1. 트위스트 드릴의 구조적 특성
트위스트 드릴은 홀 가공에 가장 많이 사용되는 공구로 긴 선형 주절삭날과 두 개의 주절삭날이 있습니다. 칩 플루트가 나선형이고(칩 제거가 용이함) 나선형 플루트의 일부가 경사면과 상단 각도(2°)에 따라 경사각 g의 크기가 결정됩니다. 따라서 드릴 팁의 경사각은 나선 각도와 밀접하게 관련될 뿐만 아니라 모서리 경사각에 의해 영향을 받습니다. 트위스트 드릴의 구조와 기하학적 매개변수는 그림 1에 나와 있습니다.
D: 직경 y: 치즐 엣지 베벨 a: 릴리프 각도 b: 헬릭스 각도?: 정점 각도 d: 드릴 코어 직경 L: 작업 부분 길이
그림 1 트위스트 드릴 구조 및 절단 부분의 개략도
정 가장자리 베벨 각도 y는 끝 돌출부에서 끌 가장자리와 주 절단 가장자리 사이의 각도입니다. y의 크기와 끌 가장자리의 길이는 다음과 같습니다. 드릴 코어 근처의 릴리프 각도와 상단 모서리의 크기. 꼭지점 각도가 일정할 경우 릴리프 각도가 클수록 y는 작아지고 끌 가장자리는 길어집니다(일반적으로 y는 50°~55° 범위 내에서 제어됩니다).
2. 트위스트 드릴의 응력 분석
드릴링 중 트위스트 드릴의 응력 상황은 주로 공작물 재료의 변형 저항, 트위스트 간의 관계를 포함하여 더 복잡합니다. 드릴 및 구멍 벽 및 칩 마찰 등. 드릴 비트의 각 절단 모서리는 Fx, Fy 및 Fz의 세 가지 구성 요소 힘에 의해 작용합니다.
그림 2 트위스트 드릴 절단의 힘 분석
그림 2에 표시된 것처럼 이상적인 상황에서는 절삭날에 가해지는 힘이 기본적으로 서로 균형을 이룹니다. 나머지 힘은 축방향 힘과 원주방향 힘입니다. 원주방향 힘은 토크를 구성하며 가공 중에 주동력을 소비합니다. 트위스트 드릴은 절삭력의 작용으로 가로 굽힘, 세로 굽힘 및 비틀림 변형을 생성하며 그중 비틀림 변형이 가장 중요합니다. 토크는 주로 주절삭날의 절삭력에 의해 발생됩니다. 유한요소 분석 및 계산에 따르면 일반 드릴 팁의 절삭날 토크가 전체 토크의 약 80%를 차지하고 치즐 엣지에서 발생하는 토크가 약 10%를 차지함을 알 수 있습니다. 축력은 주로 치즐 엣지에 의해 생성됩니다. 일반 드릴 팁의 치즐 엣지에 생성되는 축력은 약 50%~60%를 차지하고, 주 절삭 엣지에 대한 축력은 약 40%를 차지합니다.
그림 3 드릴 코어 직경 d-강성 관계 곡선 수행
다른 매개변수는 변경하지 않고 드릴 코어 두께를 변경할 때 직경 D=20mm 트위스트 드릴을 예로 들어 보겠습니다. 강성 변화 곡선(그림 3 참조)에서 드릴 코어 직경 d가 증가함에 따라 강성 Do는 증가하고 변형은 감소함을 알 수 있습니다. 드릴 코어 두께의 증가는 작업 중 트위스트 드릴의 축방향 힘을 크게 증가시켜 공구의 절삭 성능에 직접적인 영향을 미치며, 공구의 강성 또한 가공 형상 정확도에 영향을 미친다는 것을 알 수 있습니다.
