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空心鑽頭設計對切削性能的影響
日期：2025-07-03 15:06
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摘要：
空心鑽頭設計對切削性能的影響；
1 前角變化對鑽頭切削性能的影響
前角對切削力的影響
前角的變化會影響切屑材料的變形程度，從而使切削力發生變化。切屑變形越大，切削力越大；切屑變形越小，切削力越小。當前角在 0 ° ～ 15 ° 範圍內變化時，切削力修正係數的變化範圍為 1.18 ～ 1 。
前角對鑽頭耐用度的影響
增大鑽頭前角時，會使刀尖強度和散熱體積減小，同時會影響刀尖受力情況。當前角為正值時，刀尖受拉應力；當前角為負值時，刀尖受壓應力。如選用的前角過大，雖可增加鑽頭鋒利度，減小切削力，但刀尖所受拉應力較大，刀尖強度降低，容易折斷。在切削試驗中許多鑽頭均因前角過大而損壞。但是，由於被加工材料硬度和強度較高，加之便攜式鑽機的主軸及整機剛性較低，如選用的前角過小，鑽孔時切削力的增大會使主軸產生振動，加工表麵出現明顯振紋，鑽頭耐用度也會降低。
2 後角變化對鑽頭切削性能的影響
增大後角可減小後刀麵與切削材料間的摩擦，減小已加工表麵的擠壓變形。但如後角過大，則會降低刀刃強度和散熱能力。
後角的大小直接影響鑽頭耐用度。在鑽孔過程中，鑽頭的主要磨損形式為機械擦傷和相變磨損。考慮機械擦傷磨損，當切削壽命一定時，後角越大，可用切削時間越長；考慮相變磨損，後角增大會使鑽頭散熱能力降低。鑽頭磨損後，隨著後刀麵磨損帶的逐漸加寬，切削功率逐漸加大，摩擦產生的熱量會逐漸增加，使鑽頭溫度升高，當溫度升高到鑽頭相變溫度後，鑽頭將出現快速磨損。
3 鑽頭設計對刃磨加工的影響
空心鑽頭用量較少，加工批量小，因此設計鑽頭時應考慮其加工工藝問題，儘量以常用機加工設備和常用刀具實現加工及刃磨。
切屑經前刀麵流出，因此前刀麵的形狀直接影響切屑形狀和排屑性能。切屑在流出過程中受到前刀麵擠壓和摩擦，進一步產生變形。切屑底層金屬變形程度*大，並沿前刀麵產生滑移，使切屑底層長度較長，從而形成各種卷曲形狀。使用空心鑽頭鑽孔時，希望切屑成碎屑或帶狀屑，以利於排屑。為便於加工和刃磨，前刀麵必須設計為平麵，且不開斷屑槽。前刀麵在使用中不需要重磨。
後刀麵是空心鑽頭*易重磨的麵，也是磨損速度*快的麵，因此空心鑽頭的刃磨是以刃磨後刀麵來實現。副後刀麵分為內副後刀麵和外副後刀麵。從重磨角度來說，重磨內、外副後刀麵不易實現，因此副後刀麵應設計為不重磨形式。
根據以上分析，將該空心鑽頭刀刃設計為圖 1 所示形式。加工實踐證明，該設計完全可以滿足使用要求和刀具重磨要求。
4 切削液使用及對鑽頭切削性能的影響
空心鑽頭的主要特點是加工時孔的內芯不被切削，因此空心鑽頭的切削量比麻花鑽明顯減少，所需鑽機功率和切削中產生的熱量也較小。
用高速鋼空心鑽頭鑽孔時，因加工區溫度對鑽頭硬度影響很大，因此鑽孔過程中必須使用冷卻液降溫 。開始我們采用外部噴淋冷卻方式，但因鑽頭工位為水平軸線方向加工，冷卻液不易進入鑽頭刀刃部分，冷卻液消耗較大，冷卻效果不理想。經重新設計改變鑽機主軸結構，將外部噴淋冷卻變為內部噴淋冷卻，冷卻液由空心鑽頭芯部加入，使冷卻液能順利到達鑽頭切削部分，從而明顯降低了冷卻液消耗量，改善了冷卻效果。
