在機(jī)械加工中，孔加工約占其加工總量的1/3，其中鉆孔約占25%。鉆孔直徑范圍為ф0.1~ф100mm，能達(dá)到經(jīng)濟(jì)精度為IT13~IT11。鉆孔是半封閉式切削，因此，排屑、熱量傳散、切削液澆注都較困難。鉆孔用的刀具，尤其是直徑小于ф35mm的孔，目前生產(chǎn)上仍以標(biāo)準(zhǔn)的高速鋼（HSS）麻花鉆為主。由于麻花鉆具有剛度差（因有兩條又寬又深的螺旋槽），導(dǎo)向性差（只有兩條很窄的刃帶與孔壁接觸導(dǎo)向）和軸向進(jìn)致力大（主要因橫刃的存在）特點(diǎn)，而且經(jīng)手工刃磨的鉆頭，兩條主切削刃難以準(zhǔn)確對(duì)稱，因而鉆孔時(shí)容易產(chǎn)生鉆頭引偏、孔徑擴(kuò)大、孔壁質(zhì)量差、和鉆頭使用壽命較低等問題。為此，須對(duì)鉆頭的刃形和結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，而實(shí)踐亦已證明，這樣做效果很好。
　　
　　高速鋼麻花鉆的改進(jìn)
　　
　　高速鋼麻花鉆的改進(jìn)有兩種方法：一是在設(shè)計(jì)和制造鉆頭時(shí)，改變其結(jié)構(gòu)和材料；二是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆進(jìn)行修磨，選擇合理的切削角度。中國(guó)的群鉆就是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆采用合理修磨變革而成的一種新鉆型。
　　
　　麻花鉆材料的改進(jìn)
　　
　　制造麻花鉆的材料，一般都采用通用型高速鋼W6Mo5Cr4V2。如選用高性能高速鋼W2Mo9Cr4VCo8（M42）、W6Mo5Cr4V2Al（501）和粉末冶金高速鋼（PMHSS），其使用壽命可提高1~2倍。此外，表面處理也是提高鉆頭壽命的重要途徑之一，如可采用蒸汽處理、氧氮化、軟氮化、硫氮共滲和涂層等。經(jīng)采用TiN、TiAlN涂層后的高速鋼麻花鉆，其使用壽命可提高1~3倍，并且重磨后仍比無涂層鉆頭的切削性能*。
　　
　　麻花鉆結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
　　
　　可將鉆芯厚度由標(biāo)準(zhǔn)鉆的（0.125D~0.15D）mm增大到（0.35D~0.40D）mm（式中D為鉆頭直徑，單位為mm）或適當(dāng)縮短鉆頭的長(zhǎng)度，以提高鉆頭的強(qiáng)度和剛性；增加一小段輔助導(dǎo)向部分（圖1a），導(dǎo)向部的外圓周上不留刃帶而直接磨成圓柱形（其參數(shù)為：d/D=1/4~1/2,?/d=1/3~1，式中d為導(dǎo)向部的直徑，D為鉆頭直徑，?為導(dǎo)向部的長(zhǎng)度），利用它與所鉆出的孔無間隙配合，鉆孔時(shí)既起一定導(dǎo)向作用，又能提高鉆頭徑向剛性，增加阻尼起一定的消振作用；加大螺旋角到35?~40?，以降低鉆削時(shí)的轉(zhuǎn)矩和軸向力；采用四刃帶鉆頭（圖1b），以提高鉆頭剛性，并改善鉆孔時(shí)的定心導(dǎo)向性；取消鉆芯斜度（圖1c），采用拋物線一類新的容屑槽截面形狀（圖1d），同時(shí)把槽寬比（沿法向測(cè)量的排屑槽寬度與刃背寬度之比）由標(biāo)準(zhǔn)鉆的1~1.2加大到1.5~4，使鉆頭既有較厚的鉆芯，又有較大的容屑空間；采用內(nèi)冷卻供給切削液（見圖1a），以提高冷卻效果等。上述幾種方法可以單獨(dú)使用，也可組合使用。圖2所示的在數(shù)控機(jī)床上廣泛使用的油孔鉆、和圖3所示的蝸桿形麻花鉆就是單獨(dú)使用、和組合使用上述方法，鉆頭結(jié)構(gòu)改進(jìn)的應(yīng)用示例。
　　
　　蝸桿形麻花鉆的特點(diǎn)是：采用厚鉆芯（無鉆芯斜度），刃溝截面形狀為拋物線或近似拋物線，35?~40?大螺旋角，130?的大頂角，既增大了鉆頭的剛性和容屑空間，又提高了排屑能力。同時(shí)采用十字形修磨橫刃，以減少橫刃處切削阻力。近似拋物線截形參數(shù)：鉆芯厚度d=（0.22D?0.2）mm，刃帶寬b=（0.1D?0.2）mm，圓弧半徑R=0.5D（D為鉆頭直徑，D=3.2~38mm）。這種鉆頭可在普通設(shè)備上一次鉆出孔深與孔徑之比達(dá)20的深孔。
　　
　　麻花鉆的修磨與群鉆
　　
　　標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)上存在著許多缺點(diǎn)，如：主切削刃上前角變化大，近外徑處可達(dá)30?，而近中心處為-30?，且橫刃上負(fù)前角達(dá)-50?~-60?，故切削條件差；刃帶上無后角，摩擦磨損大；主切削刃長(zhǎng)，切屑寬，排屑不暢，切削液難以注入到切削區(qū)等。為此，生產(chǎn)中操作人員常通過修磨來加以改善。如可：修磨出雙重頂角、磨分屑槽和磨出內(nèi)凹圓弧刃等方式來改變主切削刃形狀，以增大切削刃長(zhǎng)度，減輕單位切削刃長(zhǎng)度上的切削負(fù)荷，并起到改善鉆頭定心，達(dá)到分屑和斷屑目的；通過修磨橫刃來縮短其長(zhǎng)度，避免橫刃處負(fù)前角切削；直徑較大的鉆頭還可在刃帶前端磨出副后角，以減少摩擦和磨損等。群鉆就是綜合應(yīng)用多種形式修磨方法變革而成的系列鉆型，適于加工不同材料。圖4所示為基本型群鉆幾何形狀。

