的值用來(lái)控制點(diǎn)A和點(diǎn)B處的后角值，應(yīng)使P1P3，以防止點(diǎn)A處的后角過(guò)大1。在直線刃AB的上任取一點(diǎn)C，在AB的端面投影上取一長(zhǎng)度比例系數(shù)T0T1。則由上可知，點(diǎn)C每轉(zhuǎn)過(guò)一弧度，其沿Z軸的下降值為P2TP3一P1。鉆頭坐標(biāo)系如圖31所示。C點(diǎn)的坐標(biāo)為F孵，_R，等3_1當(dāng)點(diǎn)C繞Z軸轉(zhuǎn)過(guò)E弧度后，其坐標(biāo)變?yōu)閆COS口一SIN口LY|L。J。臼COS口【糾【OOF。月2一，2一RF4尺2一R2培590F、廳IR二7COS療RSJN口LFS壓【7TSINPRTCOS口FR2一R2增590因?yàn)樵谛D(zhuǎn)過(guò)程中，點(diǎn)C沿軸Z還有一個(gè)下降量為T(mén)P3一P18O32第三章麻花鉆后刀面刃磨方法的研究所以，當(dāng)直線刃沿Z軸轉(zhuǎn)過(guò)?；《戎?，相應(yīng)的，C點(diǎn)轉(zhuǎn)到CL點(diǎn)，其坐標(biāo)為FJCOS臼RSIN目，F(xiàn)。J再SINPRCOS口即螺旋面方程為生二筍TP3一P1。33XF4I耳COS臼RSIN口YF，I可SIN口一RCOSPZ三掣FP3一P1口。信590一”“將此方程饒麻花鉆軸線旋轉(zhuǎn)1800即可求出另一側(cè)后刀面方程，為一F再COSPRSIN日Y一FJ酉SIN口RCOS口Z掣FP3一P】P培590一”7。C點(diǎn)圓周后角O，。【圳的計(jì)算點(diǎn)C的半徑為R2F2R2一R2點(diǎn)C的導(dǎo)程為PTP3P12丌則C點(diǎn)的后角【351為T(mén)S。“I2RC27；J；器322螺旋錐面刃磨法的數(shù)學(xué)建模343536373_8螺旋錐面如圖32。I殳麻花鉆半徑為R，半鉆厚為R。點(diǎn)A為直線刃的延長(zhǎng)線與另一側(cè)直線刃在空問(wèn)的交點(diǎn)。點(diǎn)B為直線刃的外緣點(diǎn)。坐標(biāo)系原點(diǎn)O為BA延長(zhǎng)線上的一點(diǎn)，設(shè)0AL，點(diǎn)D為AB延長(zhǎng)線上的一點(diǎn)，設(shè)BDK，T為鉆頭的軸線，Z軸與T平行。在刃磨時(shí)，0D繞Z軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且，設(shè)每轉(zhuǎn)過(guò)一度，DD與Z軸的興角減小N度。這樣就建立了兩個(gè)刃磨參數(shù)L、N。在OD上任取一長(zhǎng)度比例點(diǎn)C，并取長(zhǎng)度比例系數(shù)TOL1。所以，C點(diǎn)的坐標(biāo)為江南大學(xué)士學(xué)位論文SIN59。KSIN59。兩4R，。，L二；二KCOS59。4R39SLNY。肚“等手似CO|譽(yù)褂醫(yī)I褂圈FCOS日COS614一COS療SIN6B1LSIN口COS鯽爿一SIN口SIN州BL310SJN甜爿COS洲4BL14第三章麻花鉆后刀面刃磨方法的研究FZ一COS口COS6LV4爿COS口SIN161曰2L4SIN590Y一SIN臼COSI皇4爿SIN口SIN61B2R312LZSIN刮、，44COS6BC點(diǎn)圓周后角的計(jì)算，其方法為過(guò)C點(diǎn)作一個(gè)以T軸為軸線的圓柱面，分別求出圓柱面和后刀面在該點(diǎn)的法向量FL和F2，則圓柱面與后刀面的交線在該點(diǎn)的切向量F3為F3F1F2。在過(guò)C點(diǎn)且與軸T垂直的平面內(nèi)，作一個(gè)圓心在軸線T上，且過(guò)C點(diǎn)的圓，然后求出該圓在點(diǎn)C的切向量F4。則所求點(diǎn)的圓周后角值1為A，ARCCOS璺二絲313A，C28。8I；JF。砜313具體步驟如下。，7、一L少汰幽33求C點(diǎn)吲蒯后角不惹圖求F1由三角函數(shù)關(guān)系，可求出H為L(zhǎng)SIN590KSIN590R2一，28F一SIN590圓柱半徑R為JRHR2圓柱軸線上各點(diǎn)的坐標(biāo)為SIN590，R，Z153一143一】53一16江南大學(xué)士學(xué)位論文O一上SIN59。