钻头方面的基础知识
初中物理钻头知识点总结

初中物理钻头知识点总结
本文将着重介绍物理学中一个重要的知识点——钻头。
钻头是指用于钻孔或在地下开凿等工程中的钻石、硬质合金等刀具的统称。
在石油勘探、地质勘测和矿山开采等领域中,钻头扮演着重要的角色。
首先,我们来了解一下钻头的类型。
按功能来分,钻头可分为地质钻头、机械工程用的钻头、石油勘探用的钻头等。
按结构来分,钻头有钻头头部、钻头身段、连接部分、钻头内部的压力平衡系统、切削系统、冷却装置。
钻头的切削原理是指利用钻头上的刀具对被加工物体进行切削,使被加工物体去除一定的金属材料,并将加工后的表面形成一定形状和尺寸的工件。
在切削系统中,刀具的设计、材料的选择、刀尖的形状都对切削效果有着重要的影响。
另外,钻头的冷却装置也是一个很重要的组成部分。
在切削过程中,钻头的工件和刀具都会产生大量的热量,如果不及时散热,将会导致刀具的温升过高,甚至造成刀具的失效。
因此,冷却装置对切削效果和刀具的使用寿命都有重要影响。
在钻头的使用过程中,我们还需要考虑到钻头的使用寿命问题。
钻头的使用寿命是指钻头在一定的使用条件下能够连续工作的时间。
决定钻头使用寿命的因素有很多,比如工件的材料、硬度,切削速度、切削深度等等。
正确选用合适的钻头,并注意切削条件的选择,都是延长钻头使用寿命的关键。
总的来说,钻头是一种非常重要的刀具,广泛应用于石油勘探、地质勘测、矿山开采等领域。
了解钻头的类型、结构、切削原理、冷却装置、使用寿命等知识,对于正确使用和维护钻头都至关重要。
希望本文能对大家对钻头有更深入的了解。
钻头基本知识.

PDC钻头的正确使用
由于金刚石抗冲击性能差(脆性大),因此上下钻 台不能碰撞硬物,井下不得有落物,井底有落物时 应起钻,严禁顿钻和溜钻。 下钻遇阻严禁强行下压,应接方钻杆开泵冲划,但 不超过 30 米大段划眼。在下钻到最后两单根时, 接方钻杆冲划到井底并开大排量循环,将井底循环 干净。然后,用小钻压,低转速钻进0.5米,进行 井底造型。
金刚石钻头
4).金刚石钻头的破岩机理:概括地讲,金刚石钻头 以磨削(研磨)方式破碎岩石,类似于砂轮磨削 金属的过程。 对塑性地层,以“犁削”作用为主; 对脆性地层,以压碎、剪切作用为主; 对坚硬地层,以刻划、微切削作用为主。
5).金刚石钻头的正确使用 适用于硬、研磨性地层,涡轮钻井,深井钻井, 取心作业。寿命长,进尺高。 钻头下井前,井底打捞干净,确保没有金属落物。 开始先用小钻压、低转速跑合,然后用合适钻压 和高转速钻进。 采用大排量钻进。
8.取心钻头
取心钻头的功用是环形破碎地层,形成岩心。目前, 常用的有刮刀取心钻头、领眼式硬质合金取心钻头、 硬质合金取心钻头和金刚石取心钻头等。 为了提高岩心收获率,除在下部使用扶正器外,首 先要求取心钻头工作稳定。因此钻头的切削元件要 对称分布,其耐磨性应一致,以免在钻进时发生歪 斜,从而破坏及折断岩心。同时要求钻头底面(井 底)与岩心爪的距离尽可能短些,使岩心形成后很 快就能进入内岩心筒被保护起来,从而避免破坏和 冲蚀。
6.金刚石钻头(Diamond Bit)
金刚石钻头按其使用地层可分为: 普通金刚石钻头、聚晶金刚石复合片钻头(简 称 PDC 钻头)两大类,其中聚晶金刚石复合片 钻头适用于软至中硬地层,而普通金刚石钻头 适用于及坚硬和研磨性高的地层。
金刚石钻头
