CN1162252C - 麻花钻锋刃它轴螺旋面磨法及刃磨机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属切削刀具的刃磨方法及刃磨机床。本发明提供了一种刃磨麻花钻锋刃的方法，它将钻头的主后刀面磨成以与钻头轴线相交叉成某一角度的直线为轴线的阿基米德螺旋面，能使主切削刃外缘处后角和横刃处后角均为合理值。以该方法为原理的钻头刃磨机结构简单，操作容易，可实现较好的重复刃磨精度。

Description

麻花钻锋刃它轴螺旋面磨法及刃磨机

技术领域

本发明涉及一种金属切削刀具的刃磨方法及刃磨机床，尤其是涉及一种麻花钻锋刃的刃磨方法及钻头刃磨机。

背景技术

目前，工矿企业中广泛使用的麻花钻，其刃磨方法不外乎两种：一种是由钳工徒手凭经验在砂轮机上刃磨，另一种是采用机械刃磨，机械刃磨法也分两种：一是将钻头的主后刀面磨成圆锥面，称圆锥面磨法，二是将钻头的主后刀面磨成以钻头自身轴线为轴线的螺旋面，称螺旋面磨法。上述徒手凭经验在砂轮机上刃磨方法的主要缺点是难以保证所磨钻头的后角及顶角准确和对称，更不能保证后刀面的几何形状。至于传统的机械刃磨法，无论是圆锥面磨法还是螺旋面磨法，都有一个共同缺点，即不能同时使主切削刃外缘处(图1中的X₁点)和横刃处(图1中的X₂点)的后角均为合理值。而钻头主切削刃后角及顶角的合理与对称正是不同工况下钻孔加工对钻头的主要技术要求。

发明内容

本发明的目的就是提供一种麻花钻锋刃它轴螺旋面磨法及以该方法为原理的钻头刃磨设备，以便获得准确而对称的后刀面几何形状、合理而对称的主切削刃外缘处后角和横刃处后角。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

这种麻花钻锋刃它轴螺旋面磨法刃磨的钻头，其主后刀面的几何形状是以与钻头轴线0₁0₁相交叉成一定角度φ-β的直线为轴线00(为与钻头轴线0₁0₁区别，轴线00称为它轴。)的阿基米德螺旋面，且该二轴线的距离等于钻芯的半径；后角的计算方法为：分别计算出任意选定点X法剖面内以上述00为轴线的螺旋线升角α_xPnc和该选定点基面P_rx与P_c′平面之间的夹角α_xPc′，二者之和即为该选定点X的法后角α_nx，即 ${\mathrm{\α}}_{\mathrm{nx}}={\mathrm{\α}}_{\mathrm{xP}{c}^{\′}}+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xPnc}}=\mathrm{arctg}(\frac{d_o}{2}\×\frac{\cos \mathrm{\φ}}{\mathrm{Rx}\cos \mathrm{\λtx}})+\mathrm{arctg}\left(\frac{T\sin \mathrm{\β}}{2\underset{\‾}{\mathrm{\π}}{r}_x}\right),$ 其中：do为钻芯直径，φ为钻头半顶角，Rx为选定点X的半径，T为导程，β为螺旋角，r_x为选定点X的曲率半径，λ_tx为选定点X的端面刃倾角，P_c′为钻头中剖面的平行平面，且两平面的距离是钻芯半径。所述的α_xpc′是钻头半顶角φ和选定点半径Rx的函数，α_xPnc是导程T、螺旋角β和选定点曲率半径r_x的函数；适当选择这些参数即可磨出不同工况下合理的顶角和后角。磨削时，按选定的参数调整机床，使砂轮作旋转主运动，钻头一方面以00为轴线转动，一方面以T为导程沿00轴线移动而形成进给运动；这样便将钻头的主后刀面磨成以00为轴线的阿基米德螺旋面。

以麻花钻锋刃它轴螺旋面磨法为原理的刃磨机，包括主轴7、砂轮机2，其改进之处在于砂轮机2固装在可沿中滑板17滑动的上滑板1上，中滑板17下部弧形凹槽的内表面与下滑板18上部弧形导轨的外表面相接触；所述的主轴7装于主轴基座9上，且主轴7的一端与下滑座14联接；下滑座14上弧形导轨的外表面与上滑座15下部弧形凹槽的内表面相接触；夹持棒3固装于上滑座15上。

所述的下滑板18上的弧形导轨与下滑座14上的弧形导轨为同一个轴心SS，且该轴心SS为主轴7轴线与工件轴线的垂线。

所述的主轴7的中部装有与齿条12啮合的齿轮6，齿条12固装于滑板11上，滑板11与油缸5内的活塞联接。

所述的主轴基座9上还装有滚子8，主轴基座9底部凹槽的内表面与底座13上的燕尾型导轨的外表面相接触。

采用这种麻花钻锋刃它轴螺旋面磨法可以获得准确而对称的后刀面几何形状，合理而对称的主切削刃外缘处后角和横刃处后角，以及准确而对称的半顶角，可以满足不同工况下钻孔加工对钻头的技术要求。而以这种方法为原理的钻头刃磨机具有结构简单、操作容易，可实现较好的重复刃磨精度。

