介绍高速钢麻花钻的改进及选用
- 发布时间：2013/8/14 9:39:02
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高速钢麻花钻的改进
高速钢麻花钻的改进有两种方法：一是在设计和制造钻头时，改变其结构和材料；二是对标准麻花钻进行修磨，选择合理的切削角度。中国的群钻就是对标准麻花钻采用合理修磨变革而成的一种新钻型。
麻花钻材料的改进
制造麻花钻的材料，一般都采用通用型高速钢W6Mo5Cr4V2。如选用高性能高速钢W2Mo9Cr4VCo8（M42）、W6Mo5Cr4V2Al（501）和粉末冶金高速钢（PMHSS），其使用寿命可提高1~2倍。此外，表面处理也是提高钻头寿命的重要途径之一，如可采用蒸汽处理、氧氮化、软氮化、硫氮共渗和涂层等。经采用TiN、TiAlN涂层后的高速钢麻花钻，其使用寿命可提高1~3倍，并且重磨后仍比无涂层钻头的切削性能*。
麻花钻结构的改进
可将钻芯厚度由标准钻的（0.125D~0.15D）mm增大到（0.35D~0.40D）mm（式中D为钻头直径，单位为mm）或适当缩短钻头的长度，以提高钻头的强度和刚性；增加一小段辅助导向部分（图1a），导向部的外圆周上不留刃带而直接磨成圆柱形（其参数为：d/D=1/4~1/2,?/d=1/3~1，式中d为导向部的直径，D为钻头直径，?为导向部的长度），利用它与所钻出的孔无间隙配合，钻孔时既起一定导向作用，又能提高钻头径向刚性，增加阻尼起一定的消振作用；加大螺旋角到35?~40?，以降低钻削时的转矩和轴向力；采用四刃带钻头（图1b），以提高钻头刚性，并改善钻孔时的定心导向性；取消钻芯斜度（图1c），采用抛物线一类新的容屑槽截面形状（图1d），同时把槽宽比（沿法向测量的排屑槽宽度与刃背宽度之比）由标准钻的1~1.2加大到1.5~4，使钻头既有较厚的钻芯，又有较大的容屑空间；采用内冷却供给切削液（见图1a），以提高冷却效果等。上述几种方法可以单独使用，也可组合使用。图2所示的在数控机床上广泛使用的油孔钻、和图3所示的蜗杆形麻花钻就是单独使用、和组合使用上述方法，钻头结构改进的应用示例。
蜗杆形麻花钻的特点是：采用厚钻芯（无钻芯斜度），刃沟截面形状为抛物线或近似抛物线，35?~40?大螺旋角，130?的大顶角，既增大了钻头的刚性和容屑空间，又提高了排屑能力。同时采用十字形修磨横刃，以减少横刃处切削阻力。近似抛物线截形参数：钻芯厚度d=（0.22D?0.2）mm，刃带宽b=（0.1D?0.2）mm，圆弧半径R=0.5D（D为钻头直径，D=3.2~38mm）。这种钻头可在普通设备上一次钻出孔深与孔径之比达20的深孔。
麻花钻的修磨与群钻
标准麻花钻结构和几何参数上存在着许多缺点，如：主切削刃上前角变化大，近外径处可达30?，而近中心处为-30?，且横刃上负前角达-50?~-60?，故切削条件差；刃带上无后角，摩擦磨损大；主切削刃长，切屑宽，排屑不畅，切削液难以注入到切削区等。为此，生产中操作人员常通过修磨来加以改善。如可：修磨出双重顶角、磨分屑槽和磨出内凹圆弧刃等方式来改变主切削刃形状，以增大切削刃长度，减轻单位切削刃长度上的切削负荷，并起到改善钻头定心，达到分屑和断屑目的；通过修磨横刃来缩短其长度，避免横刃处负前角切削；直径较大的钻头还可在刃带前端磨出副后角，以减少摩擦和磨损等。群钻就是综合应用多种形式修磨方法变革而成的系列钻型，适于加工不同材料。图4所示为基本型群钻几何形状。