1).金刚石钻头的结构 金刚石钻头为无活动部件的整体式钻头。由钢体、胎体 (冠部和保径部分)、水眼及水槽、金刚石切削刃等部分 组成。 2).金刚石钻头的应用及优缺点 金刚石为碳在高温高压下形成的结晶体,正四面体晶体结 构。在单位晶胞中,碳原子位于四面体的顶角及中心。每 个碳原子与邻近的四个碳原子形成四个共价键。因共价键 结合力强,故金刚石具有极高的硬度(莫氏硬度10)、抗 压强度(8800MPa)和耐磨性钢的9000倍)。 3).其缺点是: 脆性大,受冲击载荷易碎裂; 具有热敏性,高温下(450℃以上)石墨化。
钻孔与钻头知识点总结

钻孔与钻头知识点总结一、钻孔的分类1. 按照用途分类:(1)岩石钻孔:主要用于开采矿山、建筑工程、地质勘探等领域。
(2)地层钻孔:主要用于取芯取样、岩土勘探、地质探测等领域。
(3)深孔钻孔:主要用于石油钻采、大型地下工程等领域。
2. 按照施工方式分类:(1)手工钻孔:使用手持电钻或手动扭把进行操作,适用于小型施工现场。
(2)机械钻孔:使用钻机或钻头进行操作,适用于大型施工现场。
二、钻头的结构和分类1. 结构(1)刀具部分:用于切削岩石或地层。
(2)连接部分:连接刀具和钻杆。
(3)导向部分:用于控制钻孔方向。
(4)冷却部分:用于冷却刀具和钻孔。
2. 分类(1)按照刀具类型:有牙式钻头、PDC钻头、钢牙钻头等。
(2)按照用途:有岩石钻头、地层钻头、岩土钻头等。
(3)按照钻头直径:有直径固定型钻头、可调直径型钻头等。
三、钻孔工艺流程1. 钻孔前的准备工作(1)测量标定孔位:确定需要钻孔的位置和方向。
(2)清理孔口和排除杂物:清理孔口周围的杂物,以便进行下一步的工作。
(3)安装固定夹具:根据需要,在孔口周围安装固定夹具,确保钻孔的稳定性。
2. 钻孔工作(1)选择合适的钻头:根据地层岩性、孔径等要求选择合适的钻头。
(2)安装钻杆:将合适数量的钻杆安装在钻机上,并连接好钻头。
(3)开始钻孔:根据需求开动钻机,开始进行钻孔作业。
(4)监控孔深和孔径:做好孔深和孔径的监控记录,确保符合设计要求。
3. 钻孔后的处理(1)取芯取样:如有需要,进行地层的取芯取样工作。
(2)清理孔壁:清洗孔壁,排出孔内泥浆和碎屑。
(3)测量孔径和孔深:测量孔径和孔深数据,记录在施工日志中。
四、在工程施工中的应用1. 土木工程(1)基础开挖:在地基基础工程中,需要进行孔洞开挖和岩土钻孔工作。
(2)桥梁隧道:在桥梁和隧道工程中,常需要进行深孔钻孔和取芯取样。
(3)地下管道:在地下管道敷设工程中,需要进行地层钻孔和取芯取样工作。
2. 石油勘探(1)钻井作业:在石油勘探和钻采过程中,需要进行深孔钻孔和取芯取样。
钻头的主要参数

钻头的主要参数
1. 钻头直径
钻头直径是指钻头工作部分的最大直径。
钻头直径决定了钻孔的尺寸大小,是钻头最重要的参数之一。
2. 总长度
总长度是指钻头从尖端到柄端的全长。
总长度需要根据加工件的厚度和钻孔深度来选择合适的长度。
3. 柄型
査是钻头的连接部分,用于安装在主轴上。
常见的柄型有直柄、锥柄和六角柄等。
4. 螺旋角
螺旋角是指钻屑槽与钻身轴线的夹角。
合理的螺旋角有利于钻屑的排出和切削液的流通。
5. 倒角长度
倒角长度是指钻头尖端的圆锥形部分的长度。
适当的倒角长度有利于导向和进刀。
6. 材质
钻头材质通常为高速钢或硬质合金。
材质的选择取决于加工对象的硬度和切削要求。
7. 涂层
一些钻头表面会镀上氮化钛等涂层,以提高耐磨性和抗粘性。
这些参数的选择需要根据具体的加工要求、工件材料和加工条件来确定,对于获得良好的钻孔质量和效率至关重要。