附图说明

图1为本发明的原理图；

图2为选定点X₁的法剖面Pn-Pn的剖面图；

图3为选定点法剖面螺旋线展开图；

图4为刃磨机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1至图3所示，00为钻头主后刀面螺旋面的轴线，它与砂轮轴线0₂0₂在同一平面Pm上，砂轮工作表面与00轴线夹角为β，β即为后刀面螺旋面的螺旋角。钻头中剖面Pc的平行平面P_c′与Pm重合，并使钻头主切削刃X₁X₂与螺旋面发生线重合，这样，钻头轴线0₁0₁与Pm平面平行，二者距离为 为钻芯直径)，0₁0₁在Pm上的投影为0₁′0₁′，0₁′0₁′与00轴线夹角等于φ-β。磨削时，砂轮旋转为主运动，钻头一方面以00为轴线转动，一方面以T为导程沿00轴线移动而形成进给运动。这样便将钻头的主后刀面磨成以00为轴线的阿基米德螺旋面。

由于P_c′平面通过00轴线，所以在垂直于主切削刃X₁X₂法剖面Pn-Pn内，P_c′平面的垂直面与后刀面的切平面之间形成夹角α_xPc′(见图2)，另外在此剖面内，P_c′与基面Prx之间形成夹角α_xPc′，此二角之和也就是切削平面Psx与后刀面切平面之间的夹角，即为该选定点X的法后角α_nx。

由图1、图2、图3可得以下公式：

${\mathrm{tg\α}}_{x1{\mathrm{Pc}}^{\′}}=\frac{\mathrm{do}}{2}\×\frac{\cos \mathrm{\φ}}{{\mathrm{Rx}}_1\cos \mathrm{\λ}{\mathrm{tx}}_1}---\left(1\right)$

同理： ${\mathrm{tg\α}}_{x2{\mathrm{Pc}}^{\′}}=\frac{\mathrm{do}}{2}\×\frac{\cos \mathrm{\φ}}{{\mathrm{Rx}}_2\cos \mathrm{\ψ}}---\left(2\right)$

${\mathrm{tg\α}}_{x1\mathrm{Pnc}}=\frac{T\sin \mathrm{\β}}{2\underset{\‾}{\mathrm{\π}}{r}_1}=\frac{\mathrm{Tn}}{2\underset{\‾}{\mathrm{\π}}{r}_1}---\left(3\right)$

同理： ${\mathrm{tg\α}}_{x2\mathrm{Pnc}}=\frac{T\sin \mathrm{\β}}{2\underset{\‾}{\mathrm{\π}}{r}_2}=\frac{\mathrm{Tn}}{2\underset{\‾}{\mathrm{\π}}{r}_2}---\left(4\right)$

这样：

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{nx}1}={\mathrm{\α}}_{x1{\mathrm{Pc}}^{\′}}+{\mathrm{\α}}_{x1\mathrm{Pnc}}=\mathrm{arctg}(\frac{d_o}{2}\×\frac{\cos \mathrm{\φ}}{{\mathrm{Rx}}_1\cos \mathrm{\λ}{\mathrm{tx}}_1})+\mathrm{arctg}\left(\frac{\mathrm{Tn}}{2\underset{\‾}{\mathrm{\π}}{r}_1}\right)---\left(5\right)$

${\mathrm{\α}}_{\mathrm{nx}2}={\mathrm{\α}}_{x2{\mathrm{Pc}}^{\′}}+{\mathrm{\α}}_{x2\mathrm{Pnc}}=\mathrm{arctg}(\frac{d_o}{2}\×\frac{\cos \mathrm{\φ}}{{\mathrm{Rx}}_2\cos \mathrm{\ψ}})+\mathrm{arctg}\left(\frac{\mathrm{Tn}}{2\underset{\‾}{\mathrm{\π}}{r}_2}\right)---\left(6\right)$

显然，α_xPc′是钻头半顶角φ和选定点半径R_x的函数，而α_xPnc是导程T、螺旋角β和选定点曲率半径r_x的函数。适当选择这些参数即可磨出不同工况下合理的顶角和后角。现略举数例列于下表：

顶角2φ	118°			136°			100°
										主刃外缘处后角(afx1)	12°	10°	8°	10°	8°	6°	15°	12°	10°
主刃横刃处后角(afx2)	36°			28.5°			42.8°

