李磊
（核工业二一六大队，新疆 乌鲁木齐 830011）
【摘要】麻花钻对于机械加工来说，是一种常用的钻孔工具。其结构简单，操作方便，是机械加工方面不可或缺的工具之一。钻孔加工是生产过程中一个最基本的工序，也是保质保量完成生产加工任务的基础。全面了解钻头的结构特点和钻削原理，掌握好刃磨的方法和技巧，通过对钻头刃口的修磨和强化来改善钻削加工条件，从而保证产品质量并大大提高工作效率。
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关键词 钻头；刃口；修磨；强化
1 钻头的工作原理和特点
钻头的钻削加工是指钻头和工件的一种相互接触运动，由于这种运动连续进行，形象的说就是把工件上多余的材料一层层的“切”下来，简称钻削。钻头在工作过程中分为主运动和辅助运动。主运动是一种回转运动，即切削时钻头的旋转。辅助运动是一种直线运动，使新的金属不断投入切削以便完成整个钻孔加工。
麻花钻分为直柄、莫氏锥柄两种。一般直柄麻花钻直径在13mm以下，莫氏锥柄的麻花钻直径在13mm以上。麻花钻通常由柄部、颈部、工作部分组成，其中工作部分又由导向部分、切削部分组成。如（图1钻头的构造）
（1）柄部——是用来装夹和传递动力的。一般情况下，直径小于Φ13毫米的钻头将其制成直柄，而直柄钻头没有明显的颈部，而将钻头的直径、商标等直接刻在柄部。直径大于Φ13毫米的钻头一般制成锥柄，按钻头直径的大小制成莫氏1、2、3、4、5等锥度，其号数越大柄部的尺寸也就越大。
（2）颈部——颈部是柄部和工作部分的连接部分，也是为磨削钻头时供砂轮退刀用的，钻头本身的直径、材料和商标等也刻印在颈部。
（3）工作部分——工作部分分为导向和切削两部分。导向部分有两条对称的螺旋槽，作用是形成切削刃及容纳和排除切屑，便于切削液的输入。导向部分有两条棱带， 它的直径略有倒锥，每100mm长度内，直径向柄部减小0.05-0.10mm，这样既可以引导钻头切削时的方向，又可以减少钻头与孔壁的磨擦。切削部分是钻头的关键部分，麻花钻由六个刀面、五条刃组成：包括两个前刀面、两个后刀面、两个副后刀面，两条主切削刃、两条副切削刃、一条横刃，即“一尖三刃”。
2 钻头的刃磨技巧
钻头的刃磨是钻削加工过程中最难的一个步骤，也是直接影响钻削效率和质量的最关键所在。钻头的刃磨有着严格的技术要求，切记不要着急刃磨钻头，首先要观察钻头刃口的磨损情况，计划好需要磨哪一部分，磨多少，怎样磨以及刃磨的先后顺序都要做到心知肚明。如（图2麻花钻的刃磨角度）
刃磨钻头主要掌握几个实用技巧：
（1）刃口要与砂轮面摆平。这是确定钻头和砂轮位置的第一步，磨钻头前，先要将钻头的主切削刃与砂轮面放置在一个水平面上，保证刃口接触砂轮面时，整个刃都要磨到，位置摆好再慢慢往砂轮面上靠。
（2）钻头轴线要与砂轮面斜出60°的角度。这个角度就是钻头的锋角，即钻头轴心线与砂轮表面之间的位置关系，这个角度一般比较能看得准。这里要注意钻头刃磨前相对的水平位置和角度位置，二者要统筹兼顾。
（3）由刃口往后磨后面。刃口接触砂轮后，要从主切削刃往后面磨，也就是从钻头的刃口先开始接触砂轮，而后沿着整个后刀面缓慢往下磨，这样便于散热和刃磨。钻头切入时可轻轻接触砂轮，先进行较少量的刃磨，并注意观察火花的均匀性，及时调整手上压力大小，还要注意钻头的及时冷却，不能磨过火，造成刃口变色。
（4）钻头的刃口要上下摆动，钻头尾部不能起翘。主切削刃在砂轮上要上下摆动，也就是握钻头前部的手要均匀地将钻头在砂轮面上上下摆动；而握柄部的手却不能摆动，还要防止后柄往上翘，即钻头的尾部不能高翘于砂轮水平中心线以上，否则会使刃口磨钝，无法切削。
