趙海俊

昌樂縣高級(jí)技工學(xué)校 山東濰坊 262400

1 序言

孔加工是機(jī)械加工領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要技術(shù)，俗語(yǔ)說的“車工怕車桿，鉗工怕打眼”就充分說明鉗工鉆孔是一項(xiàng)比較難掌握的技術(shù)，可是由于在機(jī)械加工領(lǐng)域鉆孔占比很大，大約能占到機(jī)械加工工作量的1/3，所以熟練掌握鉆孔技術(shù)是每個(gè)鉗工的必修課。當(dāng)前鉆孔工作都利用麻花鉆進(jìn)行，麻花鉆誕生至今已有百余年的歷史，目前仍然是應(yīng)用最廣泛的孔加工刀具，消耗量十分驚人。利用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆進(jìn)行鉆孔時(shí)，鉆頭易磨鈍，鉆頭的切削部分需要經(jīng)常刃磨。鉆頭刃磨質(zhì)量的好壞，對(duì)鉆削質(zhì)量、生產(chǎn)效率及鉆頭的壽命都有很大的影響，也可以說鉆孔的質(zhì)量和效率主要取決于鉆頭的刃磨質(zhì)量。雖然可以采用先進(jìn)的鉆頭刃磨設(shè)備對(duì)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆進(jìn)行刃磨，但在單件、小批量生產(chǎn)中主要的刃磨方式還是手工刃磨。因此鉆頭刃磨結(jié)束后，必須進(jìn)行檢查。檢查前對(duì)手工刃磨標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭的檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)必須做到心中有數(shù)，要明確識(shí)別什么樣的標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆為合格，什么樣的麻花鉆有缺陷需要重磨[1-3]。

2 手工刃磨標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭的基本要求

現(xiàn)有教材及相關(guān)資料對(duì)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的刃磨要求主要有：①頂角、后角的大小要與工件材料的性質(zhì)相適應(yīng)，一般頂角為118°±2°、外緣處的后角為10°～14°。②橫刃斜角為50°～55°。③兩主切削刃長(zhǎng)度以及和鉆頭軸心線組成的兩個(gè)頂角要相等。④兩個(gè)主后面要刃磨光滑。

3 常規(guī)手工刃磨標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭的檢測(cè)方法及問題分析

可以看出以上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆刃磨后的要求只有不足百字，僅對(duì)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆刃磨要求提出了一個(gè)綱領(lǐng)性文件，既不具體，也不具有可操作性。通過多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說，真正掌握其要求是很難的。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆看起來(lái)結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，但其構(gòu)成面均為螺旋面，只對(duì)后刀面進(jìn)行刃磨，卻要保證各角度及參數(shù)均合格，實(shí)屬不易，可以說是牽一發(fā)而動(dòng)全身。特別是在初期練習(xí)時(shí)，即使浪費(fèi)大量的鉆頭也不一定能取得好成果。究其主要原因是教材對(duì)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆刃磨后的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)過于籠統(tǒng)，操作人員不能靈活掌握，不得要領(lǐng)。

另外，除了現(xiàn)代化和專業(yè)性很強(qiáng)的企業(yè)有專用的測(cè)量?jī)x器對(duì)鉆頭的幾何參數(shù)進(jìn)行測(cè)量外，實(shí)際生產(chǎn)中，鉗工對(duì)鉆頭手工刃磨后的檢查，一般采用角度樣板、鋼直尺等簡(jiǎn)單測(cè)量工具進(jìn)行檢查[4]，這些量具的精度較低。此外，標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭切削部分的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，各測(cè)量要素要么不共面（如兩主切削刃及其組成的頂角），要么是曲面（如前面、后面），造成其切削部分幾何參數(shù)的測(cè)量難度大、準(zhǔn)確性差，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效果不佳，因此在手工刃磨過程中最常用的方法還是目測(cè)。

當(dāng)前各種教材和資料對(duì)常規(guī)檢測(cè)方法的描述一般是把鉆頭切削部分向上豎立，兩眼平視，但由于兩主切削刃一前一后會(huì)產(chǎn)生視覺差，往往感到左刃（前刃）高而右刃（后刃）低，所以要旋轉(zhuǎn)180°后反復(fù)觀察，如果結(jié)果一樣，就說明對(duì)稱了。鉆頭外緣處的后角要求，可以通過對(duì)外緣處靠近刃口部分的后刀面的傾斜情況直接目測(cè)。近中心處的后角要求，則通過控制橫刃斜角的合理數(shù)值來(lái)保證。

