CN101053940A - 全螺旋面钻头钻尖后刀面的刃磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全螺旋面钻头钻尖后刀面的刃磨方法，后刀面是连续的螺旋面。刃磨过程中，砂轮与钻头做相对螺旋进给运动，并且此螺旋面的轴线与钻头的轴线相交成一个角度；根据全螺旋面钻头钻尖后刀面刃磨参数，调整砂轮与钻头的相对位置，砂轮固定，钻头相对砂轮作螺旋进给运动；或者钻头固定，砂轮绕钻头作螺旋进给运动。一侧后刀面刃磨完成后将钻头绕自身轴线相对于刃磨起始位置自转180°并以相同的刃磨参数刃磨出对称的后刀面。既适用于大钻头钻尖后刀面的刃磨，也适用于微小钻头钻尖后刀面的刃磨。

Description

全螺旋面钻头钻尖后刀面的刃磨方法

技术领域

本发明涉及一种全螺旋面钻头钻尖后刀面的刃磨方法，此方法既适用于大钻头钻尖后刀面的刃磨，也适用于微小钻头钻尖后刀面的刃磨。

背景技术

传统的共轴螺旋面钻头钻尖的后刀面实际上只有部分是螺旋面，而靠近钻心部位的后刀面则是非常复杂的曲面，刃磨时需要用到砂轮的刃边并需要三个坐标协调运动才能刃磨出合理的横刃，砂轮的修整及定位精度要求很高，其运动关系复杂，这种方法难于在微小钻头上实现；平面钻尖刃磨时用到了两个磨削砂轮，钻头在两砂轮间要运动一定的距离，这种运动关系往往是刃磨所得钻尖几何形状的潜在误差源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服传统钻尖后刀面刃磨方法的运动关系复杂以及精度不高的缺陷，提供一种不仅运动关系简单，而且机床调整容易，刃磨误差源少的全螺旋面钻头钻尖后刀面的刃磨方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的全螺旋面钻头钻尖后刀面的刃磨方法，其步骤是：

(A)、根据全螺旋面钻头钻尖后刀面刃磨参数，调整砂轮与钻头的相对位置，砂轮与钻头做相对螺旋进给运动；

(B)、一侧后刀面刃磨完成后将钻头绕自身轴线相对于刃磨起始位置自转180°并以相同的刃磨参数刃磨出对称的后刀面。

上述步骤(A)中砂轮固定，钻头相对砂轮作螺旋进给运动；或者钻头固定，砂轮绕钻头作螺旋进给运动。

采用上述技术方案的全螺旋面钻头钻尖后刀面的刃磨方法，全螺旋面钻头钻尖后刀面是一螺旋面，且此螺旋面的轴线与钻头的轴线相交成一角度，根据后刀面刃磨参数调整好钻头与砂轮的相对位置，砂轮固定，钻头相对于砂轮作螺旋进给运动即形成钻尖后刀面的螺旋面；或者根据后刀面刃磨参数调整好钻头与砂轮的相对位置，钻头固定，砂轮相对于钻头作螺旋进给运动即形成钻尖后刀面的螺旋面。

采用全螺旋面钻头钻尖后刀面的刃磨方法刃磨出的全螺旋面钻尖，其横刃呈“S”形，定心能力强，入钻性能好；可以合理控制钻尖后刀面上尾隙角及主切削刃上后角的分布，切削性能好；全螺旋面钻头钻尖的后刀面刃磨方法，克服传统钻尖后刀面刃磨方法的运动关系复杂以及精度不高的缺陷，该方法不仅运动关系简单，而且机床调整容易，刃磨误差源少。

综上所述，本发明克服了传统钻尖后刀面刃磨方法的运动关系复杂以及精度不高的缺陷，是一种不仅运动关系简单，而且机床调整容易，刃磨误差源少的全螺旋面钻头钻尖后刀面的刃磨方法，既适用于大钻头钻尖后刀面的刃磨，也适用于微小钻头钻尖后刀面的刃磨。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1是全螺旋面钻头钻尖后刀面刃磨方案一图。

图2是全螺旋面钻头钻尖后刀面刃磨方案二图。

具体实施方式

全螺旋面钻头钻尖的后刀面是连续的螺旋面，是由砂轮与钻头做相对螺旋进给运动磨削而成。参见图1，砂轮1位置固定，钻头2绕机床主轴3作螺距为H的螺旋进给运动，形成全螺旋面后刀面钻尖。F₁和F₂为螺旋面后刀面，当一侧后刀面F₁刃磨完成后，钻头绕自身轴线相对于刃磨起始位置自转180°并以相同的刃磨参数刃磨出对称的后刀面F₂。

