拋物線鑽頭在深孔加工中的應用

東風汽車公司在加工深孔零件時過去大多採用普通麻花鑽，在加工過程中時常發生加工質量不合格或鑽頭折斷現象，造成零件報廢，有時廢品率可達3%以上。究其原因，主要是因為用普通麻花鑽進行深孔鑽削時存在以下不利因素：①鑽頭細長，剛性差，加工時容易彎曲和振動，難以保證孔的直線度；②普通麻花鑽的橫刃為負前角，鑽削時橫刃處於擠刮狀態，易引起鑽頭振動；③切屑長，且排屑通道長而窄，斷屑、排屑困難；④切削液不易進入切削區，鑽頭易磨損；⑤鑽頭螺旋角和主切削刃前角較小，切削刃不鋒利，排屑不暢。

為提高深孔加工質量和加工效率，我們採用拋物線鑽頭取代普通麻花鑽進行深孔加工。加工實踐表明，與普通麻花鑽相比，拋物線鑽頭具有以下優點：①鑽芯厚，剛性好，不易彎曲；②修磨后的橫刃為正前角，減小了軸向力，切削輕快；③通過修磨橫刃及齒背，改善了斷屑作用；④鑽頭螺旋角較大，排屑流暢；⑤容屑空間大，冷卻液容易到達鑽尖，潤滑冷卻效果好；⑥工作壽命為普通麻花鑽的3～4倍，刀具費用僅為使用麻花鑽的2/3；⑦加工精度高，產品質量穩定，廢品率降低。

1 加工實例

空壓機曲軸油孔
空壓機曲軸材料為45鋼，鍛件，毛坯硬度163～196HB ，需在與軸線成50°方向上鑽一個Ø4×70mm油孔。加工在組合機床上分四個工步完成：①用Ø4.5mm鑽頭鍃一個小平台；②用Ø4.9×150mm拋物線鑽頭加工1/3孔深；③用Ø4.5×175mm拋物線鑽頭加工剩餘孔深的1/2；④用Ø4.O×200mm拋物線鑽頭將孔鑽通。切削速度為V=14m/min，主軸轉速為n=99Or/min ，進給量為f=0.24mm/r。用普通麻花鑽以相同切削參數加工時，切屑經常纏繞鑽頭，打刀現象十分嚴重，工序廢品率高達3%～4% ，每支鑽頭只能加工約30 件工件。改用拋物線鑽頭加工，每隻鑽頭可加工工件100件以上，廢品率在1%以下，鑽頭壽命為普通麻花鑽的3～4倍。切屑可分段排出(長度30～70mm)。每加工1000件空壓機曲軸油孔，採用普通麻花鑽的刀具費用約為500元，採用拋物線鑽頭的刀具費用僅約330元。
油殼轉子惰輪軸油孔
油殼轉子上的惰輪軸材料為15Cr，硬度＜179HB ，需在與軸線成43°方向上鑽一個Ø4×26mm油孔。在Z525立式鑽床上加工，切削速度為V=8.5m/min，主軸轉速為n=680r/min ，進給量為f=0.13～O.17mm/r。15Cr材料軟、粘，切屑細長(長度80～120mm)，用普通麻花鑽加工時，經常發生切屑緊緊纏繞鑽頭，將鑽模套研死，造成鑽頭折斷的現象，廢品率達3%。鑽削時需反覆退刀2～3次才能完成加工，每支鑽頭只能加工約30件工件。此外，由於切屑飛舞，給操作安全造成威脅，常有切屑划傷工人手指的事故發生。改用拋物線鑽頭加工后，先用Ø5mm鑽頭在斜面上鍃一個平台，然後用Ø4mm拋物線鑽頭一次鑽通。在切削參數不變的情況下，用拋物線鑽頭加工，輕鬆省力，退刀頻次減少，每支鑽頭可加工工件100件以上，切屑長度僅為15～30mm，操作安全。每加工1000件惰輪軸油孔，採用普通麻花鑽的刀具費用約150元，採用拋物線鑽頭的刀具費用僅約90元。
油殼油孔
油殼材料為HT200，硬度170～241 HB ，需在其上加工一個Ø4×57mm油孔。用Ø4mm普通麻花鑽加工時，其主軸轉速為n=1400r/min，進給量為f=0.1mm/r，在加工過程中需退刀2～3次，工序工時約需40秒。現採用Ø4mm拋物線鑽頭加工，可一次鑽通，其主軸轉速和進給量分別提高為2500r/min和0.2 mm/r，工序工時減少為25秒。每加工1000件油殼油孔，採用普通麻花鑽的刀具費用約為80元，採用拋物線鑽頭的刀具費用僅約55元。

2 拋物線鑽頭鑽尖的刃磨

經過幾年的加工實踐，我們在拋物線鑽頭的使用(尤其是鑽尖修磨)上積累了一些經驗。拋物線鑽頭磨出后角后，其橫刃仍然較長，需經過修磨才能發揮其特點。通常採用十字修磨法，修磨后的橫刃長0.3～0.9mm，橫刃前角3°～8°。頂角的修磨應根據被加工材料而定，加工鑄鐵工件時頂角為110°，加工鋁合金工件時頂角為118°，加工鋼件時頂角為130°。刃溝角為110°～120°。若採用鑽模套，頂角均可磨成130°。幾年來，拋物線鑽頭在東風汽車公司的應用越來越廣泛，不僅應用於深孔加工，在淺孔加工中也得到應用。拋物線鑽頭的應用一方面提高了刀具耐用度，減少了換刀次數，提高了生產效率，降低了加工成本，另一方面由於刀具精度和性能穩定性的提高，提高了產品質量，降低了廢品率。