內(nèi)錐面刃磨原理 內(nèi)錐面刃磨法是刃磨麻花鉆的一種新方法，刃磨原理如圖1所示，砂輪修成內(nèi)錐面，鉆頭放在砂輪的內(nèi)錐面上磨削，形成麻花鉆的圓錐面后刀面。刃磨鉆頭時(shí)通過(guò)修整砂輪半錐角d，調(diào)整軸間角q、錐頂距A、偏距e、附加旋轉(zhuǎn)角b，可使鉆頭得到所需的后角a、橫刃斜角y和頂角2F。 根據(jù)王忠魁、何寧、戴俊平所著《麻花鉆內(nèi)錐面刃磨法》，為使鉆頭刃磨后得到合理的主切削刃外緣后角a、橫刃斜角y和頂角2F，考慮到砂輪的結(jié)構(gòu)及刃磨中鉆頭與砂輪不得干涉等約束條件，對(duì)刃磨參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，表1列出了d0=F5～20mm 范圍內(nèi)部分麻花鉆的優(yōu)化刃磨參數(shù)。
表1 部分麻花鉆的優(yōu)化刃磨參數(shù)
鉆頭直徑d0
(mm) |
優(yōu)化刃磨參數(shù) |
標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆要求的角度 |
| d |
q |
A |
e |
b |
外緣后角a |
橫刃斜角y |
頂角2F |
| F5 |
29° |
30° |
8 |
1 |
16° |
11°～14° |
50°～55° |
118° |
| F10 |
12.5 |
2.1 |
13° |
11°～14° |
| F15 |
16 |
2.4 |
10° |
9°～12° |
| F20 |
22.2 |
3.2 |
11° |
9°～12° |
內(nèi)錐面刃磨特點(diǎn) 傳統(tǒng)的外錐面刃磨法，是通過(guò)一個(gè)擺動(dòng)夾具形成麻花鉆的錐面后刀面，刃磨設(shè)備有專(zhuān)用的鉆頭刃磨機(jī)床和經(jīng)改裝的外圓磨床兩種。專(zhuān)用和改裝的設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸較大，鉆頭的幾何角度與刃磨參數(shù)之間沒(méi)有定量的函數(shù)關(guān)系，刃磨參數(shù)的調(diào)整控制多憑操作工人的經(jīng)驗(yàn)和技藝，難以保證刃磨各種鉆頭的質(zhì)量及其穩(wěn)定性。內(nèi)錐面刃磨法，由砂輪的內(nèi)錐面代替了擺動(dòng)夾具，可使機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，調(diào)整方便;采用優(yōu)化的刃磨參數(shù)，可刃磨出高質(zhì)量的麻花鉆。
二、調(diào)整方法及工藝試驗(yàn) 調(diào)整方法
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圖2 機(jī)床調(diào)整原理
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根據(jù)內(nèi)錐面刃磨原理，在M6020工具磨床上按照?qǐng)D2所示調(diào)整機(jī)床。將砂輪粘結(jié)在接頭上，通過(guò)接頭裝在砂輪主軸上，在機(jī)床工作臺(tái)的左端裝上回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上安裝分度頭，分度頭上安裝三爪卡盤(pán)。刃磨參數(shù)的調(diào)整:通過(guò)調(diào)整回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)角使三爪卡盤(pán)的軸線(xiàn)與工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向夾角為F，轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪架調(diào)整砂輪主軸軸線(xiàn)位置，使砂輪內(nèi)錐面的母線(xiàn)與機(jī)床工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向一致，砂輪主軸軸線(xiàn)與三爪卡盤(pán)軸線(xiàn)的夾角為q，修正砂輪半錐角d，升降砂輪架使砂輪軸線(xiàn)與三爪卡盤(pán)軸線(xiàn)等高。 修磨內(nèi)錐面及試磨 在三爪卡盤(pán)上裝夾金剛筆，啟動(dòng)砂輪橫向進(jìn)刀，縱向往復(fù)進(jìn)給修磨內(nèi)錐面，通過(guò)測(cè)量?jī)?nèi)錐面大端口徑D控制內(nèi)錐面的大小。修完內(nèi)錐面，將砂輪主軸軸線(xiàn)相對(duì)三爪卡盤(pán)軸線(xiàn)升高偏距e。 麻花鉆主切削刃處于水平位置時(shí)裝夾在三爪卡盤(pán)上，為保證裝夾定位可靠，先將麻花鉆裝在彈性套內(nèi)。調(diào)整分度頭使麻花鉆附加轉(zhuǎn)動(dòng)角度b后鎖緊，主切削刃外緣點(diǎn)對(duì)在砂輪端面上，縱向移動(dòng)工作臺(tái)調(diào)整L 值保證錐頂距A，如圖3所示。
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圖3 鉆頭與砂輪的尺寸關(guān)系
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D、d、A、L、F、d0之間的關(guān)系如下: A=DsinF/2sind-LsinF-d0/2 啟動(dòng)砂輪，橫向進(jìn)給刃磨后刀面，當(dāng)磨完一個(gè)后刀面，記下刻度值退刀，麻花鉆轉(zhuǎn)動(dòng)180°后鎖緊，磨削另一后刀面進(jìn)給至上次刻度值，退刀磨削完畢。 試驗(yàn)參數(shù)及試磨結(jié)果 試磨鉆頭直徑d0=F2mm～F20mm，鉆頭刃部材料為高速鋼，砂輪型號(hào)GB80ZR1A·P60×45×6，砂輪轉(zhuǎn)速n=2800r/min。選擇麻花鉆對(duì)應(yīng)的刃磨參數(shù)進(jìn)行試磨，在工具顯微鏡上測(cè)量試磨鉆頭的各個(gè)角度，其值如表2所示。