钻头方面的基础知识

钻削与钻头钻削用各种钻头进行钻孔、扩孔或锪孔的切削加工。
钻孔是用麻花钻、扁钻或中心孔钻等在实体材料上钻削通孔或盲孔。
扩孔是用扩孔钻扩大工件上预制孔的孔径。
锪孔是用锪孔钻在预制孔的一端加工沉孔、锥孔、局部平面或球面等,以便安装紧固件。
钻削方式主要有两种:①工件不动,钻头作旋转运动和轴向进给,这种方式一般在钻床、镗床、加工中心或组合机床上应用;②工件旋转,钻头仅作轴向进给,这种方式一般在车床或深孔钻床上应用。
麻花钻的钻孔孔径范围为0.05~100mm,采用扁钻可达125mm。
对于孔径大于100mm的孔,一般先加工出孔径较小的预制孔(或预留铸造孔),而后再将孔径镗削到规定尺寸。
钻削时,钻削速度v 是钻头外径的圆周速度(米/分);进给量f 是钻头(或工件)每转钻入孔中的轴向移动距离(mm/r)。
图2是麻花钻的钻削要素,由于麻花钻有两个刀齿,故每齿进给量a f =f /2(mm/齿)。
切削深度a p 有两种:钻孔时按钻头直径d 的一半计算;扩孔时按(d -d 0)/2计算,其中d 0为预制孔直径。
每个刀齿切下的切屑厚度a 0=a f sin K r ,单位为mm 。
式中K r 为钻头顶角的一半。
使用高速钢麻花钻钻削钢铁材料时,钻削速度常取16~40米/分,用硬质合金钻头钻孔时速度可提高1倍。
钻削过程中,麻花钻头有两条主切削刃和一条横刃,俗称“一尖(钻心尖)三刃”,参与切削工作,它是在横刃严重受挤和排屑不利的半封闭状态下工作,所以加工的条件比车削或其他切削方法更为复杂和困难,加工精度较低,表面较粗糙。
钻削钢铁材料的精度一般为IT13~10,表面粗糙度为R a 20~1.25μm ,扩孔精度可达IT10~9,表面粗糙度为R a 10~0.63μm 。
钻削加工的质量和效率很大程度上决定于钻头切削刃的形状。
在生产中往往用修磨的方法改变麻花钻头切削刃的形状和角度以减少切削阻力,提高钻削性能,中国的群钻就是采用这种方法创制出来的。
钻头基本知识和选型(技术员培训)

钻头基本知识和选型
Technology Development Centre ( EOTDC).Southwest.Drilling company of Zhongyuan Petroleum Engineering Co.Ltd Sinopec
量的问题。
使用环境因素对钻头性能的影响
影响PDC钻头机械钻速的因素: 钻头本身的因素和使用环境因素 钻头本身因素(或内因)包括:
钻头选型 PDC钻头对地层相对比较敏感,根据地层情况选择合适的钻头 型号或根据地层情况进行针对性的设计钻头,是非常重要的,也是PDC 钻头能否取得较好经济指标的前提和关键。
钻井工程数据
– 井身结构 – 井眼轨迹 – 泥浆性能 – 钻具组合 – 钻井参数
邻井钻头使用资料
岩石力学分析及应用
常用测井方式、代码和单位
测井代码 DT, DTc RHOB, DEN GR, GRc Pe CAL RES S-POR,S-PORc D-POR,D-POR N-POR ND-POR UCS-psi CCS-psi
钻头设计参数和制造工艺; 切削齿性能及质量;
使用环境因素对钻头性能的影响
使用环境因素包括:
地层岩性和压实强度; 使用的钻井参数;包括钻压、转速和排量等。
✓ PDC的刚脆性要求钻头旋转要平稳、减少振动,钻具组合时最好加上减振器, 减少振动,防止跳钻和溜钻;
