硬質(zhì)合金鉆頭頂角的角度一般都是118°,這并不是完全靠理論計(jì)算得出的。鋼的使用量最多,鉆削此類(lèi)金屬硬質(zhì)合金鉆頭頂角均為118°,這是由長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)得出的結(jié)論。
為什么硬質(zhì)合金鉆頭頂角要選118°呢?為什么鉆頭頂角為118°的硬質(zhì)合金鉆頭效果要好一些呢?
首先,我們來(lái)分析一下改變頂角角度后電鉆的切削效果吧!
圖b的頂角角度是118°,三幅圖的頂角為a>b>c。剖面線部分是鉆頭旋轉(zhuǎn)半圈時(shí)的進(jìn)給量ƒ,是由兩條切削刃鉆出的截面。截面面積均為ƒD,D為鉆頭直徑。因此,實(shí)際鉆孔時(shí)鉆頭受到三種作用力(切削力、背向力、進(jìn)給力),鉆頭的進(jìn)給量即為ƒ。鉆頭旋轉(zhuǎn)后,切削刃處對(duì)應(yīng)的進(jìn)給量ƒ’會(huì)變成ƒ’=ƒsin2Ф/2,即2Ф越小,ƒ’就越小。切屑厚度也按a、b、c的順序減小。那么,切削力的大小順序?yàn)閏>b>a。
圖a的切削力最小,進(jìn)給力因切削力靠近主軸方向,所以較大;與其相反,圖c的切削力較大,而背向力卻較小,即背向力大小依次為a>b>c。
眾所周知,2Ф越小,鉆頭越尖,所以可以簡(jiǎn)單地認(rèn)為背向力越小。
在不考慮切削刃是否鋒利的基礎(chǔ)上,鉆頭頂角為180°時(shí),進(jìn)給力會(huì)變得非常大。
既然已經(jīng)知道頂角越小,產(chǎn)生的鉆削壓力就越小,那么,只需盡量將鉆頭頂角變小一些不就可以了嗎?如此一來(lái),根本不需要118°,90°甚至30°都可以,但事實(shí)證那是不可行的。
如果硬質(zhì)合金鉆頭的前角γ0變小的話,垂直于進(jìn)給向的分力即背向力Fp就會(huì)增大,上文已講述清楚。這種背向力大小與進(jìn)給力相反,頂角越大則其越小。要使硬質(zhì)合金鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)并排出切屑就需要很大的轉(zhuǎn)矩。
比較圖a和圖c,與切削刃成直角的進(jìn)給量ƒ’與切削力的大小無(wú)關(guān),但實(shí)際鉆孔時(shí),圖c產(chǎn)生的扭矩是圖a的幾倍。
用錐形鉸刀加工過(guò)錐形孔的人都很清楚,即使加工余量很小,還是需要很大的扭矩,因此,把錐形鉸刀看作是頂角2Ф變小了的三角鉆就能理解了。所以,只要在能提供很大轉(zhuǎn)矩、功率很大的機(jī)器上使用進(jìn)給力小、頂角小的鉆頭就可以了。但僅僅靠提高機(jī)床功率是不行的。
無(wú)論如何,進(jìn)行實(shí)際切削的是硬質(zhì)合金鉆頭,不管使用多大轉(zhuǎn)矩的機(jī)床,硬質(zhì)合金鉆頭仍必須能承受足夠大的強(qiáng)度。若機(jī)床的扭矩過(guò)大,硬質(zhì)合金鉆頭本身會(huì)承受不住而扭斷。
如上所述,鉆頭頂角的一條切削刃確定好了之后,另一條又會(huì)傾斜,如此一來(lái),要磨出標(biāo)準(zhǔn)的鉆頭頂角便相當(dāng)困難。因此經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)累積,用頂角為118°的硬質(zhì)合金鉆頭切削鋼材的效果最好,所以118°就變成了標(biāo)準(zhǔn)的鉆頭頂角。
那么,硬質(zhì)合金鉆頭頂角都是118°嗎?其實(shí)不然,118°只是標(biāo)準(zhǔn)角度,用于鉆削鋼材時(shí)最為合適。
但是,加工時(shí)若更換了工件材料的話,建議最好還是改變鉆頭頂角的大小。
從進(jìn)給力、背向力等來(lái)看,118°的切削效果很好,但實(shí)際鉆削中,刀具壽命是必須考慮的問(wèn)題。從這一點(diǎn)來(lái)看,根據(jù)工件材料來(lái)改變鉆頭頂角是很普通的。
仔細(xì)觀察硬質(zhì)合金鉆頭就能知道,硬質(zhì)合金鉆頭的頂角為118°時(shí),切削刃為一條直線。但在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),根據(jù)材料的不同,鉆頭頂角可能大于118°也可能小于118°。此時(shí)的切削刃會(huì)變?yōu)榍€,對(duì)應(yīng)的切屑形狀也會(huì)有所不同。