如何在镗床上利用普通麻花钻完成深孔钻削
发布时间：2015-02-06张丽
（四川化工职业技术学院）
（四川化工职业技术学院）
摘 要：采用普通麻花钻在镗床上进行深孔加工是一项较复杂、且属半封闭的切削过程，存在着诸多问题，针对不同的加工条件，改进普通麻花钻的一些结构参数，改善其切削环境，可以提高加工质量和劳动生产率。
关键词：普通麻花钻；镗床；深孔；钻削；刃磨角度
随着科技不断发展，深孔的钻削加工有了长足的进步，采用一些专用设备和先进钻头（如单刃外排屑钻、多刃内排屑喷吸钻、套料深孔钻等）进行深孔加工，因其具有效率高、加工质量好、操作人员劳动强度低的特点，在生产中成就显著；但受其成本高、需要专用设备等因素的影响，目前还处于专机专用、逐步发展阶段。普通麻花钻作为一种适用设备范围广、价格低、容易刃磨、使用方便快捷、加工质量相对稳定的孔加工刃具，具有广泛的应用空间。
深孔是指孔深与孔径之比L/D≥5的孔。相较于钻床、车床而言，在镗床上钻削深孔具有以下几点优势：
（1）不受工件结构、外形尺寸的限制，可以方便地通过夹具把工件固定在工作台上进行深孔加工。
（2）退刀速度比车床快，可大幅度提高生产效率；而加工方式为卧式加工，排屑情况又比钻床好。
（3）在镗床上是使用钻头旋转加工工件，这不仅比在车床上工件旋转加工产生的振动小、保证加工质量，同时还能延长钻头的使用寿命。
由此，在没有专用设备和钻头的情况下，Z好选用镗床进行深孔加工。采用普通麻花钻在镗床上进行深孔加工是一项比较复杂的、属于半封闭的切削过程，存在钻头结构不合理、排屑、散热和导向等诸多问题，解决好这些问题是提高生产效率和加工质量的重要前提。
1.普通麻花钻在结构上的不足
普通麻花钻在结构上存在着不合理之处，这会阻碍深孔加工过程中切削性能的提高，影响加工进度和产品质量，主要表现在：
1.1在钻削时不能直接观察到切削情况，只能凭经验听声音、看铁屑、摸钻杆、感觉轴向阻力来判断钻削过程是否正常。
1.2钻头横刃太长，轴向阻力大，定心性能差，沿主切削刃上各点前角分布不合理，钻心附近切削条件差，当孔的深度与直径比大时因钻杆细长而导致加工刚性差时，不仅会产生振动，还会使钻头偏斜，钻出的孔直线度差。
1.3主切削刃长，导致切屑较宽，麻花钻的容屑空间小，卷屑及排屑困难，卧式钻削时切削液难以到达切削区域，一不小心就会造成切屑堵塞。钻削过程中热量不能及时散发，切削条件恶劣，钻头根部和钻杆与孔壁和切屑碎末相互摩擦，容易拉伤钻头和钻杆，甚至烧死在孔中。
1.4切削层厚度沿主切削刃分布不均匀，在外沿处Z大，此处的切削速度Z高，摩擦大，发热多，磨损快。
1.5普通麻花钻由高速钢制成，其耐热性、耐磨性、刚度及强度差，钻削深孔时使用寿命低。
2.普通麻花钻结构参数的改进及钻杆的制作
结合其切削原理和结构要素，普通麻花钻在镗床上钻削深孔时应注意对钻头结构进行改进，改善切削状态，延长使用寿命，提高生产效率，加工出合格的产品。
2.1钻头结构参数的选择
若是直径小于Ф14的深孔钻头，钻型应选分屑钻；而若是直径大于Ф14的深孔钻头，钻型应选群钻。
我们知道，在加工深孔时，若其排屑体积和钻削深度一定，则需要改善的结构参数是钻头的切削宽度L（横截面积）和顶角2φ的大小。通过增大钻头顶角2φ的度数，并在两切削刃后面磨出交错的分屑槽，可减小切削面积从而降低切削阻力，改善排屑，同时有利于切削液的注入，改善冷却环境，降低切削温度，提高切削润滑效果，从而提高钻头的使用寿命及表面粗糙度。