（5）保证刃尖对轴线，两边对称慢慢修。一边刃口磨好后，再磨另一边刃口，必须保证刃口在钻头轴线的中间，两边刃口要对称。钻头切削刃的后角一般为10°-14°，后角大了，刃口锋利，切削省力适合铝、树脂、铸铁、黄铜等的切削，这样切削刃太薄，钻削时振动厉害，孔口呈三边或五边形，切屑呈针状，容易崩刃；后角小了适合对较硬的材料进行切削，钻削时轴向力很大，不易切入，切削力增加，钻头发热严重，甚至无法钻削。
（6）两刃磨好后，对直径大一些的钻头还要注意磨一下锋尖，修一修横刃。 钻头两刃磨好后，两刃锋尖处会有一个平面，影响钻头的中心定位，需要在刃后面倒一下角，把刃尖部的平面尽量磨小。方法是将钻头竖起，对准砂轮的角，在刃后面的根部，对着刃尖倒一个小槽，这也是钻头定中心和切削轻快的重要一点。
在机械行业钻削加工中，个人技术水平，操作的熟练程度以及个人的成熟经验都是保质高效的完成加工任务的必要条件，磨好钻头是其中最关键，最重要的环节。因此，是否全面熟练掌握磨好钻头的技巧是评判一个车工技术水平的重要标准。
3 钻头磨损部位
钻头的磨损主要发生在切削刃部分。钻头在钻削过程中，切削力主要集中在切削刃部分，其受到的转矩也最大，温度最高，横刃部分轴向力较为集中。
钻削速度过快和用力不均匀是钻头磨损的主要原因。钻头转角和主刀刃及横刃区有两个显著不同的磨损区，随着钻头速度的提高，这两个磨损区的特征差异及磨损带宽度之比也随之明显增大。
4 改善钻削加工途径
4.1 改进钻头的切削刃采用新型的刃磨方法
改进钻尖、横刃的几何形状。在生产现场对加工情况进行跟踪和掌握发现，在加工铸铁时，采用加大锋角的钻头钻削时，加工变得轻快平稳，声音和振动明显减小，孔的表面粗糙度得到提高。但随着钻头的锋角加大，钻头的磨损情况加剧。多次尝试后发现，在锋角为130°左右时加工最为平稳，加工数量和质量明显提高。在横刃处理时，采用大切除的形式铲磨横刃，缩短横刃的宽度，使钻心的横刃与主切削刃接近十字交叉，减少了钻削轴向力和转矩，提高了定心精度。
4.2 强化钻头刃口
利用含金刚石微粉的尼龙钝化轮，利用高速旋转，通过不同的角度对钻头的刃部进行刷式运动，靠柔性的接触，调整时间和空间的角度将刃口每一部分都加工到位。钝化后在钻头的切削刃口形成圆滑过渡。钝化后刀刃强度显著提高，切削时能经受较大的压力，增强了刀具稳定性，有效地延长了钻头的寿命。
实际工作中根据加工条件采用不同的涂层可提高钻头的表面硬度和氧化温度，降低摩擦系数，大幅提高钻头的使用寿命。其中TiN涂层对高速钢类钻头的使用性能有很大的提高，可有效地提高钻头硬度和表面粗糙度并降低摩擦。TiCN和TiALN这两种涂层广泛应用在硬质合金材料的钻头上。实践表明，通过刃口强化的钻头比未经强化处理的钻头使用寿命提高40%～50%。
5 结论
钻头作为孔加工刀具最基本、应用最广泛的工具之一，在机械加工中起到了非常重要的作用。随着科学技术的进步，数控刃磨设备不断发展，麻花钻的设计、制造水平较以往有了很大改进。经过对钻头刃口的修磨和强化，使其实用性更加广泛，极大的提高了生产效率和产品质量，并且延长了钻头使用寿命，降低了生产成本和劳动强度。
在实际钻削加工过程中，还应该加强学习和交流，改善加工工艺和保守的加工观念，采用先进的设备与技术，理论联系实际使机械加工提升到一个更高、更好的层次。
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［责任编辑：薛俊歌］