　　
　　群鉆主要做了三方面修磨，形成7條切削刃：一是在麻花鉆的外緣處磨出125?的頂角形成兩條外直刃AB，中段磨出兩條對(duì)稱的內(nèi)凹圓弧刃BC，在鉆刃兩側(cè)形成兩個(gè)新的尖點(diǎn)，與橫刃處中心尖點(diǎn)構(gòu)成三尖點(diǎn)，起定心作用，中心尖點(diǎn)比兩旁尖點(diǎn)高h(yuǎn)=0.03D（D為鉆頭直徑，單位為mm）；二是修磨橫刃，將橫刃磨成兩條內(nèi)直刃CD和一條窄橫刃b，使其長(zhǎng)度為原長(zhǎng)的1/5~1/7，并加大了橫刃處前角，減少了橫刃不利影響；三是直徑大于ф15mm鉆頭，在一側(cè)外刃上再開分屑槽，使較寬切屑分成窄條，便于排屑。因此，群鉆刃形特點(diǎn)是：三尖七刃銳當(dāng)先，月牙弧槽分兩邊，一側(cè)外刃開屑槽，橫刃磨低窄又尖。群鉆由于有合理的切削角度，所以切削輕快，切削時(shí)群鉆的軸向力可降低35%~50%，轉(zhuǎn)矩下降10%~30%，鉆頭使用壽命可提高2~4倍。由于鉆頭定心性好，鉆孔精度高，表面粗糙值也較小。
　　
　　麻花鉆刃磨方法的改進(jìn)
　　
　　麻花鉆的刃磨是沿后刀面進(jìn)行的。刃磨時(shí)應(yīng)保證主削刃上后角值“內(nèi)大外小”，即近鉆芯處后角要大，靠外圓處后角要小。同時(shí)還應(yīng)使橫刃處得到合適的斜角、前角和后角值。
　　
　　麻花鉆一般都用手工刃磨，較合理的方法是用機(jī)械刃磨。目前常用的機(jī)械刃磨法有圓錐面刃磨法和螺旋面刃磨法，即將鉆頭的后刀面磨成圓錐面或螺旋面的一部分。但近幾年來，由于在組合機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線上大量采用鉆頭，因此對(duì)鉆頭刃磨質(zhì)量的穩(wěn)定性要求很高，而平面刃磨法由于磨出的鉆頭橫刃處負(fù)前角小，軸向力小，刃磨用的機(jī)床運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和保證鉆頭的刃磨質(zhì)量，故應(yīng)用日廣。所謂平面刃磨法，是指麻花鉆的兩個(gè)后刀面都由平面組成，兩平面的相交線形成橫刃。圖5所示為三平面鉆頭的幾何形狀。

　　
　　三平面鉆頭的特點(diǎn)是刃瓣上具有三個(gè)平面：后刀面1形成*個(gè)平面，而第二個(gè)平面2和第三個(gè)平面3分別位于刃瓣周圍和鉆芯部分的后背。
　　
　　三平面鉆頭在刃磨時(shí)，三個(gè)平面上法后角通常有如下關(guān)系：。若，即成為雙平面鉆頭。如，就是普通平面刃磨的鉆頭。在三平面鉆頭上，由于第二和第三個(gè)平面法向剖面內(nèi)的后角是獨(dú)立控制的，因而有可能獲得zui合理的橫刃幾何參數(shù)，改善橫刃的切削條件，保證較高的鉆孔精度。
　　
　　麻花鉆的正確使用
　　
　　（1）正確選擇切削用量，對(duì)提高鉆頭的使用壽命十分重要。麻花鉆鉆孔，如同兩把反向車孔刀同時(shí)切削，故鉆削深度由鉆孔直徑D而定（=D/2，單位為mm），無需選擇。鉆頭的進(jìn)給量由于受鉆頭強(qiáng)度和剛性限制，一般為f=（0.01-0.02）D，單位為mm/r；經(jīng)合理修磨后的鉆頭可取f=0.03Dmm/r；直徑小于ф3~ф5mm鉆頭，常用手進(jìn)給。切削速度：切鋼=15~30m/min，切鑄件=20~35m/min。
　　
　　鉆孔直徑通常小于ф35mm，如超過此值宜分兩次鉆削，*次應(yīng)鉆出（0.5~0.7）倍孔徑，第二次再擴(kuò)孔。
　　
　　（2）鉆孔時(shí)，必須供應(yīng)充足的切削液，切鋼時(shí)可用極壓乳化液，加工鑄件時(shí)可用輕柴油或煤油冷卻。
　　
　　（3）為使鉆出孔的軸線能與工件的回轉(zhuǎn)中心線重合，鉆孔時(shí)采用工件回轉(zhuǎn)，鉆頭只作軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。為防止和減少鉆頭的偏移，工藝上可采取先加工出待鉆孔端面，使其與鉆頭垂直，或設(shè)置鉆套進(jìn)行導(dǎo)向。實(shí)踐證明，使用鉆套導(dǎo)向的效果是比較好的。

　　　（文章來源：淮陰工學(xué)院 葉偉昌）