一般情况下，顶角2φ的值取125～140°之间，横刃宽度b磨成0.2～1.45mm之间，分屑槽宽度L2磨成2.7～4.25mm之间，槽深c介于1～1.5mm之间，钻头直径小则取小值，大则取大值。钻头根部无容屑槽部分在使用前应把直径磨小0.5～0.8mm并作抛光处理，经修磨后的钻头即使在退刀时脱落在孔中也较容易取出。
2.2钻杆的制作与钻头的连接
一般情况下，直径大于Ф13的钻头多采用模式锥柄形式，可直接使用加长钻套进行连接，连接前将内、外锥面擦干净，确保内、外锥面的配合达到Z佳状态，以避免退刀时钻头脱落；直径小于Ф13的麻花钻多采用直柄式，在深孔加工中应根据孔深制作接长钻杆，锥柄钻若无适合的加长钻套也应制作接长钻杆，可选择材料牌号为40Cr的圆钢，调质处理至HRC28～33后进行车削加工，钻杆直径比钻头直径小0.3～0.8mm，在钻削加工时能起一定的导向作用。车削后应对钻杆进行滚压和抛光处理，以提高钻杆的表面硬度和表面粗糙度，减小切屑粉末及孔壁的摩擦对钻杆的损伤。为确保钻头与钻杆的连接牢固可靠，需要对钻头锥柄或直柄部位进行车削，钻头与钻杆配合处的轴与孔要长度适中并具有较高的同轴度和配合尺寸精度，以保证连接后的使用要求。钻头、钻杆连接后在连接部位处错开位置钻出小孔，深度不要超出契入部位圆柱的半径，直径根据钻头大小来定，一般取契入部位圆柱直径的1/3～1/4，在此钻出的小孔中打入销子用来加强连接的可靠性（钻头直径过小则只需钻出小孔，不用打入销子），装配完成后在连接处和小孔处施钎焊，并在焊后将焊缝加工打磨至钻杆外径尺寸。
3.普通麻花钻在镗床上钻削深孔
在镗床上充分运用其加工系统刚性好、工作台装夹工件稳固的特点进行深孔的钻削加工，在加工时应注意以下几点：
3.1钻孔前先用中心钻钻出定位孔（根据钻头的大小选取适合的中心钻），再用相同孔径的标准长度钻头钻出导引孔，之后再用接长的钻头进行钻削加工，如果是过大孔径的深孔，一般采用小钻头和大钻头交替使用，以便排屑和冷却。
3.2带接长杆的麻花钻在钻削加工时切削用量的选择很关键，要根据工件材料的切削性能、加工时冷却润滑情况及钻杆长度灵活选取使用。一般切削转速应与钻杆长度成正比，防止因转速过快在离心力的作用下把钻杆甩弯；但如果转速过慢，刀具的切削力不足以去除材料，则容易憋住钻头，使钻头折断。使用小直径（Ф20以下）接长杆钻头进行深孔钻削时，应尽量使用手动进给，虽然增加了操作者的劳动强度，但可通过手感，辅以听切削的声音来判断钻削过程是否正常，在感觉不正常时能及时退刀，避免钻头的损坏和废品的产生。
3.3严格控制每次钻削的进给长度，当切屑占钻头容屑槽50～60﹪时应立即退刀，以免因积屑太多不能排出，使钻头烧死在孔里。每次进刀不要太快，当钻头快到达切削区时应缓慢进给，避免钻头猛然接触到切削面而使钻头折断。
3.4在镗床上加工深孔因无专用的切削液喷淋装置，需自制喷壶。每次退刀后要把钻头、钻杆上的切屑清理干净，浇上切削液，并在孔中注入切削液后方可进刀，尽量保证钻头的冷却和润滑能有效延长钻头的使用寿命。
3.5在深孔钻削过程中，因切削区加工状况恶劣，钻头升温快，磨损大，钻削阻力也随之增大，应及时更换钻头或重新进行刃磨。如继续使用，会加剧钻头的损坏或使孔的加工质量下降并产生偏斜。可见，只要我们认真分析普通麻花钻存在的不足，改善其结构参数，并在实践中不断加以总结，我们同样能在镗床上钻削深孔时利用普通麻花钻提高生产效率，加工出合格的产品。
参考文献：
[1]《镗工技术》，罗其昌编，机械工业出版社，1987
