复杂形状钻头的磨削技巧

通过实践证明，麻花钻的切削部分存在以下几个问题：

1）大直径钻头横刃较长，横刃前角为负值。因此在切削过程中，横刃处于挤刮状态，使进给力增大。据试验，钻削时50%的进给力和15%的转矩是由横刃产生的。横刃长了，定心作用不良，使钻头容易发生抖动。

2）主切削刃上各点的前角大小不一样，使切削性能不同。靠近钻心处的前角是一个很大的负值，切削条件很差，处于刮削状态。

3）钻头的棱边较宽，副后角为0°，所以靠近切削部分的一段棱边，与孔壁的摩擦比较严重，容易发热和磨损。

4）主切削刃外缘处的刀尖角ε_r较小，前角最大，刀齿薄弱。而此处的切削速度又最高，故产生的切削热最多，磨损极为严重。

5）主切削刃长，而且全宽参加切削。切削刃各点切屑流出的线速度相差很大，切屑卷曲成很宽的螺旋卷，所占体积大，容易在螺旋槽内堵住，排屑不顺利，切削液也不易加注到切削刃上。

由于麻花钻存在上述一些问题，所以通常可对切削部分进行修磨，以改善其切削性能。于是，各种复杂形状钻头就诞生了。

1.群钻

群钻是革新后的一种效率高、寿命长、加工质量好的钻头。

标准群钻主要用来钻削钢材（碳钢和各种合金结构钢）。它的应用最广，同时又是其他群钻的基础。

（1）标准群钻 标准群钻的结构形状如图3-10所示。标准群钻与标准麻花钻不同的地方，主要有以下三点：

图3-10 标准群钻

1）磨有月牙槽。形成凹圆弧刃，并把主切削刃分成三段：外刃——AB段；圆弧刃——BC段；内刃——CD段。磨出圆弧刃后，形成三段主切削刃，能分屑和断屑，减小切屑所占空间，使排屑流畅；圆弧刃上各点前角比原来增大。减小切削阻力，可提高切削速度；钻尖高度降低。这样可使横刃磨得较为锋利，且不致影响钻尖强度；在钻孔过程中，圆弧刃在孔底切削出一道圆环肋。它与钻头棱边共同起着稳定钻头方向的作用，进一步限制了钻头的摆动，加强了定心作用，有利于提高进给量和孔的表面质量。

2）横刃磨短。使横刃缩短为原长的1/5～1/7。同时新形成的内刃上前角γ_o也增大。钻孔时进给力减小，使机床负荷减小，钻头和工件产生的热变形小，提高了孔的质量和钻头寿命；内刃前角增大，切削省力，可加大切削速度。

3）磨出单边分屑槽。磨出单边分屑槽能使宽的切屑变窄，减小容屑空间，排屑流畅。而且容易加注切削液，降低了切削热，减小工件变形，有利于提高钻头寿命和孔的表面质量。

由于标准群钻在结构上具有上述特点，故与标准麻花钻相比，其切削性能大大提高。

（2）钻薄板的群钻 图3-11所示为薄板群钻切削部分的几何形状。

用标准钻头钻薄板工件时，由于钻心先钻穿工件后，立即失去定心作用并使进给力突然减小。加上工件的弹动，会使钻出的孔不圆，出口处的毛边很大，而且常因突然进给过多而产生扎刀或钻头折断事故。

薄板群钻又名三尖钻。两切削刃外缘磨成锋利的刀尖，而且比钻心尖的高度低0.5～1.5mm。钻孔时钻心尚未钻穿，两切削刃的外刃尖已在工件上划出圆环槽。起到良好的定心作用，从而大大提高了钻孔的质量。

图3-11 薄板群钻(www.xing528.com)