✓ PDC的热敏性要求选择合适的排量,以达到清洗和冷却切屑齿。通过水力参 数计算,一般选择的排量要求钻头喷嘴的射流冲击力要达到40米/秒以上,钻 头比水马力要达到1.5马力/in2以上,以满足清洗岩屑和冷却PDC的要求,泥 浆环空最低返速达到0.6-1米/秒。
勘探钻头知识点总结图

勘探钻头知识点总结图一、引言勘探钻头是石油勘探开采中的重要工具,用于在地下进行钻孔,以获取地下岩石及矿石等地质信息。
其作用是传递钻进动力、传递旋向力、清除钻孔边界岩屑和冷却孔内钻头,并传递岩屑和钻井液到地表。
本文将对勘探钻头的结构、分类、工作原理及应用进行详细的总结,以供相关专业人员深入了解和学习。
二、结构1. 钻头外壳钻头外壳是勘探钻头的外部保护层,起到减少钻头与地层摩擦,减少磨损的作用。
外壳通常由硬质合金制成,具有很高的耐磨性和强度。
2. 钻头身钻头身是钻头的主体部分,通常由坚固的合金钢或硬质合金材料制成。
其上设有切削结构,用于切削地层岩石。
3. 钻头结构钻头结构是勘探钻头中最为重要的部分,包括切削结构、导向结构和连接结构。
切削结构通常由刀片、钻头体和切削面等组成,用于切削地层岩石。
导向结构是用于控制钻头方向的部分,通常包括平面导向结构和弯曲导向结构两种。
连接结构是用于连接钻头与钻柱的部分,通常包括旋转接头及其密封部分。
三、分类根据钻头切削方式和工作环境的不同,勘探钻头可以分为多种类型,主要包括:1. 钻头按切削方式分类(1)拋采钻头:适用于软岩层,用于快速穿透,具有较强的冲击力和穿透性。
(2)钻压式钻头:适用于硬岩层,用于较慢穿透,具有较强的剪切力和耐磨性。
2. 钻头按工作环境分类(1)空气冲击式钻头:适用于露天开采及岩溶地质条件下的钻井。
(2)液压式钻头:适用于地下水位较高的钻井场合。
(3)钻插式钻头:适用于湿法钻井。
四、工作原理勘探钻头是通过钻台的旋转和推进,利用钻头本身的重量和旋转力在地层中进行切削,使岩石碎屑和钻井液一起上升至井口。
其工作原理主要包括冲击力、旋转力和制动力。
1. 冲击力冲击力是由钻头的下压重量和地层反力产生的,用于切削地层岩石。
在拋采钻头中,冲击力是由拋控器或拋泵提供的。
2. 旋转力旋转力是由钻台产生的,通过钻柱传递给钻头,用于使钻头旋转并切削地层岩石。
3. 制动力制动力主要由钻头与地层的摩擦力提供,用于保持钻头钻进的稳定性。
钻头知识

钻头科普知识1、钻头分类、各自主要用途、特点;分类:目前石油钻井中使用的钻头主要有三类,即牙轮钻头,金刚石材料钻头及刮刀钻头。
金刚石材料钻头按破岩原件材料分为天然金刚石钻头,聚晶金刚石复合片钻头(简称PDC钻头)以及热稳定性聚晶金刚石钻头(简称TSP钻头)聚晶金刚石钻头按照切削齿的形状不同又可分为圆柱聚晶金刚石钻头或三角聚晶金刚石钻头;TSP钻头亦可分为圆柱TSP钻头和三角TSP钻头。
PDC钻头按钻头冠材料和切削齿结构划分又可分为胎体PDC钻头和钢体PDC钻头两类。
用途:在油用钻头中按主要用途分有以下几类:全面钻进钻头(常规钻头)造斜钻头:用于造斜段井位,钻头保径段较短小取芯钻头:用于取芯,根据内外径的不同配备不同的取芯工具双芯扩眼钻头:分领眼钻头与扩眼钻头两部分2、钻头型号示意;8.附加说明7.设计分类号6.钻头头型5.刀翼数量4. PDC 齿的直径3.钻头用途2.钻头类型钻头直径1. 第一字段为阿拉伯数字表示钻头直径,可以用英寸和毫米表示,前面的阿拉伯数字表示钻头外径(双芯钻头表示钻头通径),后面的阿拉伯数字表示钻头内径(非取芯钻头省略)。
