孔加工刀具的选择与使用

1）钻头

钻头是孔加工的刀具。从实体上加工出孔的钻头有麻花钻、群钻、扁钻、深孔钻及中心钻等；从已有孔上进行再加工的钻头有扩孔钻、锪孔钻等。其中，麻花钻是目前孔加工中应用最广泛的刀具，如图2-26所示。

图2-26　麻花钻

（1）麻花钻的结构。

麻花钻是一种粗加工刀具，已标准化，其常备规格为φ0.1～φ80 mm，由柄部、工作部分和颈部3部分组成，如图2-27所示。

图2-27　麻花钻的结构

（a）锥柄；（b）直柄；（c）切削部分；（d）钻芯

①柄部。柄部是指钻头的夹持部分，有锥柄和直柄两种形式。柄部直径在13 mm以下的多用直柄，直径在13 mm以上的多用锥柄。锥柄后端做成扁尾，用于传递扭矩和使用斜铁将钻头从钻套中取出。

②工作部分。工作部分是钻头的主体，由切削部分和导向部分组成。

切削部分相当于两把并列而反向安装的车刀，包括两个前刀面、两个主后刀面和两个副后刀面。

前刀面为螺旋槽的表面（切屑流出的面）；主后刀面为顶端两曲面，它与工件切削表面（孔底）相对应；副后刀面为工作部分外圆上的两条螺旋形的刃带，它与工件已加工表面（孔壁）相对应。

前刀面与主后刀面的交线为主切削刃，前刀面与副后刀面的交线为副切削刃，两个主后刀面的交线为横刃。

导向部分是切削部分的后备部分，它包括螺旋槽和两条狭长的螺旋棱带。其中，螺旋槽有排屑和输送切削液的作用；螺旋棱带有引导钻头切削和修光孔壁的作用。

③颈部。颈部是指柄部与工作部分的连接部分，可供磨削外径时砂轮退刀，并常刻有钻头的规格和厂标。

（2）麻花钻结构上的缺点及改进。

麻花钻在结构上存在着许多缺点。例如，前角γo变化太大，其中外圆处前角为+30°，靠近钻芯处前角为-30°，横刃前角在-55°左右；横刃长，钻孔时定心条件差，钻头易摆动，轴向力较大；主切削刃长，切削宽度大，卷屑和排屑困难，散热条件差等。

为改善麻花钻结构上存在的缺点，常对其进行修磨。主要的修磨方法有：磨短横刃，以增大横刃前角，减小轴向力；修磨主切削刃，以增加分屑槽；修磨顶角，以改善边缘散热条件；修磨前、后刀面；修磨刃带等。

将标准麻花钻的切削部分修磨成特殊形状的钻头就得到群钻。群钻是倪志福于1953年创造的，原名倪志福钻头，后经其本人倡议改名为“群钻”，寓群众参与改进和完善之意。标准麻花钻的切削部分由两条主切削刃和一条横刃构成，最主要的缺点是横刃和钻芯处的负前角大，切削条件不利。群钻是把标准麻花钻的切削部分磨出两条对称的月牙槽，形成圆弧刃，并在横刃和钻芯处经修磨形成两条内直刃。这样，加上横刃和原来的两条外直刃，就将标准麻花钻的“一尖三刃”磨成了“三尖七刃”，如图2-28所示。修磨后钻尖高度降低，横刃长度缩短，圆弧刃、内直刃和横刃处的前角均比标准麻花钻相应处大。因此，用群钻钻削钢件时，轴向力和扭矩分别比标准麻花钻降低30%～50%和10%～30%，切削时产生的热量显著减少。标准麻花钻钻削钢件时会形成较宽的螺旋形带状切屑，不利于排屑和冷却；而群钻由于有月牙槽，因此有利于断屑、排屑和切削液进入切削区，进一步减小了切削力和降低切削热。由于以上原因，群钻的使用寿命比标准麻花钻提高了2～3倍，生产率提高了2倍以上。群钻的3个尖顶，可改善钻削时的定心性，提高钻孔精度。为了钻削铸铁、紫铜、黄铜、不锈钢、铝合金和钛合金等各种不同性质的材料，群钻又有多种变型，但“月牙槽”和“窄横刃”仍是各种群钻的基本特点。

