浅谈标准群钻的刃磨方法

浅谈标准群钻的刃磨方法
钻孔时,一般多采用标准麻花钻。

由于钻头本身存在许多缺陷,而且是在半封闭的状态下进行切削的,转速高、切削量大、排屑又很困难,所以孔的加工精度低,尺寸精度达到IT11～IT10,表面粗糙度达到Ra50～Ra12.5。

因此标准麻花钻只能用于加工要求不高或作为孔的粗加工。

对于精度要求高的孔的加工,必须对钻头进行改良,用标准麻花钻修磨标准群钻是一种简易可行的方法。

一、问题的提出
2000年9月至11月期间,笔者负责技术学院99级机电专业的钳工中级实训教学工作。

按教学要求,必须使学生掌握一定的钻孔技术,包括钻孔基本操作和标准麻花钻的刃磨等。

要求学生掌握一般的刃磨方法如:顶角、后角及横刃的刃磨;按图样要求用自己修磨的钻头完成钻孔作业。

课题结束后,收集学生工件进行检测、评分,发现钻孔工件普遍存在以下几个问题:一是孔径大于规定尺寸;二是孔壁粗糙,有撕痕现象;三是孔位偏移;四是孔形不圆,呈多角形等。

类似这些问题在以往钳工实训教学、集团公司钳工技能大赛等各种场合也经常出现,但我们一直没有想到彻底解决问题的方法。

二、钻孔精度低的原因分析
发现问题后,笔者对钻孔课题进行了总结分析,通过查找相关资料,向有经验的教师请教,并且修磨麻花钻试钻孔,发现影响钻孔精度的因素较多,如钻床精度、划线定位、工件装夹、钻头的刃磨、切削用量的选择及切削液的选用等。

通过比较分析,初步确定造成钻孔精度低的主要因素是标准麻花钻的刃磨问题。

在教学中对标准麻花钻的缺陷认识不足,修磨方法过于简单。

标准麻花钻在实际生产中应用十分广泛,但也有一些缺陷;如横刃较长,定心作用不良,容易使孔钻偏斜;主切削刃上各点的前角大小不一样,靠近横刃处前角为负值,钻头的棱边较宽、副后角为0º,产生严重的挤刮和磨擦;主切削刃全宽参加切削,使切屑卷曲成螺旋卷,排屑困难、摩擦严重使孔壁粗糙等。

针对标准麻花钻存在各种缺陷,必须对钻头进行修磨:修磨横刃(长度为原来的1/3～1/5)、修磨主切削刃、修磨前刀面、修磨分屑槽等。

修磨后钻孔质量有一定的改善:孔壁无明显撕痕、孔形无多角形现象、孔位偏移现象减少等;但孔径仍然大于规定尺寸,表面粗糙度只达到Ra12.5,钻孔精度仍然较低。

面对这一问题,继续对修磨过的标准麻花钻进行理论分析,发现修磨后的麻花钻还存在一些缺陷:横刃还较长,横刃前角负值仍然较大:修磨后的横刃长度为原来的1/3～1/5,内刃前角为-15º左右。

因此在切削过程中挤刮状态还较严重,定心作用不理想,钻头容易产生振动。

经过多方面的实践学习后,最后确定解决以上问题最好的方法是用标准麻花钻来修磨标准群钻,下面主要介绍标准群钻的刃磨方法。

三、标准群钻的刃磨方法
1. 标准群钻切削部分的结构特点及主要参数选用
(1)结构特点与几何参数(图1):由图可见把主切削刃分为七段,即外直刃、圆弧刃和内直刃各两段和很窄的横刃;并形成三个尖:钻心尖和两个圆弧刃尖。

(2)标准群钻刃磨参数选用(表1):刃磨参数共有14个,其中7个长度参数和7个角度参数。

2. 标准群钻刃磨方法
(1)砂轮的选用与修整。

砂轮型号一般选用粒度为46～60、硬度为中软级(K、L)的氧化铝砂轮为宜;用砂轮整形器修平砂轮外圆与侧面;修整砂轮圆角,圆角半径不得大于参数表中标出的圆弧半径(R)。