일반 트위스트 드릴의 치즐 엣지는 음의 경사각이 크기 때문에 드릴링 중에 심한 돌출이 발생하여 축 저항이 클 뿐만 아니라 토크도 크게 발생합니다. 포물선 드릴 비트(G 드릴 비트) 및 일부 카바이드 드릴 비트와 같은 일부 두꺼운 코어 드릴 비트의 경우(특징 중 하나는 드릴 코어 두께를 일반 트위스트 드릴 직경의 11%에서 15%에서 25%로 늘리는 것입니다) ~ 60%) 등 강성이 좋고 드릴링 직진도가 좋으며 구멍 직경이 정확하고 이송 속도를 20% 늘릴 수 있습니다. 그러나 드릴 코어 두께가 증가하면 필연적으로 치즐 모서리가 길어지고 이에 따라 축방향 힘과 토크가 증가하여 장비 부하가 증가할 뿐만 아니라 가공 형상 정확도에도 더 큰 영향을 미칩니다. 또한 끌 가장자리와 공작물 사이의 접촉이 선형이기 때문에 드릴 팁이 절단 상태에 들어갈 때 가공된 구멍의 위치 정확도와 기하학적 정확도를 제어하기가 어렵습니다. 따라서 가공 중 편차를 방지하기 위해 센터 드릴로 센터 홀을 미리 드릴링해야 하는 경우가 많습니다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해 일반적으로 치즐엣지 양단에 절단홈을 뚫는 방식을 사용하여 치즐엣지의 길이를 줄이고 압출을 감소시켜 축력과 토크를 감소시키는 방법을 사용하고 있다. . 그러나 실제 가공에서는 드릴 팁의 네거티브 경사각 절단 문제와 선형 접촉 방식의 센터링 성능 저하 문제가 근본적으로 해결되지 않았습니다. 이러한 이유로 사람들은 드릴 포인트의 모양을 지속적으로 연구하고 개선해 왔으며 S-edge 드릴 포인트는 이 문제를 해결하는 더 좋은 방법 중 하나입니다.
3. S-에지 드릴 포인트의 분류 및 특성
S-에지 드릴 포인트는 끝 돌출부에서 보면 S자 모양입니다. 전면 투영에서 보면 드릴 팁의 중간 부분이 약간 부풀어 올라 포물선형 크라운을 형성하는 것을 볼 수 있습니다. S-에지 드릴 팁은 곡선형 엣지이기 때문에 드릴 팁이 절삭에 들어가는 순간 공작물과 점접촉하므로 일반 트위스트 드릴보다 셀프 센터링과 안정성이 더 좋습니다. , 절삭 성능이 향상되고 드릴 비트의 수명이 연장되며 가공됩니다. 구멍 품질이 크게 향상되고 구멍의 위치 정확도와 기하학적 정확도가 만족스럽고 드릴링 이송 및 이송 속도가 더욱 향상됩니다. 포물선형 크라운 및 치즐 모서리 모양에 따라 S-에지 드릴 포인트는 기본적으로 세 가지 유형, 즉 하이 크라운 S-에지, 로우 크라운 S-에지 및 로우 크라운 소형 S-에지로 나눌 수 있습니다(그림 4 참조). .
그림 4 세 가지 유형의 S-에지 드릴 포인트
하이 크라운 S-에지 드릴 포인트
하이 크라운 S-에지 드릴 포인트는 다음을 기반으로 합니다. American Giddings Lewis 드릴 비트 그라인더로 연마된 Winslow 드릴 팁이 표현되어 있습니다. 공작 기계에는 특수 캠 메커니즘이 장착되어 있습니다. S 블레이드 드릴 팁에는 절삭 부분(L0)이 더 길고 크라운 곡률이 더 큽니다. 특징: S 부분이 더 높기 때문에(L0이 더 길기 때문에) 기본적으로 네거티브 경사각이 제거되고 포지티브 경사각 절삭도 가능하므로 치즐 엣지 절삭 홈을 추가로 추가할 필요가 없습니다. 연삭 효율이 높으며 두꺼운 드릴 코어 공구 연삭에 적합합니다. 그러나 드릴 팁의 끝 부분이 상대적으로 약하고 강도가 좋지 않아 고경도 피삭재의 고속 가공에는 적합하지 않습니다. 드릴 팁 재료는 인성이 좋은 재료(예: 고속도강)로 만들어야 합니다.
