麻花鉆是孔加工中的重要工具之一，它本身的固有屬性影響著孔加工的質量和加工效率。利用Pro/E三維造型軟件建立麻花鉆三維模型，基于切削和振動理論，利用ANSYS中的動力分析技術對鉆頭整體做模態分析，得出了麻花鉆的前五階固有頻率。根據鉆頭的振型圖中的最大位移量，通過分析研究，從理論上論證了鉆頭的固有頻率對孔加工質量的影響，從而為鉆頭設計中改變材質和尺寸以及加工中選擇合適鉆頭等提供了一定的理論依據，提高加工質量。

1、引言

　　孔加工在金屬切削加工中占有重要地位，一般約占機械加工量的1/3。隨著機械行業的發展，對孔的加工工藝及精度要求越來越高，迫切需要對鉆削加工技術做進一步研究。而在孔加工中，麻花鉆是最有代表性的加工工具。目前，學者針對麻花鉆所做的研究主要集中在切削部分幾何參數對加工性能的影響，鉆頭的磨損機理等等，而針對由于麻花鉆本身固有屬性對成形工件加工質量產生的影響研究較少。在參與了本深孔加工中心生產的某彈翼接頭的過程中，發現所鉆的孔的圓度變化很大以及刃帶磨損嚴重，如圖1 所示。

圖1 橢圓孔及刃帶磨損

　　初步分析可能由于鉆頭本身產生的振動所導致。針對此問題，利用Pro/E 進行了麻花鉆的三維建模，通過ANSYS 中的動力學分析技術對麻花鉆做了模態分析，對麻花鉆的固有屬性進行了深入研究，為麻花鉆的設計及選擇提供了理論依據，可避免傳統設計的諸多缺陷。

2、麻花鉆的建模

　　為了簡化模型，麻花鉆的主要特征參數是直徑d、頂角2準、橫刃角度ψ、螺旋角ω、后角αp、鉆心厚度和棱邊寬度。橫刃斜角ψ 和后角αp 的建模是最困難的，是鉆削仿真正確建模的重要特征。隨著CAD/CAM 技術的發展，人們開始用三維造型軟件對麻花鉆進行結構設計和三維建模。在目前的三維造型軟件中，Pro/E占有重要的地位。建模使用Pro/E5.0 版本，以Φ20mm 直柄麻花鉆為例，其建模過程如下。

　　2.1、創建毛坯

　　新建文件，進入特征創建環境。定義草繪平面，繪制直徑為20mm 的圓，作為拉伸截面，單擊確定按鈕，在操控面板內輸入深度值為238，單擊確定按鈕完成。再進行刀柄倒角，毛坯圖形，如圖2 所示。

圖2 毛坯圖

　　2.2、創建螺旋槽

　　創建螺旋線，首先繪制包絡曲線。接著繪制掃描截面，單擊確定按鈕，去除材料，選擇可變掃描特征，單擊編輯-陣列，選擇中心軸為旋轉軸，陣列個數為2 ，角度為180，單擊確定，結果如圖3所示。

圖3 雙螺旋槽的創建

　　2.3、創建橫刃

　　單擊曲線按鈕，選取兩端點，得到橫刃曲線。單擊平面按鈕，以top 面為基準，創建DTM1 基準面，偏移距離為5.8。單擊草繪按鈕，以DTM1 面為草繪平面，選擇草繪命令，參照選擇兩個端點，繪制圓弧。單擊邊界混合按鈕，選擇一圓弧和橫刃直線，單擊確定。選擇編輯命令，實體化。對另外一邊用同樣的方法進行實體化。對橫刃進行修改，螺旋槽收尾，完成結果，如圖4 所示。

圖4 麻花鉆

5、結束語

　　(1)由于在實際工作時，會在鉆頭上面安裝其他夾具等，這些會對模態分析產生不同的影響，但是通過本次模態分析，初步判斷麻花鉆本身的固有屬性會對鉆孔產生影響，為麻花鉆的設計和選用提供了理論參考。

　　(2)結合實際生產加工對鉆頭整體的模態分析，可以判斷麻花鉆在鉆孔過程中產生了輕微的彎曲變形或者頭部偏離中心線，從而導致了所鉆的孔呈帶圓角的三角形。要想改善加工質量，一方面增加鉆頭的剛度;另一方面在高速鉆削過程中，要考慮避免共振的產生。