怎么避免小径深孔加工时钻头易断

怎么避免小径深孔加工时钻头易断

刘奇 ,张利好 ,周陈刚

中车株洲电力机车有限公司   湖南省株洲市  412000

【摘要】自2009年进入公司以来，加工注油孔折断麻花钻的质量问题一直困扰着我们，平均一个月要折断大约1支钻头。给操作者带来很大困扰，且需要花费大量时间去处理问题，既耽误生产的进程，又影响操作者工作的积极性。本文主要探讨在加工注油孔时,如何避免钻头折断现象的发生。

【关键词】小径深孔、麻花钻、刀具选用

【前言】随着改革开放的不断深入和国内铁路运输的飞跃发展，我公司制造的电力机车、城轨车辆需求越来越大，要求车轮生产能力随之急需提高，同时随着产能的增加，深孔折断麻花钻的车轮数量的风险也随之增加。折断钻头车轮如无法取出钻头，车轮即为报废，对公司造成财产损失，不符合公司目前降本增效的理念，同时员工需按一定数额进行赔偿，影响员工收入和工作积极性。现迫切需要寻找一个避免钻头被折断的加工工艺改进方法。

为避免钻头易断这一生产难题，本文将从工步改进及优化、刀具选择、切削要素的选择几个方面进行加工分析。对验证新方法过程中所遇到的问题和解决这些问题时所采取的措施，即加工方法和实施过程，通过实践证明这些方法是可行的。

一．注油孔位置特点

火车车轮是机车行走系统的关键部件,车轮的压装和退卸通过需要采用注油孔来辅助实现。注油孔也叫斜油孔，都知道机车或者城轨车轮的轮廓面是一个复杂的曲面轮廓，而注油孔就是在车轮外侧面精加工之后进行的孔加工，其中心线与车轮轴线是存在一定的角度，现有技术中，我们是用数显卧式铣镗床进行注油孔的加工钻削，且需要依靠专门的工装来实现。

二．车轮注油孔工艺进行结构分析

通过注油孔加工工艺不难看出，其中φ6㎜的孔细而长，难以加工。例如韶山型铸钢花轮芯车轮φ6㎜孔深度可达到260㎜左右，160KM机车车轮φ6㎜孔有105㎜深，往往在深孔钻削时易造成钻头折断或抱死。主要因素如下：

（1）钻头几何角度变化

钻头几何角度变化是造成钻头折断的主要原因,其中影响最大的是钻头钻刃顶角的变化,所谓钻刃顶角就是钻头两主切削刃之间夹角（如图一所示）。一般标准麻花钻的钻刃顶角为118°,当钻刃顶角大于118°时，两主切削刃为凹曲线, 当钻刃顶角小于118°时，两主切削刃为凸曲线,只有当钻刃顶角等于118°时两主切削刃为直线。但钻头直径越小, 钻刃顶角就越难控制，从而导致钻削力和扭矩的失衡，迫使钻头钻孔时走偏而使钻头折断。

（2）钻头径向跳动或偏摆量的变化

　　钻头的回转精度主要取决于钻头的装夹、钻夹头的制造精度和机床主轴的回转精度，钻头径向跳动或偏摆量过大，易使钻头折断。

　　（3）钻削轴向力和进给量的变化

　　钻头在镗床上进行钻削时，进给量过小，一般每转只0.001㎜左右。它完全靠操作者手感控制，因而进给量和轴向力均匀很难保证，稍有不慎就会导致轴向力和进给量的急剧变化，而使钻头折断。所以越小直径的钻头，进给量过大，都会使钻头折断。

　　（4）操作者和钻削材料的影响

　　因钻削时，操作者精力集中、精力分散也是造成钻头折断的原因之一，其次加工材料的影响也很大，尤其是韧性较强的材料，排屑困难易堵塞，也易使钻头折断。

　　（5)其他因素

a.由于钻头磨损过大，使钻头的几何角度发生变化，这时如果操作者强行钻入工件，易使钻头折断。

b.钻头没有正确定心，钻孔前的工件端面没有车平。

C.由于钻头伸出过长，产生了径向跳动，使钻头折断。

三．深孔加工方法改进

用普通麻花钻进行深孔钻削时存在以下不利因素：①钻头细长，刚性差，加工时容易弯曲和振动，难以保证孔的直线度；②普通麻花钻的横刃为负前角，钻削时横刃处于挤刮状态，易引起钻头振动；③切屑长，且排屑通道长而窄，断屑、排屑困难；④切削液不易进入切削区，钻头易磨损；⑤钻头螺旋角和主切削刃前角较小，切削刃不锋利，排屑不畅。为提高深孔加工质量和加工效率，我们采用抛物线钻头取代普通麻花钻进行深孔加工。加工实践表明，与普通麻花钻相比，抛物线钻头具有以下优点：①钻芯厚，刚性好，不易弯曲；②修磨后的横刃为正前角，减小了轴向力，切削轻快；③通过修磨横刃及齿背，改善了断屑作用；④钻头螺旋角较大，排屑流畅；⑤容屑空间大，冷却液容易到达钻尖，润滑冷却效果好；⑥工作寿命为普通麻花钻的3～4倍，刀具费用仅为使用麻花钻的2/3；⑦加工精度高，产品质量稳定，废品率降低。抛物线型钻头的排屑槽型为抛物线(如图二所示)，专门

用于连续钻削加工长径比达15:1的深孔。例如，直径为12.7㎜的抛物线型钻头可成功加工出孔深达190㎜的孔。由于具有较大的排屑空间，普通抛物线型钻头可将切削刃处的切屑快速排出，同时可容许更多的切削液进入切削区域，从而显著减少切削摩擦以及发生切屑焊死现象的可能性，此外还可减小加工时的功率消耗、扭矩载荷和切削冲击。所谓抛物线钻头的槽型曲线具有近似数学上的抛物线形状。和标准麻花钻的槽型有较大的区别，钻头槽型曲线具有拐点。

结束语：通过工步优化改进，适应了各类项目的注油孔顺利加工，使用抛物线型钻头，切削性能得到了进一步改善，缩短加工时间，提升了工作效率。但在使用方面，还是要求操作者在加工时，专注注意力，不能分神，手动分级进给，并用高压风枪清理孔内铁屑，用冷却液进行冷却和润滑，钻刃磨损了，要勤磨钻头。

学无止境，每年还是有产品报废，不合格品流出，希望我们能持续改进取得更高的技术水平，产品合格率100%是我们永恒的目标，也是我们为轨道交通事业奋斗终身的动力。

【参考文献】

1.《机械制造工艺学》郑修本.主编，机械工业出版社。

2.《实用机械加工工艺手册》（第4版）陈宏钧.主编 ，机械工业出版社。

。