낮은 크라운 S날 드릴 팁
낮은 크라운 S날 드릴 팁은 독일의 5축 그라인더(프로그래밍 소프트웨어 장착)로 연마한 드릴 팁으로 표현됩니다. 스위스 넘로토). 드릴 팁의 절삭 부분(L0)이 더 짧고 S 블레이드의 크라운 곡률이 더 작습니다. 끝면의 투영 방향에서 보면 끌 가장자리가 큰 S 자 모양이고 중간 부분이 짧은 직선이 될 수 있음을 알 수 있습니다. 끌 가장자리 부분에는 두 개의 작은 홈이 있어 크기를 줄일 수 있습니다. 드릴 팁의 음수 경사각.
특징: 절삭부(L0)가 상대적으로 짧기 때문에 드릴 팁 S 엣지의 크라운 곡률이 작고 셀프 센터링 및 주 절삭 엣지의 강도가 더 좋습니다. 높은 크라운 S형 드릴 포인트보다 안정성이 더 좋습니다. 치즐 엣지의 경사각을 열면 드릴링 성능이 크게 향상되어 하이 크라운 S 엣지 드릴 포인트의 장점을 유지할 뿐만 아니라 드릴 포인트 팁의 강도도 향상됩니다. 강철 부품, 주철 부품 등 더 단단한 재료로 만들어진 공작물을 가공하는 데 적합합니다. 드릴 비트 재료는 고속 공구강, 초경 또는 기타 고경도 재료로 만들 수 있습니다. 이러한 유형의 드릴 비트를 연삭하는 것은 더 복잡하고 더 높은 요구 사항을 요구합니다.
낮은 크라운 소형 S에지 드릴 포인트
이 유형의 드릴 포인트의 모양은 하이 크라운 S에지 드릴 포인트와 유사하며 끌 가장자리도 작은 S입니다. - 모양, 드릴 팁 정점 각도(2°) 위의 두 가지 유형의 드릴 포인트에 비해 더 크고 주 절삭날이 더 짧으며(L0이 상대적으로 짧음) 크라운 곡률이 더 작습니다.
특징: 주절인선이 짧기 때문에 주절인선의 강도가 높고 크라운 곡률이 작기 때문에 가공 중 토크가 적고 자체 중심화 및 안정성이 더 좋습니다. 높은 크라운 S자 드릴 포인트가 좋습니다. 또한 소형 S 엣지 드릴 팁에는 음의 경사각이 없으므로 치즐 엣지에 홈을 추가할 필요가 없습니다. 이는 축 방향 힘을 제어할 뿐만 아니라 토크를 줄여 절삭 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다. . 고경도 재료(예: 초경합금)의 작은 나선 각도 드릴 비트를 연삭하는 데 적합합니다.
4. S-edge 드릴 팁의 연삭
S-edge 드릴 팁의 모양은 복잡하고 연삭이 어렵습니다. 수동 또는 일반 드릴 그라인더, 일반적으로 정밀한 연삭을 위해서는 특수 캠 메커니즘이 있는 드릴 그라인더 또는 CNC 그라인더를 사용해야 합니다.
그림 5는 S-edge 드릴 팁의 간단한 연삭 원리를 보여줍니다. 연삭할 드릴 비트가 A축에 수평으로 고정되어 연삭하는 동안 테이퍼 연삭 휠이 공구의 절삭날에 접촉한 후 B축이 XZ 평면에서 회전하고 A축이 연결됩니다. 측면 표면의 나선형 리프트 요구 사항에 따라) 동시에 연삭 휠이 공구에 대해 Y축 방향으로 하강하여 나선형 측면 표면과 S자 모양 끌 가장자리를 형성합니다.
그림 5 S-에지 드릴 팁의 간단한 연삭 원리
드릴 팁의 크라운 높이는 원추형 연삭 휠(테이퍼 30°)에 의해 연삭된 아크의 크기에 따라 결정됩니다. ~60°) 나선형 표면의 리프트 속도가 결정됩니다. 리프트 속도가 증가하면 크라운 높이가 감소하고 크라운 벌지가 높아집니다(그림 5 참조). 또한 크라운 높이와 S-곡선의 반경은 드릴 코어 두께와 직접적인 관련이 있습니다.