2_，一R2日2R2317F1陋，一R，O】318由后刀面方程可以看出似2工口，F(xiàn)【ZZ即F2【罷，罷，一1】3201一S砷C。S爿4詈一C礎(chǔ)SIN洲爿JV詈C。S口C。S詈嘗陸。1慨唧小批、S；N心N4B警一C。S口C。SB84罷一C。S心N詈嘗、。帆戚邯以1_SIN口C。S鮒爿一C。S心N酬爿JVSINPSIN鮒口一C。S臼C。S洲B。娑PCOSCSINS叭刪棚。一卜剛SINC霧COSS。悻。一SIN口C。SC甜V，爿；籮一C。SPSINC岔，4爿；孑C。S口C。SC刮V，詈告；，。、DYDYDFDYSMSIN甜。曰票一COS日C。STBT警一C。S心N等罷。DYDYDFDVOSIN8C。S6T爿一C。S口SIN6T爿VSIN口SJN6占一C。SPC。S6；B，蕓旦卜COSCSINSN刪刪。再卜剛SJNC手刪COSS，。第三章麻花鉆后刀面刃磨方法的研究化簡(jiǎn)后即為。JC。S日COS州爿“N口SIN洲爿JVC。S日SIN酬B“N口C。S州4曰罷326卜COSCSINSN刪。一卜MSINC霧COSS，。后刀面第二個(gè)方程兩邊對(duì)Y求導(dǎo)，得化簡(jiǎn)后即為L(zhǎng)COS口C。S州爿“N心N吖TT|VC。S心N糾T口“N口C。S州B】娑卜COS剛INSNN再卜MSJNC州霧“細(xì)渤。愕咿328兮DL一SINPCOS6爿一COS日SIN6I4SJNPSIN6BCOSPCOS68口4D2_COS觚S州H刪N59。MIN590廳7C。S側(cè)州“等乒根COS59。D3COS口COS甜爿一SIN口SIN創(chuàng)4爿。JVCOS療SIN甜4口一SIN臼COS創(chuàng)BD4_SINS州堋N590心N590廳7_SIN挑IN州“等乒“COS59。令L_DL。塑D2里AXAXOD1塑D2T里AYAYOD3塑D4旦AXDX1D3塑D4旦D日D4缸D1D4一D2D3MD3簍們3叼4329A口D27AVD28D3一D14D4MDLAVD1。D4一D24D37巧P以一缸叫一西甜一缸一哪坦M叫哪PM甜帕里缸叫臚一打叫W哪咖吖口文痂脅塑缸吲一缸蘭、H吖州口畎瞄峙L芻功P以一砂叱百P一妙吖等|寶們咖帕塑吵Q莖塑妙臚臚一一啪瞄Q帕塑砂咄艫翌秒哪一刪啷心卜哪江南大學(xué)士學(xué)位論文1；工SIN590KSIN59。而E2三型墨二三_K1COS59。SIN592由后刀面方程知求解上述方程，得罷COS吖JV爿罷SIN甜TEL蘭一SIN鮒占JVT警C。S甜TE2T罷魄唧以帆船C。S爿“NB譬SIN餓C。SE2攔考C呶吖，T爿T號(hào)“N，SET考“N，B詈C。S，EZ考P。C。S洲TJVT爿一SIN洲TBJV罷SIN刎E1C。S州T2罷將塑、蘭、塑、旦代入上面方程，即可求出后刀面法向量F2，為弧DX時(shí)哪N2降割3SZ求F3圓柱面與后刀面的交線的切向量F3為F3F1F2333求F4過(guò)點(diǎn)C且圓心在鉆頭軸線上的圓的切向量F4，為F4R，H，0】334求出后角“，C，為。心。魯；葛335。，C28。8II。嗣333直線刃上圓周后角的控制，其方法為在直線刃上任取兩點(diǎn)，一般取最外緣點(diǎn)和靠近鉆芯處某點(diǎn)，分別給定個(gè)我們所希望得到的后角值A(chǔ)L和O2。分別求出這兩點(diǎn)處的長(zhǎng)度比例值T和T。，由題意可知，這兩點(diǎn)處。均為O。將OL、TL、O，和O2、T2、O分別代入方程1中，可得一組方程甜一舭甜一妙沿一以擄一M把一沾汜一翹甜一打西一妙泓一MM一甜以一M把一叫陽(yáng)一缸陽(yáng)一妙把一汜一弛一打弛一砂第三章麻花鉆后刀面刃磨方法的研究求解此方程組，即可求得能得到O1、和A2所需的一組刃磨參數(shù)L、N。圖34是在PROE中通過(guò)三維建模后，測(cè)出的圓周后角在主刀刃上的變化曲線圖。R15，R1875，NO10，L30，從圖中可以看出，其圓周后角從外緣點(diǎn)的120左右逐漸增加到內(nèi)緣點(diǎn)的290左右。如果想要取得較大的后角值，只要增大N的值即可實(shí)現(xiàn)。F，“|；。I7。，I，HL一R圖34麻花鉆后角在直線刃上的變化曲線圖323錐面刃磨法的數(shù)學(xué)建模錐面刃磨法后刀面的形成如圖35。點(diǎn)A為直線刃的延長(zhǎng)線與另一側(cè)直線刃在空問(wèn)的交點(diǎn)。點(diǎn)B為直線刃的外緣點(diǎn)。