(2)磨外直刃。

①手拿钻头,使钻头轴心线与砂轮圆柱母线在水平面内的夹角等于钻头外刃锋角的一半, 被刃磨部分的主切削刃处于水平位置。

(图2a) ②刃磨动作:,将主切削刃在略高于砂轮水平中心平面处先接触砂轮(图2b)。

右手缓慢地使钻头绕轴线由下向上转动,同时施加适当的刃磨压力,这样可使整个后面都磨到。

左手配合右手作缓慢的同步下压运动,刃磨压力逐渐加大,便于磨出后角(α),其下压的速度与幅度随要求的后角而定。

两手配合要稳定、协调。

按此不断反复,两后面经常轮换,达到刃磨要求。

③钻头刃磨压力不宜过大,并要经常浸水冷却,防止过热退火。

(3)磨月牙槽。

①手拿钻头,使钻头主切削刃处于基本水平,钻头轴心线在水平面内与砂轮侧面的夹角为55º～60º,钻尾下摆的角度根据圆弧后角αR 的大小而定,约为15º左右(图3)。

②刃磨时,施加一定的压力平稳送进,磨出圆弧刃并保证圆弧半径(R)和外刃长度(l)。

如果砂轮圆角小于要求的圆弧半径值,则钻头还应在水平面内作微小的摆动,以得到表中的R值。

③钻头千万不可在垂直平面内上下摆动或绕钻轴转动,否则横刃变成S形,横刃斜角变小,圆弧形状也不易控制对称。

④对圆弧和钻尖的对称性要求较严,在翻转180º磨另一边的后面时,应特别小心。

在钻头的后刀面磨出月牙槽后,把主切削刃分成三段(外刃、内刃和圆弧刃)。

由于磨出圆弧刃,增大靠近钻心处的前角,减少挤刮现象,同时有利于分屑、断屑和排屑。

钻孔时圆弧刃在孔底上切削出一道圆环筋,能稳定钻头的方向,加强定心作
用。

磨出月牙槽还降低了钻尖的高度,这样可以把横刃磨得较锋利,且不置影响钻尖强度。

(4)修磨横刃。

①手拿钻头,使钻头轴线在水平面内与砂轮侧面左倾约15º夹角,垂直平面内与刃磨点的砂轮半径方向约成55º下摆角(图4)。

②刃磨时,钻头上的磨削点逐渐由外刃背向钻心移动,保证内刃斜角(τ)和内刃前角(γτ )。

磨削量由大到小,磨至钻心时压力要轻,防止刃口退火。

③钻心不要磨得过薄,两个内刃斜角大小应一致,并且小心不要碰坏外直刃和圆弧刃。

横刃磨短为原来的1/7～1/5,使内刃前角增大,改善定心作用,提高切削能力。

(5)磨外直刃上的分屑槽(图5)。

①手拿钻头,目测两外直刃,如两外直刃有高有低,选定较高的一刃使砂轮侧面与其垂直,并对准外直刃的中间。

②开始刃磨,钻头接触砂轮,均匀施加一定的压力,同时在垂直面内摆动钻尾,磨出分屑槽和分屑槽后角,保证槽距(l1)、槽宽(l2)和槽深(C)。

在外刃上磨出凹形分屑槽,有利于排屑,减少摩擦力。

四、效果
用标准群钻钻孔成功解决了钻孔精度低的问题。

标准群钻钻孔定心作用好、孔不易钻偏;加工表面粗糙度可达到Ra3.2;轴向力与扭矩显著降低;钻头寿命可提高三倍以上。

掌握此项技术后,很快便将其运用起来,专门在高级钳工实训教学计划中增添了群钻刃磨这一课题。

使学生学到了一门实用技术,有些学生毕业后还利用该技术在工作单位解决了一些实际问题,得到单位领导的认可。