鉆頭折斷的另類原因與解決方法

前言 　　

在鉆削過程中，鉆頭折斷的原因非常多，在陳宏鈞同志主編的《實用機械加工工藝手冊》（第3版）中已有很詳細的14種情況介紹。筆者在工作中又發現并總結了一些“新的鉆頭折斷的原因及解決辦法”，現介紹如下。
　　1 另類鉆頭折斷的原因分析與解決方法
　　1.1 鉆頭切削刃與被鉆孔的末端斜面重合或近似重合而導致鉆頭折斷。
　　原因：當鉆頭切削刃角度與被鉆孔的末端斜面角度重合或近似時，如圖1。鉆頭切削刃與工件孔末端斜面角度關系中：a.重合關系圖所示，在鉆孔即將結束的時候，鉆頭在機床主軸正常進給推力的作用下，會因工藝系統中主軸、鉆頭及工件的鉆削過程中的受制彈性釋放而突然“扎出”工件孔的末端，而此時被鉆孔的末端還未完全被鉆頭鉆削成整圓，鉆頭突然“扎出”工件孔的末端必然導致鉆頭被“卡死”或折斷的現象。當鉆頭尾部與主軸聯結松動時，此時亦會發生鉆頭大幅度扎出工件孔末端的情況，此時其（或配合鉆套）扁尾部分完全脫離主軸錐孔的扁尾，鉆頭在“周向”處于自由狀態了，這種情況還能保住鉆頭不被折斷，而只是被“卡死”；當鉆頭按照工藝系統的各類彈性反彈量的組合而微量扎出工件，且其（或配合鉆套）扁尾部分未完全脫離主軸錐孔的扁尾時，鉆頭將會被折斷，直徑大的鉆頭也許會使主軸停止轉動或工件轉動。
　　解決方法：根據上述分析，在鉆孔即將結束時，可以更換切削刃角度已大幅度被刃磨改形的鉆頭對工件進行鉆削，如圖1鉆頭切削刃與工件孔終端斜面角度關系中b.交叉關系圖所示，鉆頭鉆出工件過程中，隨工件孔徑向被鉆削余量的逐漸減少其所受到的軸向阻力也是逐漸減小的，實現了平穩鉆削的要求，克服了由于突然急劇減小鉆削過程中鉆頭軸向阻力而導致鉆頭瞬間扎出工件孔末端的情況，這種鉆削方法完全杜絕了此類鉆削過程中折斷鉆頭的現象。
　　注意：在鉆孔即將結束時，最好由機動進給改為手動慢速進給；在鉆頭切削刃處于斷性鉆削時，用銅錘反向敲擊鉆頭露出部分，以防止鉆頭由于震動松脫出主軸錐孔進而扎出工件孔末端并導致鉆頭折斷的現象。
　　1.2 安裝鉆頭時，其扁尾未與鉆套或主軸內錐孔扁尾按照鉆削受力的反向貼實，引起鉆頭在鉆削過程中由于震動松脫陡然轉動產生沖擊而造成鉆頭扁尾折斷。
　　原因：鉆頭在鉆削過程中，通常其旋轉扭矩的支撐是靠其尾部錐柄與鉆套或主軸錐孔的鑲實而產生的自鎖作用來實現的，但隨著鉆削的振動，其自鎖的效果將會逐漸失效，當自鎖力矩無法實現控制鉆頭鉆削扭矩的時候，鉆頭會發生突然的沖擊式轉動，其扁尾與主軸或鉆套內錐孔的扁尾發生周向沖擊，嚴重者導致鉆頭扁尾扭曲或折斷。
　　解決方法：將鉆頭往主軸或鉆套錐孔中安裝時，預先使其扁尾與主軸或鉆套錐孔的扁尾按照鉆削過程中制動鉆頭受到的扭矩的旋向將鉆頭扁尾與主軸或鉆套內錐孔扁尾靠實，然后沖擊裝入鉆頭，達到剛性制動鉆頭旋轉的效果，從根本上防止鉆削過程中鉆頭尾部的沖擊式轉動，徹底消除其扁尾與鉆套或主軸錐孔扁尾因為未靠實發生的鉆頭扁尾在鉆削過程中松脫后的反向沖擊旋轉而造成的碰撞隱患，從源頭上防止鉆頭扁尾由于沖擊碰撞而折斷的現象。
