作者:北京理工大学 于启勋 教授
“群钻”是我国工人阶级和科技人员的重大创造。它已经走过了46年的历程。为使广大从事机械制造工作的生产、研究人员了解“群钻”产生的历史背景、特征及其使用性能,特撰写和发表此文。
1.标准麻花钻的缺陷及其改善途径
孔加工是机械制造中的重要加工工种,钻头则是用得最广泛的切削刀具之一。19世纪中叶以前,钻孔多用扁钻。1864年,英国摩斯麻花钻机机器公司(M orseT wist Drill&M achineCo.)发明了麻花钻并进行商品生产。此后,麻花钻得到了广泛的应用,在机械制造中发挥了重要作用。在19世纪中,麻花钻用碳素工具钢和合金工具钢制造;进入20世纪后,制造麻花钻的材料多用高速钢。
麻花钻的几何形状虽比扁钻合理,但尚存在着以下缺点:
(1)标准麻花钻主切削刃上各点处的前角数值内外相差太大。钻头外缘处主切削刃的前角约为+30°;而接近钻心处,前角约为-30°,近钻心处前角过小,造成切屑变形大,切削阻力大;而近外缘处前角过大,在加工硬材料时,切削刃强度常嫌不足。
(2)横刃嫌长,横刃的前角是很大的负值,达-5 4°~-6 0°,从而将产生很大的轴向力。
(3)与其他类型的切削刀具相比,标准麻花钻的主切削刃很长,不利于分屑与断屑。
(4)刃带处副切削刃的副后角为零值,造成副后刀面与孔壁间的摩擦加大,切削温度上升,钻头外缘转角处磨损较大,已加工表面粗糙度恶化。
以上缺陷常使麻花钻磨损快,严重影响着钻孔效率与已加工表面质量的提高。解决或改善上述问题可采用下列措施:
(1)采用切削性能更好的新型刀具材料,例如超硬高速钢或硬质合金。新型刀具材料的硬度与耐磨性高于普通高速钢,故可提高钻头的切削性能;但是它们的韧性和可加工性将降低,必须予以注意。在普通高速钢麻花钻上用PVD方法进行表面涂层,亦可获得很好的切削效果。
(2)改变标准麻花钻的结构,主要是改变钻头螺旋槽的槽形。现用标准麻花钻的槽形基本上还是一百多年前的形式,麻花钻固有的缺陷多由这种传统结构所造成。国内外有很多新的槽形结构,在一定条件下可以改善麻花钻的切削性能。但结构的改进只能在刀具制造部门,故工作较难进行。多年来,虽有人在这方面进行研究探讨,但工作进展不大。
(3)在标准麻花钻的结构基础上,通过刃磨改变和改善麻花钻切削部分的几何参数,从而提高其切削性能。这种方法简便易行,形式多种多样,常为生产单位操作人员所乐于采用。“群钻”即是其中的一种刃磨形式。

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