深孔钻钻头寿命的分析

李华　王雪冬

摘 要：本文收集并分析了影响深孔钻钻头寿命的主要因素，根据这些因素提出了一些增加钻头寿命的方法和途径，并根据本单位生产的实际情况，在现场采取了部分方法以增加钻头的寿命，经过不断的摸索和试验使得钻斜油路孔工序的φ5钻头提高寿命约30%。且此项报告对常用的普通钻头也有着建设性的意义。

关键词：深孔钻；钻头寿命；磨损；加工参数；刃磨角度

前言

在金属切削加工中，钻削工作量约占全部切削加工的35%，每年全世界大约有几千万吨切削是由钻头来切除的，在很多机械厂里，钻削加工已成为关键工序。由此可见钻削加工在机械加工中占有十分重要的作用。

1.影响深孔钻钻头寿命的原因和主要形式

1.1后刀面磨损

钻头的磨损主要在后刀面上，钻削时大量的切削力和钻削热集中在刀刃上，后刀面和切削、被加工孔壁之间产生强烈摩擦，使后面近切削刃的地方磨出了整片沟痕。切屑碎末夹在钻头后隙面上，使主刀面很快磨损，以至主切削刃崩刃。后刀面磨损后，实际参加钻削的后角变小，使切削温度上升、径向力增加，容易引起振动和降低钻孔质量。

1.2前刀面磨损

钻孔时前刀面上承受着较大的切削力，大量的切削被主刀刃在前刀面切起。随着钻削温度的升高，在前刀面靠近主切削刃的部位会产生形似月牙洼的磨损。当转速加快或走刀量较大时，磨损值会逐渐增大，刀刃上粘附着的切屑瘤、切屑与前刀面产生的摩擦系数较大时，磨损更加明显。

1.3横刃磨损

横刃是两后刀面的交线，横刃的切削条件及差，有很大的的负前角，在加工时横刃所起的作用是挤压、刮削，而不是切削，造成很大的轴向力和扭矩。钻孔时横刃首先和工件接触，如果刃口平直、定心不好，加之钻头刚性不好，容易纵向弯曲，且横刃比较容易磨损，磨圆、磨钝，直到钻心损坏。

1.4外缘转角磨损

钻头的磨损以外缘转角处较重。转角处是外刃和棱边的交界点，此处的切削速度最高，摩擦剧烈，同时转角处刀尖薄弱，强度较低、散热条件差、切削金属多，所以往往在切削刃与棱刃处的后隙面上磨损量最大，有时整个转角处都会磨掉，限制了生产力的提高。

2.提高深孔钻钻头寿命的方法

2.1选择合理的加工参数

钻削加工主要的加工参数有转速，切削速度，进给量，切削余量，当用较低的切削速度钻孔，磨损快。但是当钻头切削时超过一定的切削速度后，钻尖温度会超过钻头本身的相变温度，钻头各切削刃的硬度大大降低，从而加剧磨损。因此应当选择合理的切削速度。切削用量方面，进给量过小影响生产效率，进给量过大时则切削抗力加重，会加速钻头的磨损。如果切削用量过大可以采用分级进给以便断屑的及时排出。我车间在加工缸体上的斜油路使用的就是φ5的深孔钻，其长径比大于12。在日常生产中，通过实践发现：当转速不变进给量是160mm/min时，钻头的平均寿命是150件（即150件活更换一次钻头），当进给量为140mm/min时，钻头的平均寿命是200件，钻头寿命提高了约1/3。由此可见在不影响生产节拍的情况下可以适当的减少进给量以增加钻头的寿命。

2.2改革钻头切削角度

通过钻头的修磨和改革，选用合适的切削角度，可以改善切削性能和降低钻头的磨损。

2.2.1改变各点的主偏角。适当改进刃偏角，有利于散热，使切削厚度向钻芯逐渐增大，可降低切削力。在进行深孔加工时，随着加工深度的增加，切屑的排除逐渐恶化，切削阻力也随之增大，为此如何使切屑顺利的排出就是进行深孔加工的难点，解决这个难点的办法是磨削钻沟内表面，如图一所示，把钻尖的根部做成圆弧面，有助于冷却液的浸透和断屑的及时顺利的排出。

图1

2.2.2修磨横刃。可以减轻阻力，改变横刃处的恶劣状态，增加钻尖强度。常有的方法有：磨除横刃、磨短横刃、修磨前角、综合修磨。

2.3钻削时识别磨损

操作中要及时识别磨损，加工过程中一有磨损迹象就能立即判断和发现钻头已经磨损，不要等到停机或直至一批工件钻孔完成后才发现，以免影响钻孔质量和钻头寿命。如钻削时发现：

（1）排削不顺利，切削的形状和颜色发生反常的变化

（2）切削力突然增大，机床因超负荷而发生低沉的声音，产生钻头停止转动的“闷钻”现象。

（3）以加工孔发生变化，如孔径变小、位置度出现偏差。

（4）主轴和钻头窜动、摆差明显增加，产生切削颤抖、振动。

如果在加工时发现以上情况，应当及时的查找原因，必要时更换钻头。

2.4提高钻头刃磨质量

钻头制造中的刃磨和使用中的重磨是沿后刀面进行的。对其要求是：

（1）应磨出符合要求的顶角，形成的主切削刃后角应该是内大外小，与沿主切削刃前角的变化相适应，以便保持楔角变化不大，保证切削刃的强度。

（2）形成符合要求的横刃斜角和横刃前角、后角。

（3）保证形成的两主切削刃相对于轴线的对称性。

2.5使用冷却润滑液

采用切削液可降低钻削区域内的切削温度，减少切削力和工件变形，冷却液能极快地渗透到切削区，在金属表面产生粘附，形成一层耐高温的润滑膜，带走大量钻削热，并浸入金属的细微裂纹中，促使裂纹扩大，便于钻头冷却、润滑、清洗及更好的钻削，有效地减少钻头磨损，延长钻头的使用寿命，尤其在深孔的加工中切削液的使用更加重要。

3.结束语

进行深孔加工时，应根据工件的材质及钻孔深度，实际的生产情况，如前所述从加工参数，钻头的角度，刃磨质量，冷却润滑等方面进行摸索，选择适合于被加工材料的加工方法和钻头，用来满足越来越严格的加工要求。

参考文献：

[1]任兆应.机械加工中钻头磨损的一些问题.机械工人报，1999.

[2]黄观尧.机械制造工艺基础.天津大学出版社，1999