坐標(biāo)系原點(diǎn)O為BA延長(zhǎng)線上的一點(diǎn)，設(shè)OAL，以0點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系如圖35。圓錐后刀面可看成是軸線在過(guò)直線刃AB且平行于另一側(cè)直線刃的平面內(nèi)，且母線通過(guò)AB的圓錐繞向量爿曰轉(zhuǎn)過(guò)。度后得到，這樣能保證刃磨后主刀刃仍為直線刃。圓錐半頂角為O。這樣，就建立了三個(gè)刃磨參數(shù)L、A、O。由圖35可得出圓錐未繞爿B旋轉(zhuǎn)時(shí)的方程為愁一一一江南大學(xué)士學(xué)位論文圖35錐面刃磨法示意圖S259一PX2一Z22SIN259一日KZY2O337圓錐繞面轉(zhuǎn)過(guò)N度可看成是圓錐繞Y軸轉(zhuǎn)310，然后繞X軸轉(zhuǎn)A度，然后再繞Y軸轉(zhuǎn)310得到。其旋轉(zhuǎn)矩陣為R五RY_3L。JRJ川。尺Y。LOFCOS一310LSIN一310讎M纛COS2310SJN2310COS口一SIN310SIN“COS310SIN310SIN310COS310COS口1LSIN口SJN310COSASINACOS310I338LSIN310COS3101一COSACOS310SIN乜SIN2310COS2310COSAI33結(jié)論麻花鉆后刀面磨損是麻花鉆鉆削加工時(shí)的主要磨損形式，因此，能否對(duì)麻花鉆后刀面進(jìn)行合理刃磨對(duì)麻花鉆的使用壽命有極大的影響。本文中麻花鉆后刀面采用的刃磨方法，均能得到直線主刀刃，且所得到的后角分布都比較合理，尤其是提出的新刃磨方法螺旋錐面刃磨法，該方法刃磨出的鉆頭后角分布合理，而刃磨機(jī)構(gòu)及調(diào)整更加簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械刃磨，值得推廣應(yīng)用。IL叫RRO0OK“出O10州I1M。瞄SCO10第四章標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆修磨直線刃方法的研究41引言第四章標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆修磨直線刃方法的研究麻花鉆是孔加工刀具中應(yīng)用最普遍的一種刀具，由于其在鉆削加工過(guò)程中各切削刃及前、后刀面會(huì)出現(xiàn)磨損或破損的情況，或者為了適應(yīng)不同的加工材料，要改變某些角度或鉆頭的形式，這時(shí)就要求對(duì)麻花鉆進(jìn)行修磨。標(biāo)準(zhǔn)直線主刀刃的麻花鉆，其外緣點(diǎn)螺旋角B300，頂角2中1180136】，在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)直線主刀刃麻花鉆的后刀面刃磨時(shí)，常需要保證刃磨后的主刀刃仍然是直線刃，因?yàn)橄鄬?duì)于直線刃，曲線刃的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，主刃上各點(diǎn)的切削速度及方向差異更大，使切屑卷曲拉扯更加F”重排屑更加困難，切屑占據(jù)的空間體積更大，使?jié)櫥焊灰琢魅搿榇?，在采用錐面刃磨法時(shí)要保證直線刃與砂輪母線重合，在采用螺旋面刃磨法時(shí)，要使直線刃繞鉆頭軸線做螺旋運(yùn)動(dòng)。但是，在現(xiàn)有的理論中，都是建立在直線刃已經(jīng)存在的情況下，來(lái)保證刃磨后的主刀刃仍然為直線，然而，在實(shí)際情況下，麻花鉆的主刀刃在鉆削F|【L工過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)磨損或破損，如圖41所示，在修磨時(shí)要將整條直線刃修磨掉，重新修磨出一條新的主刀刃，然而如何保證重新修磨出的主刀刃仍然是直線刃呢在現(xiàn)有的理論中較少提到，為此提出了在標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆直線主刀刃磨損或破損的情況下，重新修磨出直線主刀刃的方法。圖41麻花鉆磨損示意圖42直線主刀刃數(shù)學(xué)模型的建立發(fā)麻花鉆的半徑為R，半鉆厚為RC。