钻头的刃磨.doc

论钻头的刃磨在21世纪，在汽车制造、模具、医疗器械、航天航空等等行业都有钳工的身影，可见其重要性，因此钳工被制造行业冠宇“万能的钳工”的称号。在中央十套的状元360超级钳工栏目中有一项挑战项目：用钻头打气球上一张薄纸保证纸上的孔是圆的，无论在日常工作中，还是技能比赛中打孔是钳工必备的技能，而打孔的质量好坏则取决予钻头的刃磨好坏。可见刃磨钻头是钳工必须掌握的技能。因此做为一为已入行三年多的钳工，我也是格外看重钻头的刃磨技巧的，时时刻刻在不断的练习各种钻头的刃磨，及对各种钻头的研究。在我成教学业即将结束时，我打算把我这几年在实际工作中摸索出的经验，以论文的形式表答出来，望看过此文的老师、专家、师傅们给予批评指导。我希望这篇文章不光是我的论文，也能成为刚入行钳工的一学习资料。所以我会从最基本的知识点谈起。以我刃磨以根钻头的步骤进行的讨论。本人能力有限，特从最基本的钻头知识开始论述，望各位理解。一，什么是钻头钻头是用来在工件材料上打孔的工具。钻头一般用高速刚（W18Cr4V或W9Cr4V2）制成，分为麻花钻、扁钻、中心钻、锪孔钻、深孔钻等，其中麻花钻是我们钳工、机加工最常用的钻头。而我这一篇论文也主要谈的是麻花钻的刃磨方法及其改制。本人就从麻花钻开始谈起，首先介绍下麻花钻的基本知识点。麻花钻的种类和结构:麻花钻分为直柄、莫氏锥柄。一般直柄麻花钻直径在13mm以下，莫氏锥柄的麻花钻直径均在13mm以上。麻花钻通常由柄部、颈部、工作部分组成，其中工作部分又由导向部分、切削部分组成。具体如图所示(1)柄部是用来装夹和传递动力的一般情况下，直径小于13毫米的钻头将其制成直柄，而直柄钻头没有明显的颈部，而将钻头的直径、商标等直接刻在柄部。而直径大于13毫米的钻头一般制成锥柄，锥柄钻头的锥度是按国家标准制作的，按钻头直径的大小而制成莫氏1#、2#、3#、4#、5#等锥度，其号数越大柄部的尺寸也就越大。锥柄端部的扁尾起传递扭矩和方便拆卸钻头的作用。(2)颈部颈部是柄部和工作部分的连接部分，也是为磨削钻头时供砂轮退刀用的，钻头本身的直径、材料和商标等也刻印在颈部。(3)工作部分它又分为导向和切削两部分导向部分用来保持麻花钻工作时的正确方向，在钻头重新刃磨时，导向部分逐渐变为切削部分而投入工作。导向部分有两条对称的螺旋槽，作用是形成切削刃及容纳和排除切屑，便于切削液的输入。导向部分有两条棱带，它的直径略有倒锥，每100mm长度内，直径向柄部减小0.05-0.10mm，这样既可以引导钻头切削时的方向，又可以减少钻头与孔壁的磨擦。切削部分是钻头的关键部分，麻花钻由六个刀面、五条刃组成：包括两个前刀面、两个后刀面、两个副后面，两条主切削刃、两条副切削刃、一条横刃，即“一尖三刃”。如图所示通过这两点的介绍，相信大家已经完全明白了钻头的基本知识点了，这样我可以更深的为大家介绍我本人的刃磨方法及步骤了。麻花钻主要靠切削部分进行切削的，而我们对钻头进行改造也是从这一部分下手的。先从我本人的刃磨方法开始谈起。二，麻花钻的刃磨钻头的刃磨质量直接影响到我们打孔的质量和效率。如遇刃磨不大好的钻头，打出的孔则会出现孔不圆呈现多边形、孔壁粗糙的现象。钻头的刃磨通常是只刃磨两个后刀面，但同时要保证顶角（标准麻花钻的顶角为118）、后角、横刃倾斜角要正确。