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吕彦明　樊　锐　陈五一　陈鼎昌

　　摘　要　通 过对尾隙角的分 析研究，提出了作用尾隙角的概念，给出了作用尾隙角的计算方法，研究了刃磨参数对作用尾隙角的影响.给出了作用尾隙角在数控刃磨求取刃磨参数中的应用方 法.研究表明，尾隙角是关系到钻头钻削性能的重要参数，数控刃磨中的几个刃磨参数对它的影响程度由大至小的次序为θ、C_y、σ、ω、C_x.
关键词　钻头；刃磨；结构参数；数控；作用尾隙角
　　分类号　TG 506.7

Study on Effect Tail Clearance Angle in NC Sharpening of Twist Drills

Lü Yanming　Fan Rui　Chen Wuyi　Chen Dingchang
（Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Dept. of Manufacturing Engineering)

　 　Abstract　Through studying the flank face geometry of twist drills, a new concept of effect tail clearance angle is proposed. A method for calculating the effect tail clearance angles is given. The relations between grinding parameters and the effect clearance angles are studied.This paper also shows how to use the new concept as a further criterion to arrive at a solution to the conical grinding method for a drill of given specification. The results show that the tail clearance angle is a very important parameter to drills performance, and the sharpening parameters determine the tail clearance angle. Five sharpening parameters have different effect on the tail clearance angle, θ has the most significant influence and the order of the significance of the other four is C_y、σ、ω、C_x.
Key words　drill bits; cutter sharpening; structure parameters; numerical control; effect tail clearance angle

　　圆锥面刃磨的理论已有很多学者进行了研究^［1～8］， 目前已较为成熟.但在实际应用中发现，有时刃磨出的钻头虽然横刃斜角、锋角及结构后角都满足设计要求，但钻头却不能使用，因为钻头后刀面有回翘.尾隙角是 在以钻轴为轴心线的圆柱剖面内，后刀面和端面的夹角.尾隙角为负值就会发生回翘.由此可见尾隙角是关系到钻头能否使用的重要参数.文献［1，2］在求数控 刃磨参数时，为得到唯一确定解都采用尾隙角作为辅助参数，文献［2］以钻头圆周距外刃点45°或60°处的尾隙角略大于结构后角为辅助条件.但都没有深入 研究尾隙角.尾隙角是关系到钻头是否回翘是否能使用的重要参数，有必要对其分布(包括圆周分布和半径分布)、变化规律进行深入研究.以便为它的有效控制提 供理论依据.

1　尾隙角

　　图1所示为园锥面刃磨原理图.钻尖为坐标系的原点，钻轴为z轴，锥轴平行于y-z平面，θ为园锥锥角，σ是钻轴与锥轴在与它们平行的平面内投影的夹角，ω是钻头主刃与y轴在钻头轴截面投影的夹角.锥顶坐标为(-C_x，C_y，-C_z).

图1　圆锥刃磨原理

图2　圆周角

图3　后背刃型圆周展开

1—z′>0,z″>0;2—z′>0,z″<0;3—z′>0;4—由z′>0到z′<0;5—由z′<0到z′>0
图4　后背刃形曲线

钻头直径d=10mm,2W=1.6mm
1—C_x=2.770mm,C_y=2.439mm,θ=51.1°,σ=10°,ω=36.2°；
2—C_x=1.636mm,C_y=0.881mm,θ=51.1°,σ=10°,ω=36.2°；
3—C_x=3.759mm,C_y=2.268mm,θ=52.7°,σ=10°,ω=48.4°；
4—C_x=1.844mm,C_y=0.567mm,θ=52.7°,σ=10°,ω=48.4°图5　位置半径与尾隙角

图6　钻头轴截面

0—θ=51.1°；1—θ=44.1°；2—θ=34.1° 3—θ=24.1°；4—θ=14° 图7　θ与后背曲线	0—Cy=14mm;1—Cy=39mm;2—Cy=65mm; 3—Cy=90mm;4—Cy=115mm 图8　Cy与后背曲线
0—σ=10°;1—σ=20°;2—σ=30°; 3—σ=40°;4—σ=50° 图9　σ与后背曲线	0—ω=30°;1—ω=24°;2—ω=18°; 3—ω=12°;4—ω=6° 图10　ω与后背曲线

0—C_x=0.8mm;1—C_x=1.2mm;2—C_x=1.6mm;3—C_x=2.0mm;4—C_x=2.4mm
图11　C_x与后背曲线

4　结　论

　　1) 刃磨圆锥面钻头时，尾隙角是一个关系到钻头能否使用的重要参数.应该同结构圆周后角、锋角以及横刃斜角一样看待；
　　2) 钻头后刀面上尾隙角随圆周角及位置半径变化而变化；
　　3) 尾隙角随刃磨参数的变化而变化，几个刃磨参数对尾隙角的影响程度不同，圆锥角θ的影响最大，其他参数对尾隙角影响程度由大至小的次序为：C_y、σ、ω、C_x；
　　4) 尾隙角随圆锥角的增加而减小；随C_y增加而减小；随σ角的增加而增大；随ω的增加而减小；随C_x的增加而增大；
　　5) 当尾隙角小于零时，钻头不能使用；当它大于结构圆周后角时，其对钻头的钻削性能影响不大；当它大于零但小于结构圆周后角时，它的作用在一定程度上相当于结构圆周后角；它对钻削力、钻削质量以及钻头寿命有何影响，还有待进一步研究.

1) 国家部委基金资助项目

作者简介：第一作者　男　32岁　博士生　100083　北京

作者单位：北京航空航天大学　制造工程系

参考文献

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　[2]　曹正铨. 钻尖的数学模型与钻削试验研究. 北京: 北京理工大学出版社，1993. 10～20
　[3]　张　伟. 钻尖数控刃磨技术研究：［学位论文］.北京：北京航空航天大学制造工程系，1993
　[4] 　Fujil S, Deveries M F, Wu S M.An analysis of drill geomrtry for optimum drill desige by computer.Journal of Engineering for Industry，1970(8)：657～666
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　[7] 　Fugelso M A, Wu S M.An analysis and categorization of twist drill grinding. Journal of Engineering for Industry, 1979, 101: 205～214
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