　　注意：安裝鉆頭時用手試著裝入鉆套或主軸錐孔，并適當轉動，使鉆頭扁尾與主軸或鉆套錐孔扁尾確實靠實后夯實，如圖2鉆頭扁尾與主軸錐孔扁尾配合所示。如果鉆頭扁尾有高點和飛邊，必須修磨干凈，以達到實實在在的剛性聯結效果，徹底杜絕鉆削過程中鉆頭的沖擊式轉動。
　　1.3 當鉆削較深的孔時，鉆頭直柄進入鉆削的工件孔中，有時會發生鉆頭折斷的現象。
　　原因：在鉆削較深的工件孔時，通常采用的鉆頭較長，在起始鉆削時，鉆頭有時發生偏擺，使所鉆孔在初始時就發生了與鉆頭軸心線不重合的隱患，隨著鉆削的不斷深入，鉆頭直柄部分將會逐漸進入到所鉆的孔中，如果鉆頭與所鉆孔的擺動間隙小于主軸由于彈性變形和裝配間隙可以“讓步”的擺動量時，鉆頭將會因犯蹩而折斷，否則，工件會隨鉆頭的旋轉而產生偏擺式的高頻抖動或轉動。
　　解決方法：預鉆中心孔；將鉆頭直柄部分磨小些，特別是那些舊鉆頭，其鉆削部分的直徑已經磨損得很嚴重了，鉆孔直徑很有可能小于其直柄部分，這種情況更容易導致鉆頭的折斷；可以在允許的情況下將鉆頭切削刃適當磨的“偏心”點兒，使所鉆的孔徑偏大些，進一步防止鉆頭直柄部分由于“受擠”而造成折斷的現象。
　　注意：刃磨鉆頭直柄部分時要均勻的磨，以磨去其直徑的3～5%為宜，鉆削過程中要做好退鉆、倒屑的事項，倒屑時，按照鉆孔過程中實際觀察到的鐵屑“滿鉆”的鉆孔深度進行，可少鉆而不可多鉆，堅決杜絕鐵屑擠鉆現象的發生，同時，做好切削液的使用，防止燒鉆的現象。
　　1.4 鉆削組合的鋼板類工件時，鉆頭折斷
　　原因：在鉆削組合的鋼板類工件時，由于其組合面之間存在間隙，鉆削過程中，先鉆的工件孔的鐵屑會擠入在組合的夾層間隙中，從而導致對鉆削過程中的鉆頭產生巨大的軸向抗力和誘導式滑移現象，再加上鋼板的反彈和震動，很容易使鉆頭折斷切削刃部分。
　　解決方法：在每層工件孔即將鉆透時，采用“鉆-停-鉆-停……”的手動進給方式，緩解工件對鉆頭的反彈力，同時，“停”的過程可使前期鉆下的鐵屑由于受到鉆頭切削刃的旋轉而躲開，進一步減小鉆削阻力，實現鉆削此類工件時確保從源頭上消除折斷鉆頭的隱患。
　　注意：掌握好鉆削過程中“聽聲音、試阻力”的感覺，切實做到手動進給量的科學控制，能完全防止由于鉆削此類工件而發生的折斷鉆頭的現象。在鋼板反彈現象鉸嚴重的時候，可以將鉆頭的主切削刃與副切削刃的交界處磨出鉆削過渡刃來，以延緩鉆頭鉆出工件的過程，實現進一步緩解鉆削反彈力的現象，徹底消除鉆削夾層工件折斷鉆頭的隱患。
　　2 結束語
　　這幾種折斷鉆頭的現象往往會被同行業人士忽略，應該予以重視。文章進一步完善和充實了機械加工工藝過程中鉆頭折斷的原因分析和解決方法，值得大家推廣、借鑒。