刃磨钻头的方法主要有两种，一种是从后刀面开始刃磨、还一种是从主切削刃开始刃磨。两种方法都值的我们学习，而我在这里只谈的事我本人的刃磨方法及步骤。1，我本人刃磨钻头动作要点刃磨前，我们因注意安全，我们应赤手、扎好袖口,站在砂轮机的左侧。站在左侧可以防止沙轮因未上紧而意外飞出，以免砸伤身体。刃磨时，我们应用右手握住钻头的工作部分，而食指要尽量靠近切削部分（要注意安全哦，不要与沙轮接触，以免擦伤）以作为摆动钻头的支点。同时，将钻头的主切削刃与砂轮的中心平面放置在同一水平面内，并让钻头的轴线与砂轮圆柱面成夹角为。右手握住钻头并要绕自身轴线旋转，以磨出后刀面；左手握柄作上下摆动，以磨出不同大小的后角。当我们刃磨完一边后再转180度刃磨另一边。这样可以保证钻头两切削刃的长度一致，如两切削刃不对称的话，则会出现孔不圆呈多边形。具体动作要领如上页图所示口诀一：“刃口摆平轮面靠。”这是钻头与砂轮相对位置的第一步，往往有同志还没有把刃口摆平就靠在砂轮上开始刃磨了。这样肯定是磨不好的。这里的“刃口”是主切削刃，“摆平”是指被刃磨部分的主切削刃处于水平位置。“轮面”是指砂轮的表面。“靠”是慢慢靠拢的意思。此时钻头还不能接触砂轮。 口诀二:“钻轴斜放出锋角。”这里是指钻头轴心线与砂轮表面之间的位置关系。“锋角”即顶角1182o的一半，约为60这个位置很重要，直接影响钻头顶角大小及主切削刃形状和横刃斜角。要提示同志记忆常用的一块30、60、90三角板中60的角度，便于掌握。口诀一和口诀二都是指钻头刃磨前的相对位置,二者要统筹兼顾，不要为了摆平刃口而忽略了摆好斜角，或为了摆好斜放轴线而忽略了摆平刃口。在实际操作中往往很会出这些错误。此时钻头在位置正确的情况下准备接触砂轮。 口诀三：“由刃向背磨后面。”这里是指从钻头的刃口开始沿着整个后刀面缓慢刃磨。这样便于散热和刃磨。在稳定巩固口诀一、二的基础上，此时钻头可轻轻接触砂轮，进行较少量的刃磨，刃磨时要观察火花的均匀性，要及时调整压力大小，并注意钻头的冷却。当冷却后重新开始刃磨时，要继续摆好口诀一、二的位置，这一点往往在初学时不易掌握，常常会不由自主地改变其位置的正确性。 口诀四：“上下摆动尾别翘。”这个动作在钻头刃磨过程中也很重要,往往有同志在刃磨时把“上下摆动”变成了“上下转动”，使钻头的另一主刀刃被破坏。同时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。注意：在我们刃磨过程中，要对钻头进行冷却以免退火。如对合金钻头进行刃磨时，在刃磨过程中切记不要用水进行冷却，这一点学习过金属材料的同志们会明白的，合金当高温时用水冷却刀片会产生裂痕，这样刀片会废掉的。可采用用厚布包裹，以免发生烫伤，切记包裹的布条不要缴入沙轮机中。2，修磨横刃在刃磨钻头后，我们为了保证打孔时的孔心准、减少轴向力，要对直径6mm以上的钻头经行缩短横刃长度。如横刃过长的话，会产生定心不稳的现象。这样加工出来的孔孔径会变大。具体操作方法是：右手握住钻头的切削部分，左手握柄，将钻头的后刀面与螺旋槽相邻的棱边靠近砂轮侧面的圆角，使磨削点由外刃沿着这条棱线逐渐平移到钻头的轴线，一直磨到切削刃的前面磨短横刃磨出内刃；然后转180，再磨另一侧。最后的横刃长度是原来的1/3到1/5左右,修磨后形成内刃，使内刃的斜角t=2030,内刃处前角r=0 -15。