江南大學(xué)士學(xué)位論文圖42鉆頭坐標(biāo)系的建立因?yàn)樵瓉?lái)的直線刃已磨損，為此，取外緣螺旋線上一點(diǎn)A作為重新修磨出的直線刃的外緣點(diǎn)，建立一個(gè)鉆頭坐標(biāo)系，如圖42和圖43所示，在鉆頭坐標(biāo)系中，點(diǎn)A的坐標(biāo)為XA，Y。，ZA，取點(diǎn)的位置視主刀刃磨損的情況而定，其原則為使修磨掉的金屬盡量少。過(guò)點(diǎn)A作一個(gè)與鉆芯圓柱體相切的平面P，如圖43所示，其中，直線AB為P平面與鉆頭前刀面的交線，這條交線就是我們要找的那條直線主刀刃，T為平面P與鉆芯圓柱體的切線，由標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的性質(zhì)可以知道直線AB與切線T間的夾角為590。圖43麻花鉆端面視圖和P平面視圖根據(jù)圖43所示，由數(shù)學(xué)關(guān)系，可求出B點(diǎn)的坐標(biāo)為RC鋤眠SIN。譬4110當(dāng)主刀刃磨損量較大時(shí)，要修磨掉的金屬較多，此時(shí)，A點(diǎn)的X坐標(biāo)為負(fù)值，根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系，求出的。值為目90。一A眥OS竺一ARCCOS生尺R20當(dāng)主刀刃磨損量較小時(shí)，要修磨掉的金屬較少，此時(shí)，A點(diǎn)的X坐標(biāo)為正值即圖43中的A，點(diǎn)，根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系，求出的。值為口90。一ARCC。S等ARCC。S姿43尺R。則直線主刀刃AB的方群為22J，薩第四章標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆修磨直線刃方法的研究蘭二壟二匕RCCOS口一XRCSIN口一匕一三二墨一QJ；J。；JT959。44這樣，就得到了直線主刀刃的數(shù)學(xué)模型，能在修磨后刀面的時(shí)候，重新修磨出直線主刀刃。43結(jié)論在標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆直線主刀刃磨損或破損的情況下，找到了過(guò)外緣螺旋線上任一點(diǎn)唯一的一條直線主刀刃，并建立了其數(shù)學(xué)模型，為機(jī)械修磨出直線主刀刃提供了理論上的指導(dǎo)。江南大學(xué)士學(xué)位論文51引言第五章主切削刃曲線優(yōu)化的研究原始鋒角2九1180、切削刃平直的標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆，主切削刃上各點(diǎn)的前角是不相等的，從外緣到鉆心處，前角約由300減到300。由于加工材料的不同，對(duì)麻花鉆前角大小的要求是不一樣的，在對(duì)某些材料鉆削時(shí)，要求麻花鉆的前角盡可能的大，那么，如何才能找到使前角達(dá)到最大值的主刀刃方程呢現(xiàn)有的資料中沒(méi)有相關(guān)的研究。查閱資料1151可以知道，當(dāng)麻花鉆的制造參數(shù)一定時(shí)，即保證直線刃的原始鋒角2九、螺旋角和鉆心厚度2R0確定，亦即前面螺旋槽的形狀固定了，則主切削刃上各點(diǎn)的前角Y。只與該點(diǎn)的位置R的主偏角吼有關(guān)。本文通過(guò)找出在切削刃上各點(diǎn)前角N達(dá)到最大值時(shí)的主偏角竹。的方法，建立了主刀刃達(dá)到最大前角的方程。52標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆前角的分布標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆主切削刃上各點(diǎn)的前角Y，可用下述公式計(jì)算|16FGY。；華生一培A。COS吼SLN壚，還有TGM。SJNK魚(yú)R，喀妒，喀妒OCOSAH式中Y，一一切削刃上任一點(diǎn)的前角度51525354第五章主切削刃曲線優(yōu)化的研究甜，一一該點(diǎn)的螺旋角度一一鉆頭的螺旋角度；妒，一一該點(diǎn)的主偏角度；2九一一鉆頭的原始鋒角度；A。一一該點(diǎn)的端面刃傾角讀；R。