2.硬质合金钻头

由于高速切削的发展，硬质合金钻头也得到了广泛的应用。硬质合金钻头是在钻头切削部分嵌焊一块硬质合金刀片，如图3-13所示。它适用于高速钻削铸铁、高锰钢及淬硬钢等坚硬材料。硬质合金刀片材料是碳化钨类K30（YG8）。

硬质合金钻头切削部分的几何参数一般是：γ_o=0°～5°，α_o=10°～15°，2ϕ=110°～120°，ψ=77°，主切削刃磨成R2mm×0.3mm的小圆弧，以增加强度。

使用硬质合金钻头时，进给量要小一些，以免刀片碎裂。两切削刃要磨得对称。遇到工件表面不平整或铸件有砂眼时，要用手动进给，以免钻头损坏。

3.钻头的修磨

为适应钻削不同的材料而达到不同的钻削要求，以及改进标准麻花钻存在的一些问题，需要改变钻头切削部分形状时，所进行的磨削工作称为修磨。如图3-12所示。

（1）修磨横刃 如图3-12a所示。其目的是把横刃磨短，并使靠近钻心处的前角增大。一般直径在5mm以上的钻头均须修磨。修磨后的横刃长度为原来的1/3～1/5。修磨后形成内刃，内刃斜角=20°～30°，内刃处前角γ_o=0°～15°。横刃经修磨后，减小了进给力和挤刮现象，定心作用也可改善。

图3-12 麻花钻的修磨

a）修磨横刃 b）修磨主切削刃 c）修磨棱边 d）修磨前刀面 e）修磨分屑槽

图3-13所示为修磨横刃时，钻头与砂轮的相对位置。修磨时，要先使刃背接触砂轮，然后转动钻头磨至切削刃的前刀面而把横刃磨短，并同时控制所需的内刃前角γ_o和内刃斜角等的数值。修磨横刃的砂轮圆角半径要小，砂轮直径也最好小一些，否则不易修磨好，有时还可能把钻头上不应磨去的地方被磨掉。

图3-13 修磨横刃的方法

（2）修磨主切削刃（修磨顶角）如图3-12b所示，其目的可增加切削刃的总长度和刀尖角ε_r，改善散热条件，增加刀齿强度，增强主切削刃与棱边交角处的抗磨性。从而提高钻头寿命，同时也有利于减小孔壁表面粗糙度数值。

一般2ϕ_o=70°～75°，f_o=0.2D。

（3）修磨棱边 如图3-12c所示，其目的是减小对孔壁的摩擦，提高钻头寿命。修磨棱边是在靠近主切削刃的一段第一副后刀面上，磨出副后角α′_o=6°～8°，并保留棱边宽度为原来的1/3～1/2。

（4）修磨前刀面 如图3-12d所示，其目的是在钻削硬材料时可提高刀齿的强度；在钻削黄铜时，还可避免由于切削刃过分锋利而引起的扎刀现象。修磨时，将主切削刃和副切削刃交角处的前刀面磨去一块（阴影部位），以减小此处的前角。

（5）修磨分屑槽 如图3-12e所示，其目的是为了使宽的切屑变窄，排屑顺利。修磨时，在两个后刀面上磨出几条相互错开的分屑槽。直径大于l5mm的钻头都可磨出。如果有的钻头在制造时，前刀面上已制有分屑槽，那就不必再开槽。带分屑槽的钻头尤其适用于钻削钢料。

（6）磨圆弧刃 磨制各类群钻时，在主切削刃中部大都磨有圆弧刃。磨圆弧刃时，钻头与砂轮的相对位置如图3-14所示。钻头的切削刃应置于水平位置，并接触于砂轮的中间平面上。钻头轴线与砂轮中间平面的夹角就是圆弧刃的后角α_R。磨削过程中，钻头不能上下摆动，但可作图中所示的微量转动。同时要控制所要求的圆弧半径R、内刃顶角2ϕ、横刃斜角ψ、外刃长度l和钻头尖高h等参数。

图3-14 磨圆弧刃的方法