[2]《钢铁热处理》，洪家篪编，机械工业出版社，1997
[3]《金属切削原理与刀具》，陆剑中编，机械工业出版社，2005
关键词：普通麻花钻；镗床；深孔；钻削；刃磨角度
随着科技不断发展，深孔的钻削加工有了长足的进步，采用一些专用设备和先进钻头（如单刃外排屑钻、多刃内排屑喷吸钻、套料深孔钻等）进行深孔加工，因其具有效率高、加工质量好、操作人员劳动强度低的特点，在生产中成就显著；但受其成本高、需要专用设备等因素的影响，目前还处于专机专用、逐步发展阶段。普通麻花钻作为一种适用设备范围广、价格低、容易刃磨、使用方便快捷、加工质量相对稳定的孔加工刃具，具有广泛的应用空间。
深孔是指孔深与孔径之比L/D≥5的孔。相较于钻床、车床而言，在镗床上钻削深孔具有以下几点优势：
（1）不受工件结构、外形尺寸的限制，可以方便地通过夹具把工件固定在工作台上进行深孔加工。
（2）退刀速度比车床快，可大幅度提高生产效率；而加工方式为卧式加工，排屑情况又比钻床好。
（3）在镗床上是使用钻头旋转加工工件，这不仅比在车床上工件旋转加工产生的振动小、保证加工质量，同时还能延长钻头的使用寿命。
由此，在没有专用设备和钻头的情况下，Z好选用镗床进行深孔加工。采用普通麻花钻在镗床上进行深孔加工是一项比较复杂的、属于半封闭的切削过程，存在钻头结构不合理、排屑、散热和导向等诸多问题，解决好这些问题是提高生产效率和加工质量的重要前提。
1.普通麻花钻在结构上的不足
普通麻花钻在结构上存在着不合理之处，这会阻碍深孔加工过程中切削性能的提高，影响加工进度和产品质量，主要表现在：
1.1在钻削时不能直接观察到切削情况，只能凭经验听声音、看铁屑、摸钻杆、感觉轴向阻力来判断钻削过程是否正常。
1.2钻头横刃太长，轴向阻力大，定心性能差，沿主切削刃上各点前角分布不合理，钻心附近切削条件差，当孔的深度与直径比大时因钻杆细长而导致加工刚性差时，不仅会产生振动，还会使钻头偏斜，钻出的孔直线度差。
1.3主切削刃长，导致切屑较宽，麻花钻的容屑空间小，卷屑及排屑困难，卧式钻削时切削液难以到达切削区域，一不小心就会造成切屑堵塞。钻削过程中热量不能及时散发，切削条件恶劣，钻头根部和钻杆与孔壁和切屑碎末相互摩擦，容易拉伤钻头和钻杆，甚至烧死在孔中。
1.4切削层厚度沿主切削刃分布不均匀，在外沿处Z大，此处的切削速度Z高，摩擦大，发热多，磨损快。
1.5普通麻花钻由高速钢制成，其耐热性、耐磨性、刚度及强度差，钻削深孔时使用寿命低。
2.普通麻花钻结构参数的改进及钻杆的制作
结合其切削原理和结构要素，普通麻花钻在镗床上钻削深孔时应注意对钻头结构进行改进，改善切削状态，延长使用寿命，提高生产效率，加工出合格的产品。
2.1钻头结构参数的选择
若是直径小于Ф14的深孔钻头，钻型应选分屑钻；而若是直径大于Ф14的深孔钻头，钻型应选群钻。
我们知道，在加工深孔时，若其排屑体积和钻削深度一定，则需要改善的结构参数是钻头的切削宽度L（横截面积）和顶角2φ的大小。通过增大钻头顶角2φ的度数，并在两切削刃后面磨出交错的分屑槽，可减小切削面积从而降低切削阻力，改善排屑，同时有利于切削液的注入，改善冷却环境，降低切削温度，提高切削润滑效果，从而提高钻头的使用寿命及表面粗糙度。
一般情况下，顶角2φ的值取125～140°之间，横刃宽度b磨成0.2～1.45mm之间，分屑槽宽度L2磨成2.7～4.25mm之间，槽深c介于1～1.5mm之间，钻头直径小则取小值，大则取大值。钻头根部无容屑槽部分在使用前应把直径磨小0.5～0.8mm并作抛光处理，经修磨后的钻头即使在退刀时脱落在孔中也较容易取出。