最终效果如图所示通过一二步，一个钻头的刃磨就基本结束了，最后重点就是对刃磨好的钻头进行检查和修磨了。三，标准麻花钻刃磨后的检查第一步，检查麻花钻的顶角2的大小是否正确、是否对称与钻头的轴线。（标准麻花钻的顶角是118，打较硬的材料时顶角可大于120，打较软的材料顶角可小些，但不要小于90）第二步，检查两主切削刃是否长短一致，高低一致。前面已经说过了如长短不一致会影响最后打出的孔的质量好坏。我本人的一二步的检查方法是：把钻头切削部分向上竖立，两眼平视，并反复旋转180，可以找到钻头的中心轴线，在旋转中观察钻头的两主切削刃的长短。一般低的那一端是长边，假想以钻头的中心轴线来观察两切削刃的高低。如有不一致的，可单独对短边进行修磨。第三步，目测钻头外缘处的后角。具体判别方法如图所示。在这里我建议大家做一个像左图中的工具。辅助大家对刃倾斜角、标准118峰角的检查，两主切削刃是否对称、后角的是否正确（检查横刃倾斜角是否在50至55之间）刃磨钻头的具体方法和步骤已向大家介绍完了，剩下我想跟大家介绍下麻花钻改制其它特殊钻头的方法。四，群钻的介绍和划钻的刃磨技巧群钻是中国人倪志福于1953年创造的，原名倪志福钻头，后经本人倡议改名为“群钻”，寓群众参与改进和完善之意。标准麻花钻的切削部分由两条主切削刃和一条横刃构成，最主要的缺点是横刃和钻心处的负前角大，切削条件不利。群钻是把标准麻花钻的切削部分磨出两条对称的月牙槽，形成圆弧刃，并在横刃和钻心处经修磨形成两条内直刃。这样，加上横刃和原来的两条外直刃，就将标准麻花钻的“一尖三刃”磨成了“三尖七刃”。修磨后钻尖高度降低，横刃长度缩短，圆弧刃、内直刃和横刃处的前角均比标准麻花钻相应处大。因此，用群钻钻削钢件时，轴向力和扭榘分别比标准麻花钻降低3050%和1030%，切削时产生的热量显著减少。标准麻花钻钻削钢件时形成较宽的螺旋形带状切屑，不利于排屑和冷却。群钻由于有月牙槽，有利于断屑、排屑和切削液进入切削区，进一步减小了切削力和降低切削热。由于以上原因，刀具寿命可比标准麻花钻提高23倍，或生产率提高 2倍以上。群钻的三个尖顶，可改善钻削时的定心性，提高钻孔精度。2“群钻”的几何形状 早在1953年，北京永定机械厂青年钳工倪志福，用标准麻花钻在装甲钢钢板上钻孔，遇到了困难。他凭经验，对标准麻花钻切削部分进行了修磨，即在两条直线主切削刃上各磨出了一个圆弧刃，形成了三个钻尖，中心钻尖比原钻尖降低。修磨过的钻头好用，很快地完成了生产任务。当时称这种钻型为“倪志福钻头”，即5 3型“群钻（60年代倪志福钻头被正式定名为“群钻”。）在1953年以后的十余年中，倪志福和研究小组在实践中逐步总结改进，对53型“群钻”进行过多次修改，几何参数逐步演变，形成了56型、58型、58A型、64型、67型。67型是经过多次演进而后定型的“群钻”基本钻型。 中等直径67基本型群钻的切削部分几何参数。图中：l为外直线切削刃AB的长度，l2为AB刃上分屑槽的宽度，l1为AB刃上分屑槽距外缘点的距离，R为圆弧切削刃BC的圆弧半径，CD为内切削刃，近似为一条直线，h为尖高，即中心尖尖点，0c与侧刃尖尖点B在钻头轴线方向的距离，b为横刃长度，C为AB刃上分屑槽的深度，2为外刃锋角，2为内刃锋角，为内刃斜角，为横刃斜角，c、c、fc、Rc、c分别为有关切削刃上的前角、后角。