圖1 內(nèi)錐面刃磨原理

一、內(nèi)錐面刃磨麻花鉆原理

1. 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。刃磨鉆頭時通過修整砂輪半錐角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，對刃磨參數(shù)進行了優(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)。 鉆頭直徑d₀
   (mm)優(yōu)化刃磨參數(shù)標準麻花鉆要求的角度dqAeb外緣后角a橫刃斜角y頂角2FF529°30°8116°11°～14°50°～55°118°F1012.52.113°11°～14°F15162.410°9°～12°F2022.23.211°9°～12°

   表1 部分麻花鉆的優(yōu)化刃磨參數(shù)

2. 內(nèi)錐面刃磨特點
   傳統(tǒng)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(jīng)改裝的外圓磨床兩種。專用和改裝的設備結(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)錐面代替了擺動夾具，可使機床結(jié)構(gòu)簡單，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

1. 調(diào)整方法
   
   圖2 機床調(diào)整原理
   根據(jù)內(nèi)錐面刃磨原理，在M6020工具磨床上按照圖2所示調(diào)整機床。將砂輪粘結(jié)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(zhuǎn)工作臺，回轉(zhuǎn)工作臺上安裝分度頭，分度頭上安裝三爪卡盤。刃磨參數(shù)的調(diào)整:通過調(diào)整回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)角使三爪卡盤的軸線與工作臺縱向進給方向夾角為#p#分頁標題#e#F，轉(zhuǎn)動砂輪架調(diào)整砂輪主軸軸線位置，使砂輪內(nèi)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。
2. 修磨內(nèi)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(nèi)錐面，通過測量內(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(nèi)。調(diào)整分度頭使麻花鉆附加轉(zhuǎn)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(diào)整L 值保證錐頂距A，如圖3所示。
   
   圖3 鉆頭與砂輪的尺寸關(guān)系
   D、d、A、L、F、d₀之間的關(guān)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(zhuǎn)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。
3. 試驗參數(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GB80ZR1A·P60×45×6，砂輪轉(zhuǎn)速n=2800r/min。選擇麻花鉆對應的刃磨參數(shù)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。 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
   mma₁a₂測量值計算值測量值計算值F5.812°13'12°25'13°55'53°20'53°08'117°31'117°36'0.05F6.812°57'13°04'13°51'53°10'53°02'117°42'117°30'0.05F7.913°11'13°20'13°52'52°17'53°17'117°30'117°21'0.10F10.512°44'12°40'13°55'51°04'50°07'117°40'117°50'0.09F1911°37'11°25'13°51'53°26'53°32'118°19'117°20'0.14

   表2 麻花鉆各角度的理論計算值和實測值

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   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(nèi)，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

1. 試驗結(jié)論
   經(jīng)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(jié)合國家標準和行業(yè)標準對麻花鉆的要求，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用奠定了基礎(chǔ)。
2. 存在問題分析
   1. 切削速度
      砂輪轉(zhuǎn)速為n，麻花鉆切削刃外緣B點對應的砂輪口徑D_B(見圖3)，D_B的計算公式: D_B=2sind(A+d₀/2)/sinF
      B點的切削速度:VB=npD_B/60000
      
      表3列出了麻花鉆切削刃外緣點的切削速度。可以看出，切削速度V_B較小，鉆心處的切削速度更小，且隨著鉆頭直徑的減小，D_B減小，則V_B更小。 鉆頭直徑₀
      mm砂輪轉(zhuǎn)速n
      r/min砂輪口徑D_B
      mm切削速度V_B
      m/s手冊推薦切削速度
      m/sF528008.731.2815～25F1015.372.25F1519.532.86F2026.763.92

      表3 麻花鉆切削刃外緣點的切削速度

      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(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，只能通過提高砂輪的轉(zhuǎn)速來提高線速度。試驗中通過變頻器調(diào)速，將砂輪電機轉(zhuǎn)速提高到8000r/min，砂輪的切削性能明顯改善。
   2. 砂輪選擇
      在選擇砂輪時，應注意考慮內(nèi)錐面磨削不易排屑，內(nèi)錐面的修磨及修磨后應有較長的使用時間等因素。經(jīng)過對砂輪的磨料、結(jié)合劑、組織、粒度等選擇和試驗，內(nèi)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(nèi)錐面金剛石砂輪，不需要修磨內(nèi)錐面且切削性能好。
   3. 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(jié)論