图2-28　群钻的结构

2）铰刀

铰刀用于铰削工件上已钻削（或扩孔）加工后的孔，它可以加工圆柱孔、圆锥孔、通孔和盲孔等。铰刀由工作部分、颈部及柄部组成，如图2-29所示。

图2-29　铰刀结构(www.xing528.com)

其中，工作部分由切削部分和校准部分组成。切削部分主要起切削作用；校准部分由圆柱部分和倒锥组成，其中圆柱部分主要起导向、校准和修光作用，倒锥主要起减少与孔壁的摩擦和防止孔径扩大的作用。

铰刀按铰孔形状的不同，可分为圆柱铰刀和圆锥铰刀；按容屑槽方向的不同，可分为直槽铰刀和螺旋槽铰刀；按使用方式的不同，可分为手用铰刀和机用铰刀。其中，机用铰刀又可分为直柄铰刀和锥柄铰刀。

几种常用的铰刀如图2-30所示。

图2-30　几种常用的铰刀

（a）手用直槽铰刀；（b）机用直柄铰刀；（c）螺旋槽铰刀；（d）锥柄铰刀

铰刀主要用于孔的半精加工和精加工，其所加工孔的直径一般小于80 mm。铰刀的生产效率较其他精加工方法高，但适应性较差，一种铰刀只能用于加工一种尺寸的孔。

3）镗刀

镗刀是对已有的孔进行再加工的刀具。根据切削刃数量的不同，可将镗刀分为单刃镗刀和双刃镗刀。

（1）单刃镗刀。图2-31所示为几种常用的单刃镗刀。

图2-31　几种常用的单刃镗刀

（a）整体焊接式镗刀；（b）机夹式盲孔镗刀；（c）机夹式通孔镗刀；（d）可转位式镗刀

单刃镗刀只在镗杆轴线一侧有切削刃。单刃镗刀结构简单，制造方便，既可用于孔的粗加工，也可用于半精加工或精加工。一把镗刀可加工直径不同的孔。

单刃镗刀的刚度较低，必须采用较小的切削用量，因此生产效率较低，适用于单件小批量生产。

（2）双刃镗刀。双刃镗刀在镗杆轴线两侧有两个对称的切削刃，常用的有固定式镗刀块和浮动镗刀等。

①固定式镗刀块。图2-32所示为固定式镗刀块。工作时，镗刀块可通过斜楔或螺钉夹紧在镗杆上。安装后，镗刀块相对于镗杆轴线的安装误差会造成孔径扩大，因此对镗刀块的安装精度要求很高。固定式镗刀块主要用于粗镗或半精镗直径大于40 mm的孔。

图2-32　固定式镗刀块

②浮动镗刀。浮动镗刀可分为整体式、可调焊接式和可转位式，如图2-33所示。镗孔时，浮动镗刀装入镗杆的方孔中，无须夹紧，通过作用在两侧切削刃上的切削力来自动平衡其切削位置。

图2-33　浮动镗刀

（a）整体式；（b）可调焊接式；（c）可转位式

浮动镗刀不受刀具安装误差和机床主轴误差的影响，加工精度较高。但它不能校正孔的直线度误差和位置误差，因而要求预加工孔的直线性好，表面粗糙度值Ra≤3.2 μm。

浮动镗刀结构简单，刃磨方便，但加工孔径不能太小，镗杆上的方孔制造较难，生产效率低于铰刀，因此适用于单件、小批量生产中加工直径较大的孔，特别适用于精镗孔径大（d＞200 mm）而深（L/d＞5）的筒件和管件。