拋物線鉆頭在深孔加工中的應(yīng)用

    東風(fēng)汽車公司在加工深孔零件時過去大多采用普通麻花鉆，在加工過程中時常發(fā)生加工質(zhì)量不合格或鉆頭折斷現(xiàn)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鉆進行深孔鉆削時存在以下不利因素：①鉆頭細長，剛性差，加工時容易彎曲和振動，難以保證孔的直線度；②普通麻花鉆的橫刃為負(fù)前角，鉆削時橫刃處于擠刮狀態(tài)，易引起鉆頭振動；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(qū)，鉆頭易磨損；⑤鉆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(zhì)量和加工效率，我們采用拋物線鉆頭取代普通麻花鉆進行深孔加工。加工實踐表明，與普通麻花鉆相比，拋物線鉆頭具有以下優(yōu)點：①鉆芯厚，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鉆頭螺旋角較大，排屑流暢；⑤容屑空間大，冷卻液容易到達鉆尖，潤滑冷卻效果好；⑥工作壽命為普通麻花鉆的3～4倍，刀具費用僅為使用麻花鉆的2/3；⑦加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率降低。

1 加工實例

1.1 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°方向上鉆一個Ø4×70mm油孔。加工在組合機床上分四個工步完成：①用Ø4.5mm鉆頭锪一個小平臺；②用Ø4.9×150mm拋物線鉆頭加工1/3孔深；③用Ø4.5×175mm拋物線鉆頭加工剩余孔深的1/2；④用Ø4.O×200mm拋物線鉆頭將孔鉆通。切削速度為V=14m/min，主軸轉(zhuǎn)速為n=99Or/min ，進給量為f=0.24mm/r。用普通麻花鉆以相同切削參數(shù)加工時，切屑經(jīng)常纏繞鉆頭，打刀現(xiàn)象十分嚴(yán)重，工序廢品率高達3%～4% ，每支鉆頭只能加工約30 件工件。改用拋物線鉆頭加工，每只鉆頭可加工工件100件以上，廢品率在1%以下，鉆頭壽命為普通麻花鉆的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，采用普通麻花鉆的刀具費用約為500元，采用拋物線鉆頭的刀具費用僅約330元。

1.2 油殼轉(zhuǎn)子惰輪軸油孔

    油殼轉(zhuǎn)子上的惰輪軸材料為15Cr，硬度＜179HB ，需在與軸線成43°方向上鉆一個Ø4×26mm油孔。在Z525立式鉆床上加工，切削速度為V=8.5m/min，主軸轉(zhuǎn)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)，用普通麻花鉆加工時，經(jīng)常發(fā)生切屑緊緊纏繞鉆頭，將鉆模套研死，造成鉆頭折斷的現(xiàn)象，廢品率達3%。鉆削時需反復(fù)退刀2～3次才能完成加工，每支鉆頭只能加工約30件工件。此外，由于切屑飛舞，給操作安全造成威脅，常有切屑劃傷工人手指的事故發(fā)生。改用拋物線鉆頭加工后，先用Ø5mm鉆頭在斜面上锪一個平臺，然后用Ø4mm拋物線鉆頭一次鉆通。在切削參數(shù)不變的情況下，用拋物線鉆頭加工，輕松省力，退刀頻次減少，每支鉆頭可加工工件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，采用普通麻花鉆的刀具費用約150元，采用拋物線鉆頭的刀具費用僅約90元。

1.3 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普通麻花鉆加工時，其主軸轉(zhuǎn)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(xiàn)采用Ø4mm拋物線鉆頭加工，可一次鉆通，其主軸轉(zhuǎn)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，采用普通麻花鉆的刀具費用約為80元，采用拋物線鉆頭的刀具費用僅約55元。

2 拋物線鉆頭鉆尖的刃磨

    經(jīng)過幾年的加工實踐，我們在拋物線鉆頭的使用(尤其是鉆尖修磨)上積累了一些經(jīng)驗。拋物線鉆頭磨出后角后，其橫刃仍然較長，需經(jīng)過修磨才能發(fā)揮其特點。通常采用十字修磨法，修磨后的橫刃長0.3～0.9mm，橫刃前角3°～8°。頂角的修磨應(yīng)根據(jù)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°。若采用鉆模套，頂角均可磨成130°。幾年來，拋物線鉆頭在東風(fēng)汽車公司的應(yīng)用越來越廣泛，不僅應(yīng)用于深孔加工，在淺孔加工中也得到應(yīng)用。拋物線鉆頭的應(yīng)用一方面提高了刀具耐用度，減少了換刀次數(shù)，提高了生產(chǎn)效率，降低了加工成本，另一方面由于刀具精度和性能穩(wěn)定性的提高，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了廢品率。