對(duì)于上述描述初看起來(lái)很容易操作，但仔細(xì)分析一下，就會(huì)發(fā)現(xiàn)以下問題。

1）通過目測(cè)兩主切削刃的視覺差，雖然很容易感到左刃（前刃）高而右刃（后刃）低，但是鉆孔時(shí)孔徑公差一般要求≤0.10mm，即兩主切削刃的對(duì)稱度應(yīng)控制在0.05mm以內(nèi)，這么高的公差要求僅通過這種沒有參照物的簡(jiǎn)單觀察很難實(shí)現(xiàn)。

2）前述方法只是表述“鉆頭外緣處的后角要求，可以通過對(duì)外緣處靠近刃口部分的后刀面的傾斜情況直接目測(cè)”，沒有講清楚傾斜方向和角度，如果方向錯(cuò)誤就會(huì)出現(xiàn)后角為負(fù)的情況。

3）前述方法只是表述“近中心處的后角要求，可以通過控制橫刃斜角的合理數(shù)值來(lái)保證”。盡管知道標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的橫刃斜角約為50°～55°，但是橫刃斜角是主切削刃與橫刃在垂直于鉆頭軸線的平面上投影的夾角，不宜測(cè)量。另外，麻花鉆后刀面磨出后，橫刃斜角自然形成，橫刃斜角的大小與后角大小互相牽制、互相影響，當(dāng)后角增大時(shí)，橫刃斜角要減小，且橫刃長(zhǎng)度增加。但前述方法沒有說明在目測(cè)檢查時(shí)，橫刃斜角與后角具體什么狀態(tài)是合格的，不具備可操作性。

4 手工刃磨標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭的創(chuàng)新檢測(cè)方法

通過上述分析，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的檢測(cè)方法不具體，操作性不強(qiáng)。實(shí)際上在使用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆進(jìn)行鉆孔時(shí)，首先是能順利地鉆出孔，才是滿足對(duì)孔的各項(xiàng)技術(shù)要求。也就是說鉆頭刃磨后首要問題是要“能鉆孔”，即“能用”，然后還要確?！般@出合格的孔”，即“好用”，另外還要使刃磨后的鉆頭壽命長(zhǎng)、鉆孔省力。下面從“能用”和“好用”兩個(gè)方面對(duì)標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的刃磨后的檢測(cè)方法進(jìn)行 創(chuàng)新。

4.1 標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆刃磨后“能用”的創(chuàng)新檢測(cè)方法

金屬切削刀具在切削加工時(shí)必須要有后角才能使切削刃不斷進(jìn)入切削，從而完成切削加工。如果刀具刃磨后出現(xiàn)零后角或者是負(fù)后角，則后刀面只能對(duì)過渡表面進(jìn)行擠刮，使切削很難進(jìn)行，因此對(duì)刃磨后的鉆頭最基本的要求就是要有后角。要想手工刃磨標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭后滿足“能用”（有后角）的基本要求，目測(cè)時(shí)就要注意，把鉆頭切削部分向上豎立，兩眼平視后刀面，使后刀面上同一半徑尺寸上的點(diǎn)都低于切削刃。主切削刃上最外緣處點(diǎn)F一定要比后刀面最外緣同半徑的所有點(diǎn)（即線FE上所有點(diǎn)）都高，如圖1所示。同樣，主切削刃上的點(diǎn)B、D也一定要高于后刀面上同半徑的所有點(diǎn)（即虛線BA、DC上所有點(diǎn)）。在練習(xí)初期可以用筆劃輔助線的方式使各點(diǎn)更清晰。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆后角的檢測(cè)

4.2 頂角118°±2°的創(chuàng)新檢測(cè)方法

麻花鉆的頂角一般是118°±2°，如果角度不對(duì)，還會(huì)影響鉆頭主切削刃的形狀和橫刃斜角。但這個(gè)角度是由兩主切削刃在空間交錯(cuò)形成的，通過目測(cè)不易看準(zhǔn)其具體數(shù)值。我們可以把它當(dāng)作120°來(lái)看待，利用日常生活中常用的量具——30°、60°、90°三角板中的60°角，來(lái)輔助檢測(cè)就比較容易。開始時(shí)可以找一個(gè)平面，使鉆頭軸線垂直于此平面，借助三角板進(jìn)行檢測(cè)，如圖2所示。這樣既能測(cè)量角度又能檢測(cè)兩個(gè)角度是否一致。長(zhǎng)此以往頂角的目測(cè)一般就會(huì)比較準(zhǔn)確。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頂角的檢測(cè)

