钻孔中产生的问题

群钻的各种钻型

基本型群钻在钻通用结构钢材料时，获得了良好的切削性能。但是加工材料日益多样化，各类材料的加工性千差万别，加工零件的结构形状、工艺条件也有着很大的变化。工件材料变了，孔的要求变了，促使钻型也必须跟着变，要有灵活性。要正确分析和估计客观情况，并采取有效的措施。本章将着重分析和总结各种情况下的钻孔经验和初步规律。

第一节钻孔中产生的问题

钻孔中遇到的问题很多，下面从加工材料和工艺条件两个方面列举些实例，说明用普通麻花钻钻孔时所暴露出来的问题。

一、加工材料不同所产生的问题

(1)钻强度大、硬度高的钢材时(如各种高强度合金钢、淬火钢等)，负荷大，钻不动，勉强钻下去，钻头很快磨钝、烧坏。

(2)钻高锰钢及奥氏体不锈钢时，产生严重的加工硬化现象，越钻越硬，钻头磨损很快，产生毛刺很严重。

(3)在钻床上钻钢时(如低碳钢、不锈钢)，切屑长而不断，象两条长蛇一样盘旋而出，缠绕在主轴上，乱甩伤人，很不安全，而且切削液加不进去。在自动机床上这一问题更为突出。

(4)钻铸铁时，切屑成碎末，像研磨剂一样，高速切削时常把钻头两外缘转角磨损掉。

(5)钻紫铜时孔形常不圆，钻软紫铜也不易断屑，有时钻头被咬在孔内。

(6)钻黄铜等材料经常产生“扎刀”现象，轻则把孔拉伤，重则使钻头扭断。

(7)钻铝合金孔壁不光，切屑不易排出，尤其在钻深孔时切屑常挤死在钻沟里。

(8)钻层压塑料(如夹布胶木、夹纸胶木、玻璃丝夹布胶木等)，时常发生孔入口处有毛刺、中间分层、表面变色出黄边、出口处脱皮现象。

(9)钻有机玻璃时，孔不光亮，发暗(乌)，本来是透明净亮的，钻完孔后，孔壁变成乳白色了，更严重时孔壁烧伤，和产生“银斑”状裂纹。

(10)钻橡皮时，孔收缩量很大，易成锥形、上大下小，孔壁毛糙。

二、工艺条件不同产生的问题

(1)钻薄板孔，有时工件不便于压紧，人们多采用手扶，但当钻头刚要钻出工件时，手就扶不住工件了，发生抖动，很容易出工伤事故。另外，孔易产生多角形、毛刺和变形。

(2)钻深孔时，切屑难排出，常常要在中途多次退出钻头才能钻完一孔，人们称之为“啄木鸟式”的钻削方式；钻直径大的孔(如在钢上钻直径大于35毫米的孔)，直接用普通麻花钻钻出就比较困难，负荷大，钻头和机床都承受不了，常发生“闷车”，此时要先钻出小孔，再用大钻头扩孔。如果，硬要一次钻出，进给量必定选得很小，这样生产效率就很低。

(3)当工件上已有毛坯孔再扩孔时，由于加工余量不均匀，表面有硬皮，因此钻头常会歪斜，刃口也容易崩坏。

(4)在倾斜表面或曲面上钻孔时，钻头往往定不住中心，发生偏斜，常不得不先将工件表面锪平，然后才能钻孔。

(5)由于小量生产的需要，为了节省非标准尺寸的专用铰刀，希望用钻头钻出精孔。这也是我们常遇到的难题。

(6)小量生产采用划线钻孔时，钻头不易找正，当孔窝划得浅时，孔偏不容易发现；划深时，看出孔偏再找正也就费劲了。

(7)用钻头进行扩孔，也容易产生“扎刀”；有时孔壁出现大螺旋沟，甚至用铰刀铰孔后也不能除掉。

(8)用钻头锪倒角，容易发生抖动，出现多角形，或产生严重的毛刺。

第二节工件材料的钻削加工性

一、概述

在钻头与工件的矛盾统一体中，一般来说，钻头是矛盾的主要方面，但也常常会发生转化。因此研究钻孔过程，既要研究刀具一方，又要研究矛盾的另一方――工件材料。在这里，着重需要研究的是工件材料的钻削加工性。