2.第二字段为一个英文字母,表示钻头类型(包括冠体材料和切削齿)。
字母钻头类型M 胎体式PDC钻头S 钢体式PDC钻头N 胎体式天然金刚石钻头C 胎体式人造圆柱聚晶金刚石钻头T 胎体式人造三角聚晶金刚石钻头I 胎体式孕镶人造单晶金刚石钻头3.第三字段为一个英文字母,表示钻头用途。
字母钻头用途D 钻进(Drill)钻头C 取芯(Core)钻头B 双(Bi-)心钻头4.第四字段为一个阿拉伯数字,表示PDC 齿的直径。
数字PDC 齿的直径0 10mm以下Less than 10mm1 10mm2 22mm3 13mm6 16mm9 19mm5.第五字段为一个阿拉伯数字,表示钻头的刀翼数量,4表示4个刀翼,5表示5个刀翼,以此类推。
0表示非刀翼式布齿,1表示11个刀翼,2表示12个刀翼和12刀翼以上。
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钻削与钻头钻削用各种钻头进行钻孔、扩孔或锪孔的切削加工。
钻孔是用麻花钻、扁钻或中心孔钻等在实体材料上钻削通孔或盲孔。
扩孔是用扩孔钻扩大工件上预制孔的孔径。
锪孔是用锪孔钻在预制孔的一端加工沉孔、锥孔、局部平面或球面等,以便安装紧固件。
钻削方式主要有两种:①工件不动,钻头作旋转运动和轴向进给,这种方式一般在钻床、镗床、加工中心或组合机床上应用;②工件旋转,钻头仅作轴向进给,这种方式一般在车床或深孔钻床上应用。
麻花钻的钻孔孔径范围为0.05~100mm,采用扁钻可达125mm。
对于孔径大于100mm的孔,一般先加工出孔径较小的预制孔(或预留铸造孔),而后再将孔径镗削到规定尺寸。
钻削时,钻削速度v是钻头外径的圆周速度(米/分);进给量f是钻头(或工件)每转钻入孔中的轴向移动距离(mm/r)。
图2是麻花钻的钻削要素,由于麻花钻有两个刀齿,故每齿进给量a f=f/2(mm/齿)。
切削深度a p有两种:钻孔时按钻头直径d的一半计算;扩孔时按(d-d0)/2计算,其中d0为预制孔直径。
每个刀齿切下的切屑厚度a0=a f sin r,单位为mm 。
式中r为钻头顶角的一半。
使用高速钢麻花钻钻削钢铁材料时,钻削速度常取16~40米/图2 麻花钻的钻削要素分,用硬质合金钻头钻孔时速度可提高1倍。
钻削过程中,麻花钻头有两条主切削刃和一条横刃,俗称“一尖(钻心尖)三刃”,参与切削工作,它是在横刃严重受挤和排屑不利的半封闭状态下工作,所以加工的条件比车削或其他切削方法更为复杂和困难,加工精度较低,表面较粗糙。
钻削钢铁材料的精度一般为IT13~10,表面粗糙度为R a20~1.25μm,扩孔精度可达IT10~9,表面粗糙度为R a10~0.63μm。
钻削加工的质量和效率很大程度上决定于钻头切削刃的形状。
在生产中往往用修磨的方法改变麻花钻头切削刃的形状和角度以减少切削阻力,提高钻削性能,中国的群钻就是采用这种方法创制出来的。
当钻孔的深度l与直径d之比大于6时,一般视为深孔钻削。
钻削深孔的钻头细长,刚度差,钻削时钻头容易偏斜并与孔壁发生摩擦,同时对钻头的冷却和排屑也较困难。
因此,当l/d大于20时需要采用专门设计的深孔钻,并输入一定流量和压力的切削液加以冷却和把切屑冲刷出来,才能达到较高的钻削质量和效率。
钻头用以在实体材料上钻削出通孔或盲孔,并能对已有的孔扩孔的刀具。
常用的钻头主要有麻花钻、扁钻、中心钻、深孔钻和套料钻。
扩孔钻和锪钻虽不能在实体材料上钻孔,但习惯上也将它们归入钻头一类。