로우 크라운 S 엣지 드릴 팁을 연삭할 때 절삭 성능을 향상시키기 위해 75° 각도 연삭 휠을 사용하여 드릴 팁에 두 개의 작은 홈을 만들고 각도를 만들 수 있습니다. 그리고 S의 두 반원 사이의 선은 기본적으로 평행하므로 주절인선의 강성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 S블레이드 중앙에 발생하는 네거티브 경사각을 감소시켜 중앙인선의 경사각이 크라운 포물선의 은 0과 같거나 0보다 작습니다(r≥0).
일반 트위스트 드릴과 마찬가지로 S형 드릴 팁의 정점 각도도 매우 중요합니다. 드릴 팁 정점 각도의 연삭 범위는 일반적으로 90°~135°입니다. 그림 1에서 볼 수 있듯이 꼭지각(2°)이 작을수록 주절인선이 길어지고 절삭부하가 커지는 것을 알 수 있다. S-에지 드릴 팁은 자체 센터링 특성이 더 좋기 때문에 가공 중인 구멍의 기하학적 정확도를 향상시키기 위해 꼭지점 각도를 줄이는 방법을 사용할 필요가 없습니다(이 방법은 가공 실습에 뚜렷한 영향을 미치지 않습니다). 절단 부하를 증가시킵니다. 반대로, 공구의 절삭 성능을 향상시키고 공구의 강도와 절삭 속도를 높이기 위해 S-edge 드릴 팁의 정점 각도는 일반적으로 118° 이상(또는 최대 140°까지)으로 설계됩니다. ). 또한 외부 가장자리 릴리프 각도는 드릴 팁의 외부 가장자리가 가공물을 절단할 때 웨지 각도의 크기를 결정합니다. 공구 웨지 각도의 크기는 가공되는 공작물 재료의 경도에 따라 결정되어야 합니다. 공작물 재료가 부드러우면 더 큰 릴리프 각도를 선택해야 합니다.
5. S-edge 드릴 팁의 적용 사례
우리는 S-edge 드릴 팁 연삭 기술을 엔진 커넥팅 로드의 작은 끝 구멍 가공에 적용하여 달성했습니다. 좋은 결과.
공정 설계: 순서 20: 드릴링 ø17+0.07mm, 공작 기계 회전수: 200r/min, 절삭 속도 10.68mm/min, 공구 이송 0.45mm/r. 주문 40: 리밍 구멍 17.5+0.05mm.
17mm 일반 트위스트 드릴로 드릴링할 때 드릴의 셀프 센터링 성능과 드릴링 안정성이 좋지 않아 드릴링된 구멍의 직경이 17.5mm에 이르거나 초과하여 제품이 폐기되는 경우가 많습니다. 드릴팁이 날카롭게 깎여져 있으나 연마품질이 매우 불안정합니다.
드릴 비트를 꼭지점 각도 118°, 축 여유각 7°, 원주 여유각 6°의 낮은 크라운 대형 S 모서리 드릴 팁으로 연마합니다. S-edge의 길이는 1.5mm이고 두 개의 반원이 연결되어 있으며 길이는 0.5mm이며 치즐 가장자리에 80° 원추형 연삭 휠로 두 개의 홈을 만들어 크라운 경사각을 0보다 크거나 동일하게 만듭니다. 이는 공구의 주 절삭날에 필요한 강도를 보장할 뿐만 아니라 음의 경사각 절삭으로 인한 돌출을 방지할 수 있으며, 압력 현상은 드릴링 축방향 힘을 감소시키고 절삭 성능을 향상시킵니다. 가공 실습을 통해 이 드릴을 사용하면 홀의 기하학적 정확도를 효과적으로 제어할 뿐만 아니라 생산 효율성을 크게 향상시키고 불량률을 크게 줄일 수 있다는 것이 입증되었습니다. ?17mm 일반 드릴 포인트 트위스트 드릴과 S-에지 드릴 포인트 트위스트 드릴의 가공 효과 비교는 아래 표와 같습니다.
일반 드릴 포인트와 S에지 드릴 포인트의 가공 효과 비교
Mechanical Commune Circle - Born for Machinery