三尖七刃锐当先、 月牙弧槽分两边, 侧外刃再开槽, 横刃磨低、窄又尖。
群钻优于其它钻头的原因:标准麻花钻60%的轴向阻力来自横刃,因横刃前角达-60°左右。“群钻”把麻花钻横刃磨去80%~90%,并形成两条内刃,内刃前角由-60°加大为0°~-10°,从而使轴向阻力减少50%左右,进给感觉特别轻快。
群钻再外直刃上刃磨出月牙槽,从而使分屑更细,排屑更流畅。钻孔时产生的环行筋,有利于钻头定心,保证钻孔“光”和“圆”。其钻矩降低30%左右,所以它可以用较大的进给量钻孔。外刃锋角135°,内刃锋角120°,钻尖高0.06d,使它同时具备优良的钻薄板性能。由于切削阻力小,定心准、稳,所以特别适合在手电钻上使用。
麻花钻对于机械加工来说,它是一种常用的钻孔工具。结构虽然简单,但要把它真正刃磨好,也不是一件轻松的事。关键在于掌握好刃磨的方法和技巧,方法掌握了,问题就会迎刃而解。我这里介绍一下对麻花钻的手工刃磨技巧。麻花钻的顶角一般是118°,也可把它当作120°来看待。
刃磨钻头主要掌握几个技巧
1、刃口要与砂轮面摆平。
磨钻头前,先要将钻头的主切削刃与砂轮面放置在一个水平面上,也就是说,保证刃口接触砂轮面时,整个刃都要磨到。这是钻头与砂轮相对位置的第一步,位置摆好再慢慢往砂轮面上靠。
2、钻头轴线要与砂轮面斜出60°的角度。
这个角度就是钻头的锋角,此时的角度不对,将直接影响钻头顶角的大小及主切削刃的形状和横刃斜角。这里是指钻头轴心线与砂轮表面之间的位置关系,取60°就行,这个角度一般比较能看得准。这里要注意钻头刃磨前相对的水平位置和角度位置,二者要统筹兼顾,不要为了摆平刃口而忽略了摆好度角,或为了摆好角度而忽略了摆平刃口。
3、由刃口往后磨后面。
刃口接触砂轮后,要从主切削刃往后面磨,也就是从钻头的刃口先开始接触砂轮,而后沿着整个后刀面缓慢往下磨。钻头切入时可轻轻接触砂轮,先进行较少量的刃磨,并注意观察火花的均匀性,及时调整手上压力大小,还要注意钻头的冷却,不能让其磨过火,造成刃口变色,而至刃口退火。发现刃口温度高时,要及时将钻头冷却。
4、钻头的刃口要上下摆动,钻头尾部不能起翘。
这是一个标准的钻头磨削动作,主切削刃在砂轮上要上下摆动,也就是握钻头前部的手要均匀地将钻头在砂轮面上上下摆动。而握柄部的手却不能摆动,还要防止后柄往上翘,即钻头的尾部不能高翘于砂轮水平中心线以上,否则会使刃口磨钝,无法切削。这是最关键的一步,钻头磨得好与坏,与此有很大的关系。在磨得差不多时,要从刃口开始,往后角再轻轻蹭一下,让刃后面更光洁一些。
5、保证刃尖对轴线,两边对称慢慢修。
一边刃口磨好后,再磨另一边刃口,必须保证刃口在钻头轴线的中间,两边刃口要对称。有经验的师傅会对着亮光察看钻尖的对称性,慢慢进行修磨。钻头切削刃的后角一般为10°-14°,后角大了,切削刃太薄,钻削时振动厉害,孔口呈三边或五边形,切屑呈针状;后角小了,钻削时轴向力很大,不易切入,切削力增加,温升大,钻头发热严重,甚至无法钻削。后角角度磨的适合,锋尖对中,两刃对称,钻削时,钻头排屑轻快,无振动,孔径也不会扩大。
6、两刃磨好后,对直径大一些的钻头还要注意磨一下钻头锋尖。
钻头两刃磨好后,两刃锋尖处会有一个平面,影响钻头的中心定位,需要在刃后面倒一下角,把刃尖部的平面尽量磨小。方法是将钻头竖起,对准砂轮的角,在刃后面的根部,对着刃尖倒一个小槽。这也是钻头定中心和切削轻快的重要一点。注意在修磨刃尖倒角时,千万不能磨到主切削刃上,这样会使主切削刃的前角偏大,直接影响钻孔。