麻花钻是应用最广的孔加工刀具。
通常直径范围为0.25~80mm 。
它主要由工作部分和柄部构成。
工作部分有两条螺旋形的沟槽,形似麻花,因而得名。
为了减小钻孔时导向部分与孔壁间的摩擦,麻花钻自钻尖向柄部方向逐渐减小直径呈倒锥状。
麻花钻的螺旋角主要影响切削刃上前角的大小、刃瓣强度和排屑性能,通常为25°~32°。
螺旋形沟槽可用铣削、磨削、热轧或热挤压等方法加工,钻头的前端经刃磨后形成切削部分。
标准麻花钻的切削部分顶角为118°,横刃斜角为40°~60°,后角为8°~20°。
由于结构上的原因,前角在外缘处大 向中间逐渐减小,横刃处为负前角(可达-55°左右),钻削时起挤压作用。
为了改善麻花钻的切削性能,可根据被加工材料的性质将切削部分修磨成各种形状(如群钻)。
麻花钻的柄部形式有直柄和锥柄两种,加工时前者夹在钻夹头中,后者插在机床主轴或尾座的锥孔中。
一般麻花钻用高速钢制造。
焊硬质合金刀片或齿冠的麻花钻适于加工铸铁、淬硬钢和非金属材料等,整体硬质合金小麻花钻用于加工仪表零件和印刷线路板等。
锥柄麻花钻 直柄麻花钻 扁钻 中心钻 锪钻扩孔钻 图3 各类钻头图4 麻花钻的结构扁钻的切削部分为铲形,结构简单,制造成本低,切削液容易导入孔中,但切削和排屑性能较差。
扁钻的结构有整体式和装配式两种。
整体式主要用于钻削直径0.03~0.5mm的微孔。
装配式扁钻刀片可换,可采用内冷却,主要用于钻削直径25~500mm的大孔。
深孔钻通常是指加工孔深与孔径之比大于6的孔的刀具。
常用的有枪钻、BTA深孔钻、喷射钻、DF深孔钻等。
套料钻也常用于深孔加工。
扩孔钻有3~4个刀齿,其刚性比麻花钻好,用于扩大已有的孔并提高加工精度和光洁度。
锪钻有较多的刀齿,以成形法将孔端加工成所需的形状,用于加工各种沉头螺钉的沉头孔,或削平孔的外端面。
中心钻供钻削轴类工件的中心孔用,它实质上是由螺旋角很小的麻花钻和锪钻复合而成,故又称复合中心钻。
抛物线型钻头在深孔加工中的应用当机械加工工艺人员为某一特定的孔加工任务选择钻头时,首先需要考虑被加工孔的深度,被加工的孔越深,则加工过程中需要排出的切屑量越大,如果加工中产生的切屑不能及时、有效地排出,则可能阻塞钻头的排屑槽,从而延缓加工进程,并最终影响孔的加工质量。
因此,有效排屑是成功完成任何材料的孔加工任务的关键因素。
钻头的长径比当工艺人员为特定的孔加工任务选择最合适的钻头类型时,需要计算钻头的长径比。
长径比为被加工孔的深度与钻头直径之比,例如,钻头直径为12.7mm,需要加工的孔深度为38.1mm,则其长径比为3:1。
当长径比约为4:1或更小时,大多数标准麻花钻头的排屑槽均能较顺利地排出钻头切削刃切除的切屑。
而当长径比超出上述范围时,则需采用专门设计的深孔钻头才能实现有效的加工。
一旦被加工孔的长径比大于4:1,标准麻花钻就很难将切屑顶离切削区并排出孔外,切屑很快会阻塞钻头排屑槽,此时需要停止钻削,从孔中退出钻头,清除排屑槽中的切屑,然后重新下钻继续切削,上述操作需重复多次才能加工出要求的孔深,这种钻削方式通常称为“啄击”法。
采用“啄击”法加工深孔会缩短刀具寿命,降低加工效率,影响被加工孔的质量。
每一次将钻头从孔中退出,清除切屑后重新插入孔中时,都有可能偏离孔的中心线,从而使孔径变大,超出规定的尺寸公差范围。
为了解决深孔加工难题,近年来钻头制造商开发出了两种新型深孔加工钻头——普通抛物线型钻头和宽刃抛物线型钻头。