群钻主要做了三方面修磨，形成7条切削刃：一是在麻花钻的外缘处磨出125?的顶角形成两条外直刃AB，中段磨出两条对称的内凹圆弧刃BC，在钻刃两侧形成两个新的尖点，与横刃处中心尖点构成三尖点，起定心作用，中心尖点比两旁尖点高h=0.03D（D为钻头直径，单位为mm）；二是修磨横刃，将横刃磨成两条内直刃CD和一条窄横刃b，使其长度为原长的1/5~1/7，并加大了横刃处前角，减少了横刃不利影响；三是直径大于ф15mm钻头，在一侧外刃上再开分屑槽，使较宽切屑分成窄条，便于排屑。因此，群钻刃形特点是：三尖七刃锐当先，月牙弧槽分两边，一侧外刃开屑槽，横刃磨低窄又尖。群钻由于有合理的切削角度，所以切削轻快，切削时群钻的轴向力可降低35%~50%，转矩下降10%~30%，钻头使用寿命可提高2~4倍。由于钻头定心性好，钻孔精度高，表面粗糙值也较小。
麻花钻刃磨方法的改进
麻花钻的刃磨是沿后刀面进行的。刃磨时应保证主削刃上后角值“内大外小”，即近钻芯处后角要大，靠外圆处后角要小。同时还应使横刃处得到合适的斜角、前角和后角值。
麻花钻一般都用手工刃磨，较合理的方法是用机械刃磨。目前常用的机械刃磨法有圆锥面刃磨法和螺旋面刃磨法，即将钻头的后刀面磨成圆锥面或螺旋面的一部分。但近几年来，由于在组合机床、数控机床和自动生产线上大量采用钻头，因此对钻头刃磨质量的稳定性要求很高，而平面刃磨法由于磨出的钻头横刃处负前角小，轴向力小，刃磨用的机床运动简单，调整方便，容易实现自动化和保证钻头的刃磨质量，故应用日广。所谓平面刃磨法，是指麻花钻的两个后刀面都由平面组成，两平面的相交线形成横刃。图5所示为三平面钻头的几何形状。
三平面钻头的特点是刃瓣上具有三个平面：后刀面1形成*个平面，而第二个平面2和第三个平面3分别位于刃瓣周围和钻芯部分的后背。
三平面钻头在刃磨时，三个平面上法后角通常有如下关系：。若，即成为双平面钻头。如，就是普通平面刃磨的钻头。在三平面钻头上，由于第二和第三个平面法向剖面内的后角是独立控制的，因而有可能获得zui合理的横刃几何参数，改善横刃的切削条件，保证较高的钻孔精度。
麻花钻的正确使用
（1）正确选择切削用量，对提高钻头的使用寿命十分重要。麻花钻钻孔，如同两把反向车孔刀同时切削，故钻削深度由钻孔直径D而定（=D/2，单位为mm），无需选择。钻头的进给量由于受钻头强度和刚性限制，一般为f=（0.01-0.02）D，单位为mm/r；经合理修磨后的钻头可取f=0.03Dmm/r；直径小于ф3~ф5mm钻头，常用手进给。切削速度：切钢=15~30m/min，切铸件=20~35m/min。
钻孔直径通常小于ф35mm，如超过此值宜分两次钻削，*次应钻出（0.5~0.7）倍孔径，第二次再扩孔。
（2）钻孔时，必须供应充足的切削液，切钢时可用极压乳化液，加工铸件时可用轻柴油或煤油冷却。
（3）为使钻出孔的轴线能与工件的回转中心线重合，钻孔时采用工件回转，钻头只作轴向进给运动。为防止和减少钻头的偏移，工艺上可采取先加工出待钻孔端面，使其与钻头垂直，或设置钻套进行导向。实践证明，使用钻套导向的效果是比较好的。
（文章来源：淮阴工学院 叶伟昌）