孔加工常用工艺装备（2）

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3．其他结构的钻头

　　（1）扁钻

　　扁钻切削部分磨成一个扁平体，主切削刃磨出锋角、后角并形成横刃；副切削刃磨出后角与副偏角并控制钻孔直径。扁钻前角小，没有螺旋槽，排屑困难，但由于制造简单，成本低，在仪表和钟表工业中直径1mm以下的小孔加工上得到广泛应用。

　　近年来，扁钻由于结构上有较大改进，加上上述优点，故在自动线和数控机床上加工直径35mm以上孔时，也使用扁钻。

　　扁钻可做成整体式，如图7－38a所示；或装配式，如图7－38b所示。在数控机床和组合机床上钻、扩较大直径孔（d=25~125mm）时常用装配式扁钻。

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　　（2）硬质合金钻头

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　　加工硬脆材料如合金铸铁、玻璃、淬硬钢等难加工材料，必须使用硬质合金钻头。

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　　小直径硬质合金钻头都做成整体结构，除用于加工硬材料外，也适用加工非金属压层材料。

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　　直径大于6mm的硬质合金钻头都做成镶片式结构，如图7－39所示。其结构特点是刀片用YG8,刀体用9SiCr;钻心较粗，do=(0.25~0.3)d，导向部分缩短；加宽容屑槽；增大倒锥量；制成双螺旋角。用以增强钻体刚度，减少振动，便于排屑，防止刀片崩裂。

　　（3）群钻

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　　基本型群钻切削部分结构如图7－40所示。其结构和几何参数有以下特点：

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　　①切削刃形成三尖七刃。该钻型将每条主切削刃磨成三段，即外直刃、圆弧刃和内直刃，两边则共有七刃（含横刃）。这种分段刃形结构使钻头各部分的几何参数可分别控制并趋于合理。同普通麻花钻相比，群钻外直刃前角增加较小；圆弧刃前角平均增10°；内直刃处平均增大25°；横刃处增大4°~6°。所以群钻的平均前角获得显著增加，从而使群钻刃口锋利，切削性能好。

　　除原钻尖外，圆弧刃和外直刃的交点又形成新的钻尖，故群钻具有“三尖”。这种三尖结构显著增强了钻头的定心和导向性能。

　　②横刃低、窄、尖。群钻中心尖高h=0.03do, 横刃长度仅为修磨前的1/4~1/6。由于磨出月牙槽（圆弧刃后面），使已磨窄的横刃进一步变尖。这种低、窄、尖的横刃使轴向抗力显著降低，并增强了定心性能。

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　　③分屑结构。主切削刃的分段结构使切屑分段变窄。钻头直径较大时，可在外直刃一侧再磨出分屑槽，或在两侧磨出交错槽，充分改善切屑的卷曲、折断和排出效果。

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　　如上所述，基本型群钻的结构特点是：三尖七刃锐当先，月牙弧槽分两边，外刃再开分屑槽，横刃磨低窄又尖。

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　　（二）锪钻

　　在已加工出的孔上加工圆柱形沉头孔，如图7－41a所示、锥形沉头孔（如图7－41b）和端面凸台（如图7－41c）时，都使用锪钻。如图7－45a所示的锪钻为平底锪钻，其圆周和端面上各有3~4个刀齿，在已加工好的孔内插入导柱，其作用为控制被锪孔与原有孔的同轴度误差。导柱一般做成可拆式，以便于锪钻的端面齿的制造与刃磨。锥面锪钻的钻尖角有60°、90°和120°三种。

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　　（三）铰刀

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　　铰刀一般由高速钢和硬质合金制造。

　　铰刀的精度等级分为H7、H8、H9三级，其公差由铰刀专用公差确定，分别适用于铰削H7、H8、H9公差等级的孔。多数铰刀又分为A、B两种类型，A型为直槽铰刀，B型为螺旋槽铰刀。螺旋槽铰刀切削平稳，适用于加工断续表面。

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　　下面介绍机用硬质合金铰刀的设计要点。

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　　如图7－42为一般机用硬质合金铰刀的结构，它由工作部分、颈部和柄部组成。工作部分包括引导锥、切削部和校准部。为了使铰刀易于引入预制孔，在铰刀前端制出引导锥。校准部由圆柱部分和倒锥部分组成。圆柱部分用来校准孔的直径尺寸并提高孔的表面质量，以及在切削时增强导向作用；倒锥部分用来减小摩擦。铰刀的主要设计内容是确定工作部分的参数。

　　1．铰刀直径及其公差的确定

　　铰刀直径公差直接影响被加工孔的尺寸精度、铰刀制造成本和使用寿命。铰孔时，由于刀齿径向跳动以及铰削用量和切削液等因素会使孔径大于铰刀直径，称为铰孔“扩张”；而由于刀刃钝圆半径挤压孔壁，则会使孔产生恢复而缩小，称为铰孔“收缩”。一般“扩张”和“收缩”的因素同时存在，最后结果应由实验决定。经验表明：用高速钢铰刀铰孔一般发生扩张，用硬质合金铰刀铰孔一般发生收缩，铰削薄壁孔时，也常发生收缩。

　　铰刀的公称直径等于孔的公称直径。铰刀的上下偏差则要考虑扩张量、收缩量，并留出必要的磨损公差。

　　图7－43所示为铰刀直径及其公差。

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dω—工件直径; do—新铰刀直径; —工件孔公差; P—扩张量

Pa—收缩量; G—铰刀制造公差; N—铰刀磨损公差

　　若铰孔发生扩张现象，则设计及制造铰刀的最大、最小极限尺寸分别为：

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　　domax=dωmax-Pmax（6-1）

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　　domin=domax-G（6-2）

　　若铰孔发生收缩现象，则设计及制造铰刀的最大、最小极限尺寸分别为：

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　　domax=dωmax+Pamin（6-3）

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　　domin=domax-G（6-4）

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　　国家标准规定：铰刀制造公差G＝0.35()。根据一般经验数据，高速钢铰刀可取Pmax＝0.15()；硬质合金铰刀铰孔后的收缩量往往因工件材料不同而不同，故常取Pamin＝0，或取 Pamin＝0.1()。Pmax及Pamin的可靠确定办法是由实验测定。

　　2．铰刀的齿数及齿槽

　　铰刀的齿数影响铰孔精度、表面粗糙度、容屑空间和刀齿强度。其值一般按铰刀直径和工件材料确定。铰刀直径较大时，可取较多齿数；加工韧性材料时，齿数应取少些；加工脆性材料时，齿数可取多些。为了便于测量铰刀直径，齿数应取偶数。在常用直径do=8~40mm范围内，一般取齿数 ＝4~8个。

　　铰刀刀齿沿圆周可以等齿距分布，也可以不等齿距分布。为了便于制造，铰刀一般按等齿距分布。

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　　如图7-44所示，铰刀的齿槽形状一般有直线齿背（图7－48a）、圆弧齿背（图7－48b）和折线齿背（图7－48c），硬质合金铰刀一般采用折线齿背。

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　　铰刀齿槽方向有直槽和螺旋槽两种，如图7－45所示。为了便于制造，常采用直槽。为改善排屑条件，提高铰孔质量，硬质合金铰刀常做成左螺旋槽，螺旋角取3°~5°。【MechNet】