硬質合金麻花鑽受力分析

硬質合金麻花鑽鑽削時的受力情況較複雜，主要有工件材料的變形抗力、麻花鑽與孔壁和切屑間的摩擦力等。鑽頭每個切削刃上都將受到Fx、Fy、Fz三個分力的作用。在理想情況下，切削刃受力基本上互相平衡。其餘的力為軸向力和圓周力，圓周力構成扭矩，加工時消耗主要功率。麻花鑽在切削力作用下產生橫向彎曲、縱向彎曲及扭轉變形，其中扭轉變形最為顯著。扭矩主要由主切削刃上的切削力產生。經有限元分析計算可知，普通鑽尖切削刃上的扭矩約占總扭矩的80%，橫刃產生的扭矩約占10%。軸向力主要由橫刃產生，普通鑽尖橫刃上產生的軸向力約占50%～60%，主切削刃上的軸向力約占40%。 以直徑D=20mm麻花鑽為例，在其他參數不變情況下改變鑽芯厚度，從其剛度變化曲線可以看出，隨著鑽芯直徑d增加，剛度Do增大，變形量減小。

由此可見，鑽芯厚度增加明顯增加了麻花鑽工作時的軸向力，直接影響刀具切削性能，且刀具剛度的大小對加工幾何精度也有影響。 由於普通麻花鑽的橫刃為大負前角切削，鑽削時會發生嚴重擠壓，不僅要產生較大軸向抗力，而且要產生較大扭矩。對於一些厚鑽芯鑽頭，如抛物線鑽頭(G鑽頭)和部分硬質合金鑽頭(其特點之一是將鑽芯厚度由普通麻花鑽直徑的11%～15%加大到25%～60%)等，其剛性較好，鑽孔直線度好，孔徑精確，進給量可加大20%。但鑽芯厚度的增大必然導致橫刃更長，相應增大了軸向力和扭矩，這樣不僅增加了設備負荷，而且會對加工幾何精度產生較大影響。此外，由於橫刃與工件的接觸為直線接觸，當鑽尖進入切削狀態時，被加工孔的位置精度和幾何精度難以控制。因此，在加工過程中為防止引偏，往往需要用中心鑽預鑽中心孔。 

為解決上述問題，一般採用在橫刃兩端開切削槽的方法來減小橫刃長度，減輕擠壓，從而減小軸向力和扭矩。但在實際加工中，鑽尖的負前角切削和直線接觸方式定心性能差的問題並未從根本上得到解決。為此，人們一直在對鑽尖形狀進行不斷研究和改進，S刃钻尖就是解決這一問題的較好方法之一。（結束）

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