表2 麻花鉆各角度的理論計(jì)算值和實(shí)測(cè)值
鉆頭直徑
mm |
測(cè)量后角a |
理論計(jì)算
后角a |
橫刃斜角y |
頂角2F
| 切削刃對(duì)工作部分軸
線(xiàn)的斜向跳動(dòng)
mm |
| a1 |
a2 |
測(cè)量值 |
計(jì)算值 |
測(cè)量值 |
計(jì)算值 |
| F5.8 |
12°13' |
12°25' |
13°55' |
53°20' |
53°08' |
117°31' |
117°36' |
0.05 |
| F6.8 |
12°57' |
13°04' |
13°51' |
53°10' |
53°02' |
117°42' |
117°30' |
0.05 |
| F7.9 |
13°11' |
13°20' |
13°52' |
52°17' |
53°17' |
117°30' |
117°21' |
0.10 |
| F10.5 |
12°44' |
12°40' |
13°55' |
51°04' |
50°07' |
117°40' |
117°50' |
0.09 |
| F19 |
11°37' |
11°25' |
13°51' |
53°26' |
53°32' |
118°19' |
117°20' |
0.14 |
測(cè)量角度值與優(yōu)化理論計(jì)算值一致，其誤差均在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)±2°的公差范圍內(nèi)，切削刃對(duì)工作部分軸線(xiàn)的斜向圓跳動(dòng)也均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。所刃磨的麻花鉆后角、頂角、橫刃斜角、切削刃對(duì)工作部分軸線(xiàn)的斜向跳動(dòng)都合格。但在磨削工藝試驗(yàn)中存在砂輪不鋒利且磨損較快，磨削效率低，鉆頭發(fā)熱大易燒傷等問(wèn)題。三、試驗(yàn)分析 試驗(yàn)結(jié)論 經(jīng)在M6020工具磨床上工藝試驗(yàn)，對(duì)所刃磨的麻花鉆各角度的測(cè)量和理論計(jì)算值對(duì)比分析，結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)麻花鉆的要求，得出以下結(jié)論:內(nèi)錐面法刃磨麻花鉆原理正確，刃磨工藝方法及參數(shù)調(diào)整方案合理可行，為麻花鉆內(nèi)錐面刃磨法的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 存在問(wèn)題分析 切削速度 砂輪轉(zhuǎn)速為n，麻花鉆切削刃外緣B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的砂輪口徑DB(見(jiàn)圖3)，DB的計(jì)算公式: DB=2sind(A+d0/2)/sinF B點(diǎn)的切削速度:VB=npDB/60000
表3列出了麻花鉆切削刃外緣點(diǎn)的切削速度�？梢钥闯觯邢魉俣萔B較小，鉆心處的切削速度更小，且隨著鉆頭直徑的減小，DB減小，則VB更小。
表3 麻花鉆切削刃外緣點(diǎn)的切削速度
鉆頭直徑0
mm |
砂輪轉(zhuǎn)速n
r/min |
砂輪口徑DB
mm |
切削速度VB
m/s |
手冊(cè)推薦切削速度
m/s |
| F5 |
2800 |
8.73 |
1.28 |
15～25 |
| F10 |
15.37 |
2.25 |
| F15 |
19.53 |
2.86 |
| F20 |
26.76 |
3.92 |
切削速度低是砂輪磨削時(shí)切削不鋒利，磨削效率低，易磨損的主要原因。同時(shí)，由于砂輪的內(nèi)錐面結(jié)構(gòu)，切屑不易排除，造成砂輪堵塞，使砂輪變鈍。內(nèi)錐面刃磨，砂輪口徑受到刃磨參數(shù)的制約，砂輪的徑向尺寸小，只能通過(guò)提高砂輪的轉(zhuǎn)速來(lái)提高線(xiàn)速度。試驗(yàn)中通過(guò)變頻器調(diào)速，將砂輪電機(jī)轉(zhuǎn)速提高到8000r/min，砂輪的切削性能明顯改善。 砂輪選擇 在選擇砂輪時(shí)，應(yīng)注意考慮內(nèi)錐面磨削不易排屑，內(nèi)錐面的修磨及修磨后應(yīng)有較長(zhǎng)的使用時(shí)間等因素。經(jīng)過(guò)對(duì)砂輪的磨料、結(jié)合劑、組織、粒度等選擇和試驗(yàn)，內(nèi)錐面刃磨砂輪應(yīng)比一般刃磨刀具砂輪硬度大、粒度大、組織松。選擇內(nèi)錐面金剛石砂輪，不需要修磨內(nèi)錐面且切削性能好。 磨削散熱 內(nèi)錐面刃磨麻花鉆是由砂輪的錐面形成鉆頭的后刀面，屬于成形磨削。鉆頭與砂輪面接觸，摩擦大，磨削發(fā)熱大，干磨削鉆頭易燒傷。采用乳化液噴射冷卻磨削，可有效解決磨削散熱問(wèn)題，刃磨出合格的鉆頭，同時(shí)噴射的冷卻液有利于切屑的排除。四、結(jié)論內(nèi)錐面法刃磨麻花鉆工藝方法正確，參數(shù)調(diào)整方案可行;內(nèi)錐面法適合刃磨中等直徑尺寸的鉆頭，鉆頭直徑較小時(shí)，A值較小，刃磨口徑較小，很難滿(mǎn)足切削速度的要求，鉆頭直徑較大時(shí)，接觸面積大，磨削面積大，磨削效率低，發(fā)熱大;內(nèi)錐面法刃磨應(yīng)注意砂輪的選擇和冷卻液的使用。 
