抛物线钻头在深孔加工中的应用

HEATS

东风汽车公司在加工深孔零件时过去大多采用普通麻花钻，在加工过程中时常发生加工质量不合格或钻头折断现象，造成零件报废，有时废品率可达3%以上。究其原因，主要是因为用普通麻花钻进行深孔钻削时存在以下不利因素：①钻头细长，刚性差，加工时容易弯曲和振动，难以保证孔的直线度；②普通麻花钻的横刃为负前角，钻削时横刃处于挤刮状态，易引起钻头振动；③切屑长，且排屑通道长而窄，断屑、排屑困难；④切削液不易进入切削区，钻头易磨损；⑤钻头螺旋角和主切削刃前角较小，切削刃不锋利，排屑不畅。 1 q: H6 |: o* t" K' c. _/ P7 M

为提高深孔加工质量和加工效率，我们采用抛物线钻头取代普通麻花钻进行深孔加工。加工实践表明，与普通麻花钻相比，抛物线钻头具有以下优点：①钻芯厚，刚性好，不易弯曲；②修磨后的横刃为正前角，减小了轴向力，切削轻快；③通过修磨横刃及齿背，改善了断屑作用；④钻头螺旋角较大，排屑流畅；⑤容屑空间大，冷却液容易到达钻尖，润滑冷却效果好；⑥工作寿命为普通麻花钻的3～4倍，刀具费用仅为使用麻花钻的2/3；⑦加工精度高，产品质量稳定，废品率降低。

1 加工实例

1. 空压机曲轴油孔 7 J% X. K3 p% M
   空压机曲轴材料为45钢，锻件，毛坯硬度163～196HB ，需在与轴线成50°方向上钻一个Ø4×70mm油孔。加工在组合机床上分四个工步完成：①用Ø4.5mm钻头锪一个小平台；②用Ø4.9×150mm抛物线钻头加工1/3孔深；③用Ø4.5×175mm抛物线钻头加工剩余孔深的1/2；④用Ø4.O×200mm抛物线钻头将孔钻通。切削速度为V=14m/min，主轴转速为n=99Or/min ，进给量为f=0.24mm/r。用普通麻花钻以相同切削参数加工时，切屑经常缠绕钻头，打刀现象十分严重，工序废品率高达3%～4% ，每支钻头只能加工约30 件工件。改用抛物线钻头加工，每只钻头可加工工件100件以上，废品率在1%以下，钻头寿命为普通麻花钻的3～4倍。切屑可分段排出(长度30～70mm)。每加工1000件空压机曲轴油孔，采用普通麻花钻的刀具费用约为500元，采用抛物线钻头的刀具费用仅约330元。
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2. 油壳转子惰轮轴油孔
   油壳转子上的惰轮轴材料为15Cr，硬度＜179HB ，需在与轴线成43°方向上钻一个Ø4×26mm油孔。在Z525立式钻床上加工，切削速度为V=8.5m/min，主轴转速为n=680r/min ，进给量为f=0.13～O.17mm/r。15Cr材料软、粘，切屑细长(长度80～120mm)，用普通麻花钻加工时，经常发生切屑紧紧缠绕钻头，将钻模套研死，造成钻头折断的现象，废品率达3%。钻削时需反复退刀2～3次才能完成加工，每支钻头只能加工约30件工件。此外，由于切屑飞舞，给操作安全造成威胁，常有切屑划伤工人手指的事故发生。改用抛物线钻头加工后，先用Ø5mm钻头在斜面上锪一个平台，然后用Ø4mm抛物线钻头一次钻通。在切削参数不变的情况下，用抛物线钻头加工，轻松省力，退刀频次减少，每支钻头可加工工件100件以上，切屑长度仅为15～30mm，操作安全。每加工1000件惰轮轴油孔，采用普通麻花钻的刀具费用约150元，采用抛物线钻头的刀具费用仅约90元。
3. 油壳油孔 8 [) u; _0 R' w2 N9 V
   油壳材料为HT200，硬度170～241 HB ，需在其上加工一个Ø4×57mm油孔。用Ø4mm普通麻花钻加工时，其主轴转速为n=1400r/min，进给量为f=0.1mm/r，在加工过程中需退刀2～3次，工序工时约需40秒。现采用Ø4mm抛物线钻头加工，可一次钻通，其主轴转速和进给量分别提高为2500r/min和0.2 mm/r，工序工时减少为25秒。每加工1000件油壳油孔，采用普通麻花钻的刀具费用约为80元，采用抛物线钻头的刀具费用仅约55元。

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2 抛物线钻头钻尖的刃磨

经过几年的加工实践，我们在抛物线钻头的使用(尤其是钻尖修磨)上积累了一些经验。抛物线钻头磨出后角后，其横刃仍然较长，需经过修磨才能发挥其特点。通常采用十字修磨法，修磨后的横刃长0.3～0.9mm，横刃前角3°～8°。顶角的修磨应根据被加工材料而定，加工铸铁工件时顶角为110°，加工铝合金工件时顶角为118°，加工钢件时顶角为130°。刃沟角为110°～120°。若采用钻模套，顶角均可磨成130°。几年来，抛物线钻头在东风汽车公司的应用越来越广泛，不仅应用于深孔加工，在浅孔加工中也得到应用。抛物线钻头的应用一方面提高了刀具耐用度，减少了换刀次数，提高了生产效率，降低了加工成本，另一方面由于刀具精度和性能稳定性的提高，提高了产品质量，降低了废品率。