工件材料的钻削加工性(或称可钻削性)是指材料由毛坯通过钻削过程，得到所要求孔形难易程度的工艺特性。

显然，钻削加工性是一个综合性指标。这是由于钻孔中的各种问题：生产效率、切削力、耐用度、加工质量等交织综合在一起，切屑变形与摩擦运动决定着钻削力和切削热；钻削热影响着钻削温度和冷硬层；而积屑瘤与钻削温度密切相关；积屑瘤、振动和切屑的挤刮则限制着表面光洁度的提高；孔要求越精越光，则又限制着钻头耐用度和生产效率的提高，……。还应指出，由于各种材料在钻孔中的具体要求不同，其钻削加工性的指标也不同。

影响材料钻削加工性的因素很多，有物理一力学性能、化学成分、材料制造和热处理方法等。化学成分和材料制造状态如金相组织是决定物理一力学性能的根据，然而直接起作用的却还是物理一力学性能，它包括强度(或硬度)、塑性(或韧性)、导热率和线膨胀系数以及弹性系数等，这些因素直接影响到钻孔效率的高低。

二、钻削加工性分级指标

材料的钻削加工性，可以采用一种分级的方法进行粗略地判定。即按主要物理一力学性能指标的大小，分成11级，如表5―1。表中针对钻孔(特别是用高速钢麻花钻钻孔)的特殊性，选定材料的硬度HB(或强度σb)、伸长率σ(或冲击值αk)、导热系数九和弹性系数四(或线膨胀系数Ⅸ)作为评定钻削加工性的指标。

当材料类型一定(如钢、铸铁或铜合金)时，硬度愈高，则强度愈大，有一定对应关系，不论是硬度高还是强度大，都能使切削负荷大，因此，可用硬度或强度极限或两者中的高等级作为评定指标之一。另外需要指出，用硬质合金车刀加工σb=100公斤力／毫米2的钢材属于较易切削的等级，而当改用高速钢麻花钻钻时则应属于较难钻削的等级了。同样，当材料类型一定时，其塑性伸长率σ和韧性(冲击值αk)相互间也有一定关系。通常，伸长率σ大时，冲击值αk也高。两者在物理意义上虽有不同：塑性表征材料所能允许的塑性变形程度；韧性则表示材料所能承受的冲击能量(如切削功率)，但它们都相近似地影响到钻削过程。σ或αk值愈大，则切屑愈难折断，切削负荷(钻削力和钻削功率消耗)愈大。因此，可用σ或αk或两者中的高等级作为评定指标之一。

还应注意的是，钻削加工性的第Ⅱ项指标，以中等塑性(或韧性)的加工性为好。塑性(或韧性)过低、过高，则可钻削性均变坏。材料脆性很大时，则切屑崩碎甚至碎成粉末，对排屑和散热均不利，切削力和热将集中在刃口上，导致耐用度降低。弹性系数E和线膨胀系数α，对孔加工来说，常起到较大的作用，例如孔径的弹性回复和热胀冷缩，直接影响到孔壁与钻头的摩擦、磨损和孔径扩张量。同样，也用E或α或两者中的高等级作为第四个评定指标。由上可见，这四个评定指标在表示钻削过程的矛盾特点时，各有侧重，即：Ⅰ――负荷，Ⅱ――切屑(断屑、粘刀和表面硬化)，Ⅲ――温度，Ⅳ――变(收缩)。

三、常用材料的可钻削性分级

钻孔中经常遇到的各类材料，包括铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、有色金属、非金属材料等，其主要物理―力学性能及可钻削性分级列于表5-2、5-3。每种材料可钻削性分级的代号表示为：