深孔鉆鉆頭壽命的分析

李華　王雪冬

摘 要：本文收集并分析了影響深孔鉆鉆頭壽命的主要因素，根據(jù)這些因素提出了一些增加鉆頭壽命的方法和途徑，并根據(jù)本單位生產(chǎn)的實際情況，在現(xiàn)場采取了部分方法以增加鉆頭的壽命，經(jīng)過不斷的摸索和試驗使得鉆斜油路孔工序的φ5鉆頭提高壽命約30%。且此項報告對常用的普通鉆頭也有著建設(shè)性的意義。

關(guān)鍵詞：深孔鉆；鉆頭壽命；磨損；加工參數(shù)；刃磨角度

前言

在金屬切削加工中，鉆削工作量約占全部切削加工的35%，每年全世界大約有幾千萬噸切削是由鉆頭來切除的，在很多機械廠里，鉆削加工已成為關(guān)鍵工序。由此可見鉆削加工在機械加工中占有十分重要的作用。

1.影響深孔鉆鉆頭壽命的原因和主要形式

1.1后刀面磨損

鉆頭的磨損主要在后刀面上，鉆削時大量的切削力和鉆削熱集中在刀刃上，后刀面和切削、被加工孔壁之間產(chǎn)生強烈摩擦，使后面近切削刃的地方磨出了整片溝痕。切屑碎末夾在鉆頭后隙面上，使主刀面很快磨損，以至主切削刃崩刃。后刀面磨損后，實際參加鉆削的后角變小，使切削溫度上升、徑向力增加，容易引起振動和降低鉆孔質(zhì)量。

1.2前刀面磨損

鉆孔時前刀面上承受著較大的切削力，大量的切削被主刀刃在前刀面切起。隨著鉆削溫度的升高，在前刀面靠近主切削刃的部位會產(chǎn)生形似月牙洼的磨損。當(dāng)轉(zhuǎn)速加快或走刀量較大時，磨損值會逐漸增大，刀刃上粘附著的切屑瘤、切屑與前刀面產(chǎn)生的摩擦系數(shù)較大時，磨損更加明顯。

1.3橫刃磨損

橫刃是兩后刀面的交線，橫刃的切削條件及差，有很大的的負(fù)前角，在加工時橫刃所起的作用是擠壓、刮削，而不是切削，造成很大的軸向力和扭矩。鉆孔時橫刃首先和工件接觸，如果刃口平直、定心不好，加之鉆頭剛性不好，容易縱向彎曲，且橫刃比較容易磨損，磨圓、磨鈍，直到鉆心損壞。

1.4外緣轉(zhuǎn)角磨損

鉆頭的磨損以外緣轉(zhuǎn)角處較重。轉(zhuǎn)角處是外刃和棱邊的交界點，此處的切削速度最高，摩擦劇烈，同時轉(zhuǎn)角處刀尖薄弱，強度較低、散熱條件差、切削金屬多，所以往往在切削刃與棱刃處的后隙面上磨損量最大，有時整個轉(zhuǎn)角處都會磨掉，限制了生產(chǎn)力的提高。

2.提高深孔鉆鉆頭壽命的方法

2.1選擇合理的加工參數(shù)

鉆削加工主要的加工參數(shù)有轉(zhuǎn)速，切削速度，進(jìn)給量，切削余量，當(dāng)用較低的切削速度鉆孔，磨損快。但是當(dāng)鉆頭切削時超過一定的切削速度后，鉆尖溫度會超過鉆頭本身的相變溫度，鉆頭各切削刃的硬度大大降低，從而加劇磨損。因此應(yīng)當(dāng)選擇合理的切削速度。切削用量方面，進(jìn)給量過小影響生產(chǎn)效率，進(jìn)給量過大時則切削抗力加重，會加速鉆頭的磨損。如果切削用量過大可以采用分級進(jìn)給以便斷屑的及時排出。我車間在加工缸體上的斜油路使用的就是φ5的深孔鉆，其長徑比大于12。在日常生產(chǎn)中，通過實踐發(fā)現(xiàn)：當(dāng)轉(zhuǎn)速不變進(jìn)給量是160mm/min時，鉆頭的平均壽命是150件（即150件活更換一次鉆頭），當(dāng)進(jìn)給量為140mm/min時，鉆頭的平均壽命是200件，鉆頭壽命提高了約1/3。由此可見在不影響生產(chǎn)節(jié)拍的情況下可以適當(dāng)?shù)臏p少進(jìn)給量以增加鉆頭的壽命。