钻头刃口修磨和强化对钻削加工的改善
孔加工在金属切削加工中占有重要地位,一般约占机械加工量的1/3。其中钻孔约占22%~25%,其余孔加工约占11%~13%。由于孔加工条件苛刻的缘故,孔加工刀具的技术发展要比车、铣类刀具迟缓一些。近年来,随着中、小批量生产对生产效率、自动化程度以及加工中心性能要求的不断提升,刀具磨锋技术、多轴数控刀具刃磨设备的发展带动了孔加工刀具的发展,其中最典型的就是在机械生产中已应用多年、使用最为广泛的整体结构的钻头修磨技术逐渐成熟起来。通过对钻头刃口的修磨和强化改善钻削加工条件,要从钻头的结构特点和实际使用情况中寻求解决方法。
改善钻削加工的途径
改进钻头的切削刃
采用新型的刃磨法改进钻尖、横刃的几何形状。以往钻头的钻尖刃磨采用普通刃磨法,先行磨出锋角即2φ角后,再用砂轮圆周的90°成形棱边靠手工方式修磨钻心部分。受到传统的刃磨方法的限制,钻头修磨后对称性较差,精度较低,只有采用传统的118°锋角才可保证切削刃为直刃。近年来,我公司引进了数控万能工具磨床,该机床采用的是比较先进的五轴数控系统,可实现对钻头的切削刃部进行铲磨,改动钻头的切削刃形式,仍可保证较高的刀具精度。于是,我们通过一些改进钻头钻尖的几何角度来尝试提高钻头的使用寿命,提高钻头和改善钻削加工条件。
根据钻头的结构特点我们先对麻花钻的锋角(2φ角)进行了改变,采用118°~140°的锋角分别进行试验。在生产现场对加工情况进行跟踪和掌握,我们发现在加工铸铁时,采用加大锋角的钻头有一定效果:钻削加工时,加工变得轻快,声音和振动明显减小,孔的表面粗糙度得到提高。从切屑的形状判断加工过程平稳。但随着钻头的锋角加大,钻头的磨损情况加剧。多次尝试后发现,在锋角为130°左右时加工最为平稳,加工数量和质量明显提高。
在改善加工中钻头横刃部分轴向受力情况时,要克服横刃处负前角等恶劣的切削条件。我们在横刃处理时,采用大切除的形式铲磨横刃,缩短横刃的宽度,使钻心的横刃与主切削刃接近十字交叉,减少钻削中的轴向力和钻削中的转矩。经实践中检验,钻头轴向受力情况改善后,定心精度大为提高。在壳体加工中心上采用此结构的钻头,可在一定条件下取消中心钻,提高加工效率和缩短生产节拍。该钻头已在我公司生产中逐步试验推广采用。
与高速钢钻头相比较,硬质合金钻头的加工条件更为苛刻。我公司在突缘上加工的螺钉孔工序中采用的硬质合金钻头,原加工数量和加工效率较低,我们也尝试进行了一些改进:
根据硬质合金材料硬度高的优势,采用大锋角140°从而加大切削前角,改变钻头受力情况,减小了切削力,使加工更为顺畅。依据所加工材料的特点对钻头的横刃部分进行改进,采用R型刃口过渡,在R型刃口基础上加大了横刃前角,钻心部分进行钻孔前先行切入定位,实现了自定心,取消了中心钻的工序,满足了位置度要求,并在直径处进行棱边的削边处理,形成保护刃,使钻头在钻出时不易造成崩刃,极大地提高了钻头的寿命。
此种结构对小直径的钻头改善尤为适用。现在我公司同步器车间加工二速同步器锁销孔直径为φ7.5mm,公差范围0~ 0.016mm,每个零件上共加工6个孔,相对位置度要求0.05mm。
原加工方式为钻定心、钻孔和铰孔成形,位置度较难以保证,并且加工节拍较长,效率较低。现由硬质合金钻头直接钻削成形,能够保证孔的加工精度和孔的位置精度,满足了工艺产品的需要,极大地提高了加工效率。