4.3 兩主切削刃長(zhǎng)度以及和鉆頭軸心線組成的兩個(gè)頂角相等的創(chuàng)新檢測(cè)方法

造成孔徑超差的主要因素是鉆頭刃磨后兩主切削刃及和鉆頭軸心線組成的兩個(gè)頂角不相等、不對(duì)稱。創(chuàng)新檢查兩主切削刃等高等長(zhǎng)及和鉆頭軸心線組成的兩個(gè)頂角相等的方法，主要針對(duì)常規(guī)方法沒有參照點(diǎn)的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，即找一個(gè)參照物的比較法（區(qū)別于以前的樣板比較法，因?yàn)闃影逵泻芏嗑窒扌院筒蛔悖?。具體方法為兩眼（或單眼）前視，看豎立在眼前的鉆頭，鉆頭兩主切削刃左右對(duì)稱放置，向前找前邊的參照物亮邊（參照物亮邊盡量與視線垂直），把鉆頭（兩主切削刃與兩棱刃分別相交的兩交點(diǎn)為外尖）外尖與前方參考點(diǎn)對(duì)齊（重合），即眼睛、外尖和參考點(diǎn)形成三點(diǎn)一線，如圖3所示。再把鉆頭按軸心線轉(zhuǎn)180°，觀察鉆頭兩外尖是否仍與參考點(diǎn)重合，以此判斷兩刃的高矮，按原軸心轉(zhuǎn)幾個(gè)180°后，兩外尖始終與前方參考點(diǎn)重合，那么此鉆頭的兩主切削刃一定對(duì)稱相等[5]。用這個(gè)方法判斷后，最終成功的概率比傳統(tǒng)方法提高超過1/3。這種方法也得到了很多車工、鉗工同仁的一致認(rèn)同。

圖3 兩主切削刃長(zhǎng)度及兩個(gè)頂角相等的檢測(cè)

4.4 后角10°～14°和橫刃斜角50°～55°的創(chuàng)新檢測(cè)方法

如上所述，橫刃斜角的大小與后角大小是關(guān)聯(lián)的，當(dāng)麻花鉆后刀面磨出后，橫刃斜角自然形成。當(dāng)后角增大時(shí)，橫刃斜角要減小，且橫刃長(zhǎng)度增加。橫刃斜角是主切削刃與橫刃在垂直于鉆頭軸線的平面上投影的夾角，通過多次實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，鉆頭刃磨完成后將鉆頭軸線平行放置于眼前，觀察橫刃情況，如果橫刃平行于主切削刃上最外緣處點(diǎn)F與最后一點(diǎn)E的連線EF，則后角與橫刃斜角是合適的，如圖4所示。練習(xí)時(shí)為了方便初學(xué)者理解和觀察，可采用在后刀面上劃輔助線的方法。

圖4 后角及橫刃斜角的檢測(cè)

5 結(jié)束語(yǔ)

通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，只要掌握了手工刃磨標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭的創(chuàng)新檢測(cè)方法和技巧以后，刃磨出一個(gè)合格的標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆并不難。做到對(duì)麻花鉆的“好”與“壞”有一個(gè)明確地識(shí)別，明白什么樣的標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆是合格的，什么樣的麻花鉆是有刃磨缺陷的，對(duì)刃磨標(biāo)準(zhǔn)做到心中有數(shù)，就能使手工刃磨標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭的檢測(cè)更直觀、效率更高、更易于掌握。采用這種創(chuàng)新檢測(cè)方法后，通過對(duì)比學(xué)生采用傳統(tǒng)方法和創(chuàng)新方法后發(fā)現(xiàn)，采用創(chuàng)新方法在刃磨標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆時(shí)，效率提高了近1/2，沒有任何經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生的練習(xí)時(shí)間縮短了1/3。這種方法極大地提高了標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭的刃磨質(zhì)量，而且很好地保證了鉆孔的質(zhì)量和效率。

20221116