参见图1，X^*Y^*Z^*、XYZ和 X Y Z分别代表刃磨后刀面时的机床坐标系、钻头坐标系和过渡坐标系，其中 X Y Z是由机床坐标系X^*Z^*平面绕Y^*轴旋转一个角度Φ，并将原点移到钻头坐标系原点处所得到的坐标系；六个后刀面刃磨参数：H、S、B、β、θ和Φ，其中H为全螺旋面钻尖的后刀面的螺距，S表示钻头轴心线和机床主轴的距离，B表示钻尖中心与钻头轴心线和Z^*轴在平行于两轴线的平面内的相交点的距离，β表示钻头坐标系的X轴和X^*轴在垂直于钻头轴心线的平面内所成的锐角，θ表示刃磨砂轮的直母线和Z^*轴的夹角，Φ表示钻头轴心线与机床主轴轴线在通过钻头轴心线且平行于Z^*轴的平面内所成的锐角。

参见图2，1为砂轮，2为钻头，3为机床主轴，4为砂轮主轴，5为砂轮架主轴，XYZ和X^*Y^*Z^*和分别代表机床坐标系、砂轮架坐标系，后刀面刃磨参数H、B、β、θ和Φ的定义方法与方案一相同， X Y Z和S的定义如同方案一。钻头按图2位置固定在机床主轴上，整个砂轮架绕砂轮架主轴Z^*作螺距为H的螺旋进给运动，形成全螺旋面后刀面的钻尖。当一侧后刀面F₁刃磨完成后，钻头绕自身轴线相对于刃磨起始位置自转180°并以相同的刃磨参数刃磨出对称的后刀面F₂。

后刀面F₁在机床坐标系X^*Y^*Z^*中的数学模型如下：

$F_1=Z^{*}+\frac{\sqrt{X^{*2}+Y^{*2}}}{\tan \mathrm{\θ}}-\frac{H}{2\mathrm{\π}}{\sin }^{-1}\left[\frac{Y^{*}}{\sqrt{X^{*2}+Y^{*2}}}\right]=0---\left(1\right)$

机床坐标系X^*Y^*Z^*与钻头坐标系XYZ的坐标转化矩阵为：

$\left[\begin{array}{c}{X}^{*}\\ Y^{*}\\ Z^{*}\end{array}\right]=\mathrm{Rot}(Y^{*},\mathrm{\φ})\mathrm{Rot}(\stackrel{\‾}{Z},-\mathrm{\β})\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]+\mathrm{Trans}(X_0^{*},Y_0^{*},Z_0^{*})---\left(2\right)$

其中：

$\mathrm{Rot}(Y^{*},\mathrm{\φ})=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\φ}& 0& \sin \mathrm{\φ}\\ 0& 1& 0\\ -\sin \mathrm{\φ}& 0& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right]---\left(3\right)$

$\mathrm{Rot}(\stackrel{\‾}{Z},-\mathrm{\β})=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\β}& \sin \mathrm{\β}& 0\\ -\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\β}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(4\right)$

$\mathrm{Trans}(X_0^{*},Y_0^{*},Z_0^{*})=\left[\begin{array}{c}B\sin \mathrm{\φ}\\ -S\\ -\frac{\sqrt{B^2{\sin }^2\mathrm{\φ}+S^2}}{\tan \mathrm{\θ}}-\frac{H}{2\mathrm{\π}}{\sin }^{-1}\left[\frac{S}{\sqrt{B^2{\sin }^2\mathrm{\φ}+S^2}}\right]\end{array}\right]---\left(5\right)$

将式(2)(3)(4)(5)带入方程(1)即可得到后刀面F₁在钻头坐标系XYZ中的数学模型。

由于钻尖两后刀面关于钻头轴线对称，所以用X＝-X，Y＝-Y代入上述方程，便得到后刀面F₂的数学模型。

Claims (3)

1、一种全螺旋面钻头钻尖后刀面的刃磨方法，其特征在于：

(A)、根据全螺旋面钻头钻尖后刀面刃磨参数，调整砂轮与钻头的相对位置，砂轮与钻头做相对螺旋进给运动；

(B)、一侧后刀面刃磨完成后将钻头绕自身轴线相对于刃磨起始位置自转180°并以相同的刃磨参数刃磨出对称的后刀面。

2、根据权利要求1所述的全螺旋面钻头钻尖后刀面的刃磨方法，其特点是：上述(A)中砂轮固定，钻头绕砂轮作螺旋进给运动。

3、根据权利要求1所述的全螺旋面钻头钻尖后刀面的刃磨方法，其特点是：上述(A)中钻头固定，砂轮绕钻头作螺旋进给运动。

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