一一該點(diǎn)的位置半徑毫米；R或D一一鉆頭的半徑或直徑毫米2“或D一一鉆頭的鉆心厚度毫米。用上述公式計(jì)算和通過(guò)實(shí)際測(cè)量，表明原始鋒角2九1180、切削刃平直的標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆，主切削刃上各點(diǎn)的前角是不相等的，而且變化極大，從外緣到鉆心處，前角約由300減到300，如圖51?？拷@心處的前角是負(fù)前角，在拿起鉆頭觀察時(shí)應(yīng)該注意兩點(diǎn)第一，越靠近鉆心，切削刃上各點(diǎn)的螺旋角，越是逐漸減小可參看公式2，也就是晚，鉆頭的前面向尾柄傾斜的角度小了。第二，越靠近鉆心，切削刃上該點(diǎn)的基面位置的角度改變?cè)酱螅簿褪钦f(shuō)該點(diǎn)的端面刃傾角L越大?？拷@心處的基面已經(jīng)切入到螺旋槽即鉆頭里面里面，自然前角變成負(fù)值，蜘L圖52。同樣，從上面的公式3中也可以看出，切削刃上的點(diǎn)越靠里，因?yàn)槁菪?，減江南大學(xué)士學(xué)位論文圖51標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的前角分布圖52鉆心部分的前角小，而端面刃傾角A。增大，則前后兩項(xiàng)相減所得的差數(shù)就越小，當(dāng)靠近鉆心時(shí)甚至變成負(fù)值了?？拷@心處前角為負(fù)值，切削形成的條件很壞，切削抗力大；而另方面，外緣處的前角很大，顯得刃口薄，使切削熱不易傳導(dǎo)，加速磨損，而且削弱了強(qiáng)度。這是標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆這種26第五蘋(píng)主切削刃曲線優(yōu)化的研冗結(jié)構(gòu)所決定的基本不足之處。橫刃處是很大的負(fù)前角一54600，切削條件更差，完全是在工件上擠刮，造成很大的軸向抗力，磨鈍很快一般可以看到磨圓或磨禿了，并且使鉆孔精度不容易保證。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆鉆孔不深、排削順利時(shí)，鉆頭的軸向抗力有4555集中在橫刃上，扭矩約有310來(lái)自橫刃，如表51。表51標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆鉆削力的組成切削力組成主切削力橫刃摩擦軸向力4050455538扭矩8090310512應(yīng)該特別指出的，是這組公式只能適用于使用鋒角與原始鋒角相符22九1180、切削刃平直的條件下。53麻花鉆前角計(jì)算的一般公式在不修磨麻花鉆前面螺旋面的條件下，鉆工根據(jù)各種材料的需要，改變了切削刃的刃磨形狀，則相應(yīng)改變了各點(diǎn)的主偏角吼和端面刃傾角。此時(shí)各點(diǎn)的前角Y，的一般公式如下瞎Y?？N吼鯊筆摯C。S吼55QR一RI或采用下述簡(jiǎn)化形式培Y，爿SIN蛾口56這里爿目轡。1竺竺竺蘭扣嫡雨培MX2專(zhuān)蟾M式中Y，一切削刃上任一點(diǎn)的前角度57F58159江南大學(xué)士學(xué)位論文，一一該點(diǎn)的螺旋角度；M一鉆頭的螺旋角度妒。一一該點(diǎn)的主偏角度2九一一鉆頭的原始鋒角度；R，一一該點(diǎn)的位置半徑毫米；R或D一一鉆頭的半徑或直徑毫米2RN或D一一鉆頭的鉆心厚度毫米。公式6適用于進(jìn)行具體運(yùn)算，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為式3公式7則適用于定性地分析問(wèn)題。進(jìn)一步分析7、8、9等式，可以作出以下幾個(gè)判斷第一，當(dāng)麻花鉆的制造參數(shù)一定時(shí)，即保證直線刃的原始鋒角2九、螺旋角和鉆心厚度2廠0確定，亦即前面螺旋槽的形狀固定了，則主切削刃上各點(diǎn)的前角兒只與該點(diǎn)的位置R的主偏角轂有關(guān)。例如，當(dāng)麻花鉆的原始鋒角2九1180一1200，螺旋角甜300，鉆心厚度D015D或，0O15R時(shí)，則計(jì)算前角的一般公式8、9可簡(jiǎn)化為增Y。爿SIN吼日爿廖唾焉臼喀一1R23一O15廠I_一警一叭S2510511第二，主偏角的改變對(duì)前角的影響很大，在主切削刃上各點(diǎn)主偏角