高效複合中心鑽的設計與應用
2014-1-18 來源：陝西（xī）法士特（tè）齒輪（lún）有限公司 作者：唐永鵬
我公司加工（gōng）生（shēng）產（chǎn）的中間軸類零件端麵有一（yī）種複合中心孔， 其作用是（shì）為後序加工用（yòng）做定（dìng）位基準（zhǔn）和裝配用的螺紋（wén）孔。原加工方（fāng）法生產（chǎn）效率低， 燒刀問題嚴重， 精度難以保證， 機床（chuáng）工時費用高， 不能充分（fèn）發揮（huī）機（jī）床效能等問題。近年來筆者針對加（jiā）工（gōng）材料為20CrMnTi （ 8620H） ,硬度為197 ~200HBW 軸類產品複雜的中心孔， 摸索設計出了高效的複合中心鑽， 有效（xiào）地解決了此類問題。
1. 原刀（dāo）具存（cún）在的（de）缺陷
此軸類工件如圖1 所示。孔口60°倒角起著軸（zhóu）類產品各道工序加工定位基準的作用， 孔精（jīng）度直接（jiē）影響軸的後序（xù）加工質量，尤其對於彎曲及表麵有缺陷的軸類毛坯件是（shì）至關重要的， 關係到該工件（jiàn）是否有（yǒu）合適的加工餘量。並（bìng）且在加工中孔口倒角、台階孔、螺紋底孔必須保證同心（xīn）度要求， 軸端麵中心（xīn）孔對軸在變速箱（xiāng）中安（ān）裝都很重要。
圖1 製件截形示意圖
原加工方法分兩道工序完成， 一是先用圖2 所示中心鑽一（yī）次加工出孔口（kǒu）60°的倒角（ 用於（yú）軸（zhóu）後序加工的（de）定位基準） 和？？17mm 台（tái）階（jiē）孔； 第二道工序用鑽（zuàn）頭加工??14. 5mm 螺紋底孔。分兩道工序加工存在如下問題： 第一道工序， 刀具加工出現（xiàn）斷屑困（kùn）難， 切屑容易纏繞在中心鑽60°的護錐處， 影響了切削液流入鑽頭部位， 切削區溫度高， 很容易使鑽頭（tóu）出現過熱， 並（bìng）很快磨損， 大大地降低了鑽頭的壽命。且（qiě）切屑易刮傷已加工表麵， 造成孔口倒（dǎo）角表麵粗糙度值大， 直接影響定（dìng）位基準精（jīng）度要求。第二（èr）道工序， 是用麻（má）花鑽加（jiā）工出？？14. 5mm 的孔，容易出現孔鑽偏現象， 難以（yǐ）滿足孔同（tóng）心度要求。
圖2
兩（liǎng）道工序存在時間（jiān）長， 刀具損耗大， 機床工時費用高， 不能使機床發揮最大效能的缺陷。尤其是在市場形勢一片大好， 產品（pǐn）供不應求的情況下（xià）是不（bú）可取的， 這就需要探索（suǒ）更科（kē）學更合理的（de）加工刀具（jù）簡（jiǎn）化工序， 淘汰不科（kē）學的（de）加（jiā）工方法。
2. 高效複合中心鑽（zuàn）的設計
高效複合中（zhōng）心鑽加工分三部分， 如圖（tú）3 所示， 前刃部是采（cǎi）用兩刃式麻花鑽頭（tóu）， 中（zhōng）間刃（rèn）部是加工台階孔刃部（bù）， 後刃部是加工孔口倒角刃部。
由於該中心（xīn）鑽有以下設計特點， 從而解決了以上述存在的缺陷。
圖3 高效複合（hé）中心鑽
1. 麻花鑽頭2. 台階孔刃3. 孔口倒角刃
（ 1） 中心（xīn）鑽槽形采用兩種25°~30°的螺旋槽形式，E 槽和（hé）F 槽（cáo）有利於排出切屑均製成螺旋曲麵。切削刃分別分布在兩（liǎng）種容屑槽上， 提高了螺旋槽的鋒利程度。14. 5mm 鑽（zuàn）頭前刀麵B 麵在F 螺旋槽上， 17mm 台階孔切削刃C 麵和60°的護錐切削刃A 麵均在（zài）F 螺旋槽上。在初期（qī）試（shì）製時這兩處（chù）的（de）前刀麵都（dōu）在F 槽上（ 見實物圖4） , 便出現了兩處切削部分排（pái）出（chū）的切屑發生幹擾而雜亂的堆積在60°的護錐處， 燒壞切削刃（rèn）， 大大降低了刀具的使用壽命。通過多次試製改進中心鑽結構， 采用了E 槽和F 槽的形式後， 排屑流暢， 解決了燒刀問題。
