內錐面刃磨原理 內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，砂輪修成內錐面，鉆頭放在砂輪的內錐面上磨削，形成麻花鉆的圓錐面后刀面。刃磨鉆頭時通過修整砂輪半錐角d，調整軸間角q、錐頂距A、偏距e、附加旋轉角b，可使鉆頭得到所需的后角a、橫刃斜角y和頂角2F。 根據王忠魁、何寧、戴俊平所著《麻花鉆內錐面刃磨法》，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，考慮到砂輪的結構及刃磨中鉆頭與砂輪不得干涉等約束條件，對刃磨參數進行了優(yōu)化，表1列出了d0=F5～20mm 范圍內部分麻花鉆的優(yōu)化刃磨參數。
表1 部分麻花鉆的優(yōu)化刃磨參數
鉆頭直徑d0
(mm) |
優(yōu)化刃磨參數 |
標準麻花鉆要求的角度 |
| 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° |
內錐面刃磨特點 傳統的外錐面刃磨法，是通過一個擺動夾具形成麻花鉆的錐面后刀面，刃磨設備有專用的鉆頭刃磨機床和經改裝的外圓磨床兩種。專用和改裝的設備結構尺寸較大，鉆頭的幾何角度與刃磨參數之間沒有定量的函數關系，刃磨參數的調整控制多憑操作工人的經驗和技藝，難以保證刃磨各種鉆頭的質量及其穩(wěn)定性。內錐面刃磨法，由砂輪的內錐面代替了擺動夾具，可使機床結構簡單，尺寸小，調整方便;采用優(yōu)化的刃磨參數，可刃磨出高質量的麻花鉆。
二、調整方法及工藝試驗 調整方法
|
圖2 機床調整原理
| 根據內錐面刃磨原理，在M6020工具磨床上按照圖2所示調整機床。將砂輪粘結在接頭上，通過接頭裝在砂輪主軸上，在機床工作臺的左端裝上回轉工作臺，回轉工作臺上安裝分度頭，分度頭上安裝三爪卡盤。刃磨參數的調整:通過調整回轉工作臺的轉角使三爪卡盤的軸線與工作臺縱向進給方向夾角為F，轉動砂輪架調整砂輪主軸軸線位置，使砂輪內錐面的母線與機床工作臺縱向進給方向一致，砂輪主軸軸線與三爪卡盤軸線的夾角為q，修正砂輪半錐角d，升降砂輪架使砂輪軸線與三爪卡盤軸線等高。 修磨內錐面及試磨 在三爪卡盤上裝夾金剛筆，啟動砂輪橫向進刀，縱向往復進給修磨內錐面，通過測量內錐面大端口徑D控制內錐面的大小。修完內錐面，將砂輪主軸軸線相對三爪卡盤軸線升高偏距e。 麻花鉆主切削刃處于水平位置時裝夾在三爪卡盤上，為保證裝夾定位可靠，先將麻花鉆裝在彈性套內。調整分度頭使麻花鉆附加轉動角度b后鎖緊，主切削刃外緣點對在砂輪端面上，縱向移動工作臺調整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系
| D、d、A、L、F、d0之間的關系如下: A=DsinF/2sind-LsinF-d0/2 啟動砂輪，橫向進給刃磨后刀面，當磨完一個后刀面，記下刻度值退刀，麻花鉆轉動180°后鎖緊，磨削另一后刀面進給至上次刻度值，退刀磨削完畢。 試驗參數及試磨結果 試磨鉆頭直徑d0=F2mm～F20mm，鉆頭刃部材料為高速鋼，砂輪型號GB80ZR1A·P60×45×6，砂輪轉速n=2800r/min。選擇麻花鉆對應的刃磨參數進行試磨，在工具顯微鏡上測量試磨鉆頭的各個角度，其值如表2所示。
表2 麻花鉆各角度的理論計算值和實測值
鉆頭直徑
mm |
測量后角a |
理論計算
后角a |
橫刃斜角y |
頂角2F
| 切削刃對工作部分軸
線的斜向跳動
mm |
| a1 |
a2 |
測量值 |
計算值 |
測量值 |
計算值 |
| 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 | 測量角度值與優(yōu)化理論計算值一致，其誤差均在行業(yè)標準±2°的公差范圍內，切削刃對工作部分軸線的斜向圓跳動也均符合國家標準要求。所刃磨的麻花鉆后角、頂角、橫刃斜角、切削刃對工作部分軸線的斜向跳動都合格。但在磨削工藝試驗中存在砂輪不鋒利且磨損較快，磨削效率低，鉆頭發(fā)熱大易燒傷等問題。三、試驗分析 試驗結論 經在M6020工具磨床上工藝試驗，對所刃磨的麻花鉆各角度的測量和理論計算值對比分析，結合國家標準和行業(yè)標準對麻花鉆的要求，得出以下結論:內錐面法刃磨麻花鉆原理正確，刃磨工藝方法及參數調整方案合理可行，為麻花鉆內錐面刃磨法的廣泛應用奠定了基礎。 存在問題分析 切削速度 砂輪轉速為n，麻花鉆切削刃外緣B點對應的砂輪口徑DB(見圖3)，DB的計算公式: DB=2sind(A+d0/2)/sinF B點的切削速度:VB=npDB/60000
表3列出了麻花鉆切削刃外緣點的切削速度�？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的切削速度
鉆頭直徑0
mm |
砂輪轉速n
r/min |
砂輪口徑DB
mm |
切削速度VB
m/s |
手冊推薦切削速度
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切削不鋒利，磨削效率低，易磨損的主要原因。同時，由于砂輪的內錐面結構，切屑不易排除，造成砂輪堵塞，使砂輪變鈍。內錐面刃磨，砂輪口徑受到刃磨參數的制約，砂輪的徑向尺寸小，只能通過提高砂輪的轉速來提高線速度。試驗中通過變頻器調速，將砂輪電機轉速提高到8000r/min，砂輪的切削性能明顯改善。 砂輪選擇 在選擇砂輪時，應注意考慮內錐面磨削不易排屑，內錐面的修磨及修磨后應有較長的使用時間等因素。經過對砂輪的磨料、結合劑、組織、粒度等選擇和試驗，內錐面刃磨砂輪應比一般刃磨刀具砂輪硬度大、粒度大、組織松。選擇內錐面金剛石砂輪，不需要修磨內錐面且切削性能好。 磨削散熱 內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題，刃磨出合格的鉆頭，同時噴射的冷卻液有利于切屑的排除。四、結論內錐面法刃磨麻花鉆工藝方法正確，參數調整方案可行;內錐面法適合刃磨中等直徑尺寸的鉆頭，鉆頭直徑較小時，A值較小，刃磨口徑較小，很難滿足切削速度的要求，鉆頭直徑較大時，接觸面積大，磨削面積大，磨削效率低，發(fā)熱大;內錐面法刃磨應注意砂輪的選擇和冷卻液的使用。 |