2.2改革鉆頭切削角度

通過鉆頭的修磨和改革，選用合適的切削角度，可以改善切削性能和降低鉆頭的磨損。

2.2.1改變各點的主偏角。適當(dāng)改進(jìn)刃偏角，有利于散熱，使切削厚度向鉆芯逐漸增大，可降低切削力。在進(jìn)行深孔加工時，隨著加工深度的增加，切屑的排除逐漸惡化，切削阻力也隨之增大，為此如何使切屑順利的排出就是進(jìn)行深孔加工的難點，解決這個難點的辦法是磨削鉆溝內(nèi)表面，如圖一所示，把鉆尖的根部做成圓弧面，有助于冷卻液的浸透和斷屑的及時順利的排出。

圖1

2.2.2修磨橫刃?？梢詼p輕阻力，改變橫刃處的惡劣狀態(tài)，增加鉆尖強度。常有的方法有：磨除橫刃、磨短橫刃、修磨前角、綜合修磨。

2.3鉆削時識別磨損

操作中要及時識別磨損，加工過程中一有磨損跡象就能立即判斷和發(fā)現(xiàn)鉆頭已經(jīng)磨損，不要等到停機或直至一批工件鉆孔完成后才發(fā)現(xiàn)，以免影響鉆孔質(zhì)量和鉆頭壽命。如鉆削時發(fā)現(xiàn)：

（1）排削不順利，切削的形狀和顏色發(fā)生反常的變化

（2）切削力突然增大，機床因超負(fù)荷而發(fā)生低沉的聲音，產(chǎn)生鉆頭停止轉(zhuǎn)動的“悶鉆”現(xiàn)象。

（3）以加工孔發(fā)生變化，如孔徑變小、位置度出現(xiàn)偏差。

（4）主軸和鉆頭竄動、擺差明顯增加，產(chǎn)生切削顫抖、振動。

如果在加工時發(fā)現(xiàn)以上情況，應(yīng)當(dāng)及時的查找原因，必要時更換鉆頭。

2.4提高鉆頭刃磨質(zhì)量

鉆頭制造中的刃磨和使用中的重磨是沿后刀面進(jìn)行的。對其要求是：

（1）應(yīng)磨出符合要求的頂角，形成的主切削刃后角應(yīng)該是內(nèi)大外小，與沿主切削刃前角的變化相適應(yīng)，以便保持楔角變化不大，保證切削刃的強度。

（2）形成符合要求的橫刃斜角和橫刃前角、后角。

（3）保證形成的兩主切削刃相對于軸線的對稱性。

2.5使用冷卻潤滑液

采用切削液可降低鉆削區(qū)域內(nèi)的切削溫度，減少切削力和工件變形，冷卻液能極快地滲透到切削區(qū)，在金屬表面產(chǎn)生粘附，形成一層耐高溫的潤滑膜，帶走大量鉆削熱，并浸入金屬的細(xì)微裂紋中，促使裂紋擴大，便于鉆頭冷卻、潤滑、清洗及更好的鉆削，有效地減少鉆頭磨損，延長鉆頭的使用壽命，尤其在深孔的加工中切削液的使用更加重要。

3.結(jié)束語

進(jìn)行深孔加工時，應(yīng)根據(jù)工件的材質(zhì)及鉆孔深度，實際的生產(chǎn)情況，如前所述從加工參數(shù)，鉆頭的角度，刃磨質(zhì)量，冷卻潤滑等方面進(jìn)行摸索，選擇適合于被加工材料的加工方法和鉆頭，用來滿足越來越嚴(yán)格的加工要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]任兆應(yīng).機械加工中鉆頭磨損的一些問題.機械工人報，1999.

[2]黃觀堯.機械制造工藝基礎(chǔ).天津大學(xué)出版社，1999