2.2钻杆的制作与钻头的连接
一般情况下，直径大于Ф13的钻头多采用模式锥柄形式，可直接使用加长钻套进行连接，连接前将内、外锥面擦干净，确保内、外锥面的配合达到Z佳状态，以避免退刀时钻头脱落；直径小于Ф13的麻花钻多采用直柄式，在深孔加工中应根据孔深制作接长钻杆，锥柄钻若无适合的加长钻套也应制作接长钻杆，可选择材料牌号为40Cr的圆钢，调质处理至HRC28～33后进行车削加工，钻杆直径比钻头直径小0.3～0.8mm，在钻削加工时能起一定的导向作用。车削后应对钻杆进行滚压和抛光处理，以提高钻杆的表面硬度和表面粗糙度，减小切屑粉末及孔壁的摩擦对钻杆的损伤。为确保钻头与钻杆的连接牢固可靠，需要对钻头锥柄或直柄部位进行车削，钻头与钻杆配合处的轴与孔要长度适中并具有较高的同轴度和配合尺寸精度，以保证连接后的使用要求。钻头、钻杆连接后在连接部位处错开位置钻出小孔，深度不要超出契入部位圆柱的半径，直径根据钻头大小来定，一般取契入部位圆柱直径的1/3～1/4，在此钻出的小孔中打入销子用来加强连接的可靠性（钻头直径过小则只需钻出小孔，不用打入销子），装配完成后在连接处和小孔处施钎焊，并在焊后将焊缝加工打磨至钻杆外径尺寸。
3.普通麻花钻在镗床上钻削深孔
在镗床上充分运用其加工系统刚性好、工作台装夹工件稳固的特点进行深孔的钻削加工，在加工时应注意以下几点：
3.1钻孔前先用中心钻钻出定位孔（根据钻头的大小选取适合的中心钻），再用相同孔径的标准长度钻头钻出导引孔，之后再用接长的钻头进行钻削加工，如果是过大孔径的深孔，一般采用小钻头和大钻头交替使用，以便排屑和冷却。
3.2带接长杆的麻花钻在钻削加工时切削用量的选择很关键，要根据工件材料的切削性能、加工时冷却润滑情况及钻杆长度灵活选取使用。一般切削转速应与钻杆长度成正比，防止因转速过快在离心力的作用下把钻杆甩弯；但如果转速过慢，刀具的切削力不足以去除材料，则容易憋住钻头，使钻头折断。使用小直径（Ф20以下）接长杆钻头进行深孔钻削时，应尽量使用手动进给，虽然增加了操作者的劳动强度，但可通过手感，辅以听切削的声音来判断钻削过程是否正常，在感觉不正常时能及时退刀，避免钻头的损坏和废品的产生。
3.3严格控制每次钻削的进给长度，当切屑占钻头容屑槽50～60﹪时应立即退刀，以免因积屑太多不能排出，使钻头烧死在孔里。每次进刀不要太快，当钻头快到达切削区时应缓慢进给，避免钻头猛然接触到切削面而使钻头折断。
3.4在镗床上加工深孔因无专用的切削液喷淋装置，需自制喷壶。每次退刀后要把钻头、钻杆上的切屑清理干净，浇上切削液，并在孔中注入切削液后方可进刀，尽量保证钻头的冷却和润滑能有效延长钻头的使用寿命。
3.5在深孔钻削过程中，因切削区加工状况恶劣，钻头升温快，磨损大，钻削阻力也随之增大，应及时更换钻头或重新进行刃磨。如继续使用，会加剧钻头的损坏或使孔的加工质量下降并产生偏斜。可见，只要我们认真分析普通麻花钻存在的不足，改善其结构参数，并在实践中不断加以总结，我们同样能在镗床上钻削深孔时利用普通麻花钻提高生产效率，加工出合格的产品。
参考文献：
[1]《镗工技术》，罗其昌编，机械工业出版社，1987
[2]《钢铁热处理》，洪家篪编，机械工业出版社，1997
[3]《金属切削原理与刀具》，陆剑中编，机械工业出版社，2005
来源：《装备制造》2009年08期