这些几何参数决定着钻头各部分的强度、锋利程度和分屑、断屑性能，从而影响了钻头工作时的磨损与耐用度。 可以用四句话来总结和概括67基本型“群钻”几何形状的特征：三尖七刃锐当先，月牙弧槽分两边，一侧外刃再开槽，横刃磨低窄又尖。 3“群钻”的切削效果与修磨前的普通麻花钻相比，“群钻”有前角比较合理、钻削力降低、耐用度提高、钻孔质量改善等优点；而且，分屑、断屑、排屑性能亦较好。（1）前角分布较为合理基本型“群钻”与普通麻花钻各段切削刃上前角的数值由下表可见。除外刃(AB段)前角基本未变外，其余各段切削刃上前角均有所加大。圆弧刃(BC段)上前角加大1014，内刃(CD段)上加大1520，横刃上约加大5。加大前角，可减小切屑变形，降低切削力及切削温度。(2)钻削力和钻削扭矩得到降低 切削试验表明，在碳素结构钢上钻孔时，“群钻”的轴向力比普通麻花钻约降低3547，扭矩约减小1030；在钻削灰铸铁时，“群钻”的轴向力约降低3550，而扭矩仅加大28；在钻削有色金属时，“群钻”的轴向力和扭矩分别降低2540和1519。钻削力和钻削扭矩降低后，有利于降低切削温度及提高钻孔质量。 (3)分屑、断屑、排屑得到改善 由于外刃、圆弧刃和内刃交接处有明显的转折点，而且一侧外刃上还开出分屑槽，故能保证良好分屑。切屑变窄后有利于断屑和排屑。在这种情况下，如施加切削液，则切削液较易到达孔底与钻尖，能充分发挥冷却、润滑作用。 (4)钻头耐用度提高 切削试验与现场验证表明，“群钻”切削部分的磨损比普通麻花钻明显减缓，耐用度显著提高。一般“群钻”的耐用度可提高23倍。 (5)钻孔质量提高 由于横刃磨窄，定心作用好；两个侧刃尖和圆弧刃对钻头均有稳定、定向作用；且轴向力显著减小，故“群钻”钻孔时不易走偏，提高了钻孔精度。钻削过程平稳，切屑变形减小，也有利于提高钻孔表面质量。薄板用群钻在加工薄板类零件时，我们若用普通的麻花钻进行打孔，薄板会出现凹陷，孔的反面会有较大的毛刺，所以我们采用点接触的钻头进行滑削，这就是滑钻，如图所示。有一本书为其特点编了一口决，我觉得很好特向大家介绍下。“迂回、钳制靠三尖，内心中心外切圆，压力减轻变形小，孔形圆整又安全。”划钻是由麻花钻改进而来的，其刃磨方法与标准麻花钻的刃磨方法一样。要注意，刃磨钻头轴线两侧的月牙槽时，月牙槽的R要一样，两侧尖点的高度要一般高。中间的尖点应高出两侧的尖点1到2豪米。中间的尖点也就是横刃了要磨成90且尖，这样才好在打孔时找到中心不会打出偏心孔。后角不易太大，这样在打孔时由于钻速快会烧坏钻头。在这里我也编了一口决让大家见笑了，“薄板料用滑钻，三尖滑出圆孔，中间高两边低，月牙槽要一致，两边刃一样高，横刃尖为好，圆弧后角要小，孔圆光整很好。”五，用麻花钻扩孔、锪孔在实际工作中我们还会遇到一些特殊的打工现象，如要加工直径较大的孔，孔底要求平整的特殊孔。这里我介绍下扩孔和锪孔。1，扩孔在实际工作中我们是不可能一下子打出孔径较打的孔，所以我们将先打一小孔再用大钻头进行扩孔。用麻花钻扩孔时，扩孔前的钻孔直径应为最后扩孔的直径的0.5至0.7倍（一次我在扩孔时选的预打孔的直径过大，扩孔时产生较大的震动险些出现安全事故，望刚入行的朋友能注意），扩孔时的钻速应是打小孔时速度的1/2