（ 2） 中（zhōng）心鑽（zuàn）頭部設計成麻花鑽頭的形式， 為了保持鑽頭強（qiáng）度和剛（gāng）度， 鑽頭兩主切削（xuē）刃不通過鑽頭中（zhōng）心，而是互相平行並錯開（kāi）而形（xíng）成橫刃。不但提高了加工效率和（hé）減少工序， 而且也大大地提高了中心鑽的鋒利程度（dù），減少了加（jiā）工過（guò）程中鑽（zuàn）頭與工件之間的摩擦力， 延長了刀具的使用壽命。
圖4
（ 3） 在鑽頭（tóu）的後刀麵處磨出二次後（hòu）角麵， 非常有利於斷屑（ 見圖3 所示（shì）D 麵） .特殊的槽形可提高刀具的剛性， 可以改善切削狀況， 也有利於排出切（qiē）屑。為了保護（hù）主（zhǔ）切削刃， 在切削（xuē）刃（rèn）上磨出倒棱， 增加另（lìng）一個倒棱保護鑽頭轉角和副切削刃。用特殊的結構和切削刃幾何角（jiǎo）度的鑽（zuàn）頭（tóu）加工， 有利於排出碎狀切屑。如果不斷屑就會出現排屑（xiè）不利（lì）， 從鑽頭F 容（róng）屑槽裏出來長（zhǎng）的切屑與中心鑽護錐刃產生的切屑容易發（fā）生幹擾， 雜亂纏繞在（zài）中心鑽的（de）護錐（zhuī）處， 易燒壞護錐處的刃口（kǒu）， 降低（dī）刀具的使用壽命， 大大降低加工精度。
（ 4） 軸端麵中心孔一次加工出（chū）來（lái）， 簡化了工序，保證了中心（xīn）孔的同心（xīn）度要求， 提高機（jī）床利用率， 很大（dà）程度上降低（dī）了加工成本和刀具費用， 提高了生產效率。
3. 高效中心鑽的合理使用
中心鑽在使用過（guò）程（chéng）中要根據（jù）所加工的工件材料、硬度等實際情況， 合理（lǐ）選擇鑽頭的幾何參數和鑽削用量（liàng）。
要控製在加工過程（chéng）中刃口（kǒu）出現過熱現（xiàn）象， 切削速度不可過高， 要提高潤滑和（hé）充分冷卻效果。加工一定數量的工件後（hòu）， 要（yào）及時刃磨， 確（què）保鑽頭鋒利， 不能使鑽頭過度磨（mó）損， 以防燒壞（huài）切削刃而嚴重地（dì）影響鑽頭的壽命和加工孔（kǒng）的表麵粗糙度。
合理刃磨鑽頭對中心鑽的壽命有很大的影響， 這種新型中心鑽其（qí）前端鑽頭相對其他部分刃口磨損較快。刃磨時注意： ①提高刀具刃磨（mó）質量， 保證各刀麵有低的表麵粗糙度值， 一般要求Ra = 0. 4μm, 這樣可以減小切屑與前刀麵和工件與刀具間的摩擦， 保證生產效率和提高刀具壽命的有效措（cuò）施。②刃磨（mó）刃（rèn）口還必須將後刀麵磨出一個大後角（ 8°~12°） , 否則就會出現鑽頭中心鑽各（gè）後刀麵與（yǔ）工件嚴重（chóng）摩擦和抗刀， 不利於切削。③鑽頭主要刃磨兩個主後刀麵， 刃磨時（shí）除了保證頂角和後角（jiǎo）的大小合適， 還應保證兩條主切削刃對稱， 以防止孔徑擴大（dà）和孔軸線（xiàn）不直（zhí）， 容易出現孔鑽偏。④修磨橫刃一般保證在0. 50 ~1mm, 以減小軸向抗力和擠刮現（xiàn）象， 提高鑽（zuàn）頭的定心作用和切削的（de）穩定性。⑤該（gāi）中心鑽在使（shǐ）用中主（zhǔ）要是斷（duàn）屑， 根據實踐所得刃磨鑽頭保證橫（héng）刃長0. 50 ~1mm時， 在鑽頭（tóu）後刀麵（miàn）磨出6°~8°的二次後角D 麵（miàn）（ 見圖3） .兩個（gè）後角麵相交便出現一條棱邊， 斷屑效果十分理想， 便於斷屑後的碎切屑（xiè）在切（qiē）削液的衝擊下很容易從螺旋槽裏（lǐ）排出來， 避免了（le）切屑雜亂卷繞在刀具上， 以防止切屑堵塞而影響正常加工（gōng）。
4. 結語
上述高（gāo）效率複合中心鑽結構設計及（jí）其（qí）合理使用的方法（fǎ）， 都是結合實踐不斷試製（zhì）、不斷探索、不斷積累經驗所得（dé）。有效地保證中心（xīn）孔精度要求（qiú）， 提高了產品的質量和加工效率。不但提高了機床的利用率， 而且提高了刀具壽命， 降低了刀具（jù）的損耗和刀具成本（běn）。
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