本发明刃磨机的结构示意图如图4。砂轮机2装在上滑板1上，上滑板1可以沿中滑板17的燕尾型导轨转动，以调整后刀面的曲率半径r，中滑板17可以沿下滑板18上的以SS轴线为圆心的弧形导轨转动，以调整所需的螺旋角β，工件(被刃磨的钻头)装在夹持捧3内，夹持棒3以其外圆为基准装在上滑座15的V型槽内定位，夹持棒3上有两个沿圆周等分的定位销4，它起轴向定位及分度作用，定位销4以滑块16上的长槽为定位基准，滑块16可以沿纵向移动以控制磨削裕量。上滑座15可以沿下滑座14上的以SS轴线为圆心的圆弧导轨转动，以调整φ-β角，下滑座14可沿装在主轴7端部的燕尾型导轨移动，以调整尺寸

该燕尾型导轨与主轴一起转动。

工作时，砂轮旋转为主运动。油缸5与推动滑板11沿底座13上的导轨直线往复运动，滑板11上装有齿条12，齿条12与装在主轴7上的扇形齿轮6啮合，从而带动主轴转动，实现工件以主轴轴线为轴线00的转动，同时滑板11上还装有一个靠模板10，主轴基座9上装有滚子8，滚子8靠弹簧力紧压在靠模板10的侧面，当靠模板10与滑板11一起移动时，靠模板10便推动滚子8，滚子8带动主轴沿底座13上的燕尾型导轨移动，这样主轴在转动的同时还沿轴向移动，完成磨削时的进给运动。靠模板10可以调整成不同角度，以使螺旋面获得确定的导程T。

Claims (5)

1、一种麻花钻锋刃它轴螺旋面磨法，其特征在于刃磨的钻头其主后刀面的几何形状是以与钻头轴线(O₁O₁)相交叉成一定角度(Φ-β)的直线为轴线(OO)的阿基米德螺旋面，且该二轴线的距离等于钻芯的半径；后角的计算方法为：分别计算出任意选定点(X)法剖面内以上述(OO)为轴线的螺旋线升角(α_xPnc)该选定点基面(P_rx)与P_c′平面之间的夹角(α_xPc′)，二者之和即为该选定点(X)的法后角(α_nx)，即 $\left({\mathrm{\α}}_{\mathrm{nx}}\right)=({\mathrm{\α}}_{\mathrm{xP}{c}^{\′}}+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{xPnc}})=\mathrm{arctg}$ $(\frac{d_o}{2}\×\frac{\cos \mathrm{\φ}}{\mathrm{Rx}\cos \mathrm{\λtx}})+\mathrm{arctg}\left(\frac{T\sin \mathrm{\β}}{2\underset{\‾}{\mathrm{\π}}{r}_x}\right),$ 其中：do为钻芯直径，φ为钻头半顶角，Rx为选定点(X)的半径，T为导程，β为螺旋角，r_x为选定点(X)的曲率半径，λ_tx为选定点(X)的端面刃倾角，P_c′为钻头中剖面的平行平面，且两平面的距离是钻芯半径；所述的(α_xpc′)是钻头半顶角φ和选定点半径Rx的函数，(α_xPnc)是导程T、螺旋角β和选定点曲率半径r_x的函数，适当选择这些参数即可磨出不同工况下合理的顶角和后角；磨削时，按选定的参数调整机床，使砂轮作旋转主运动，钻头一方面以OO为轴线转动，一方面以T为导程沿OO轴线移动而形成进给运动；这样便将钻头的主后刀面磨成以OO为轴线的阿基米德螺旋面。

2、一种以麻花钻锋刃它轴螺旋面磨法为原理的刃磨机，包括主轴(7)、砂轮机(2)，其特征在于所述的砂轮机(2)固装在可沿中滑板(17)滑动的上滑板(1)上，中滑板(17)下部弧形凹槽的内表面与下滑板(18)上部弧形导轨的外表面相接触；所述的主轴(7)装于主轴基座(9)上，且主轴(7)的一端与下滑座(14)联接；下滑座(14)上弧形导轨的外表面与上滑座(15)下部弧形凹槽的内表面相接触；夹持棒(3)固装于上滑座(15)上。

3、根据权利要求2所述的一种刃磨机，其特征在于所述的下滑板(18)上的弧形导轨与下滑座(14)上的弧形导轨为同一个轴心(SS)，并且该轴心(SS)为主轴(7)轴线与工件轴线的垂线。

4、根据权利要求2所述的一种刃磨机，其特征在于所述的主轴(7)的中部装有与齿条(12)啮合的齿轮(6)，齿条(12)固装于滑板(11)上，滑板(11)与油缸(5)内的活塞联接。

5、根据权利要求2所述的一种刃磨机，其特征在于所述的主轴基座(9)上还装有滚子(8)，主轴基座(9)底部凹槽的内表面与底座(13)上的燕尾型导轨的外表面相接触。

Images