普通抛物线型钻头抛物线型钻头的排屑槽型为抛物线,专门用于连续钻削加工长径比达15:1、材料硬度不超过25~26HRC(包括低碳钢、各种铝合金、铜合金等)的深孔。
例如,直径为12.7mm 的抛物线型钻头可成功加工出孔深达190mm的孔。
由于具有较大的排屑空间,普通抛物线型钻头可将切削刃处的切屑快速排出,同时可容许更多的切削液进入切削区,从而显著减小切削摩擦以及发生切屑焊死现象的可能性,此外还可减小加工时的功率消耗、扭矩载荷和切削冲击。
抛物线型钻头的螺旋角为36°~38°,大于标准麻花钻的螺旋角(28°~30°)。
螺旋角可表示钻头的“扭转”程度,螺旋角越大,钻头&排屑速度越快。
普通抛物线型钻头适合深孔加工的另一特点是钻芯较厚(钻头的钻芯是指钻头排屑槽成形后未被磨削的中心部分)。
标准麻花钻的钻芯部分约占整个成品钻头的20%,而抛物线型钻头的钻芯则可占到整个钻头的约40%。
在深孔钻削中,较厚的钻芯可增加钻头的刚性,提高钻削加工的稳定性。
抛物线型钻头的钻尖处开有槽口,因此可采用较大的钻芯直径,此外还可防止钻孔开始阶段容易发生的钻头移位现象。
抛物线型钻头采用高速钢材料制造,为强化切削性能,也可对钻头进行表面涂层处理。
宽刃抛物线型钻头为了适应难加工材料(冷作硬化材料)深孔钻削加工的需要,一些刀具制造商开发出了宽刃抛物线型钻头。
这种钻头的许多特点与普通抛物线型钻头类似,如螺旋角较大(36°~38°),易于排屑;钻芯较厚,深孔加工时钻头刚性和稳定性较好等。
它与普通抛物线型钻头的不同之处在于排屑槽和刃带形状。
宽刃抛物线型钻头的刃带平滑过渡到排屑槽,从而使钻头切削刃具有较高的强度和刚性,同时切屑也可通过排屑槽顺利排出。
在深孔钻削中,摩擦引起的高温可能引起钻头切削刃轻微软化或回火,从而加速钻头磨损。
钻头切削刃在加工中保持硬度的能力可用“红硬性”来表示。
宽刃抛物线型钻头通常采用高速钢和钴高速钢材料制造,由于钴高速钢宽刃抛物线型钻头具有较高的红硬性,因此刀具寿命更长,抗磨损能力更强。
钻头表面涂层普通抛物线型钻头和宽刃抛物线型钻头经常采用以下几种表面涂层:①氮化钛(TiN)涂层:该涂层可显著改善钻头的使用寿命和被加工孔的质量,与未涂层钻头相比,TiN涂层钻头更适合对多种材料工件(尤其是各种钢件)进行高速钻削加工。
②碳氮化钛(TiCN)涂层:在适当的切削温度下,TiCN涂层比TiN涂层硬度更高、韧性更强、耐磨性更好,同样适合对多种工件材料(尤其是钢件)进行高速钻削加工。
但在加工有色金属材料时应特别小心,因为TiCN涂层与有色金属具有较高化学亲和性,极易磨损。
③氮化铝钛(TiAlN)涂层:该涂层可改善钻头的使用寿命,尤其适用于切削温度较高的加工场合。
与TiCN涂层类似,TiAlN涂层也不太适合加工有色金属材料。
钻削参数的优化在深孔加工中,为了最大限度地发挥钻头的切削性能,必须根据特定的长径比优化调整钻削速度和进给量。
当钻削加工的长径比为4:1时,应将切削速度降低20%,进给率减小10%;当长径比为5:1时,应将切削速度降低30%,进给率减小20%;当长径比达到6:1~8:1时,应将切削速度降低40%;此外,当长径比为5:1~8:1时,应将进给率减小20%。
虽然抛物线型钻头的价格是标准麻花钻头的2~3倍,但它在深孔(长径比大于4:1)加工中表现出的的优异性能大大降低了每孔加工成本,因此成为机械工艺人员加工深孔的首选刀具。
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