祝賀狙擊手擔任刀具版主,，談談鉆頭

亮劍

首先熱烈祝賀狙擊手擔任刀具版主,！ 狙擊手是個好同志,！
       眾所周知,，鉆頭的使用量非常大，可是,，對于刃磨一直沒有很好的辦法,。特別是在技術工人越來越缺乏的情況下，磨鉆頭成為很煩惱的事情,。有什么好方法呢,，請高手討論一下。隨便貼出2個文章,。

永不凋謝的麻花——漫談麻花鉆百年不倒的輝煌

       您知道全球每年要消耗多少支麻花鉆嗎,？您可能不知道，我也不知道,！要知道這個數字可能要比知道牛上到底長多少根毛還要難,。但是，我了解到,，每年僅我國出口高速鋼麻花鉆就有十多億支�,�,！如果把全球每年生產的所有麻花鉆統(tǒng)計在一起，不管是工業(yè)用的還是家用DIY的,，大概不會少于65億支,。也就是說，盡管許多人可能還不知道麻花鉆是何物,，但是,，平攤起來，地球上每人每年要消耗一支麻花鉆呢,！
( u- o! K6 q+ v8 `3 u9 Y       在金屬加工領域,，一百多年來我們對麻花鉆的熱情和鐘愛始終沒有減弱。
盡管有文獻記載在1820年就存在有關麻花鉆應用的事實,，但真正把麻花鉆作為商品的卻公認是在1864年,，由美國機械師莫氏(Stephen A. Morse)發(fā)明并生產推廣。圖示就是當年莫氏申請麻花鉆專利的照片,，這也是至今能得到的有關麻花鉆的最早圖片,。
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' }2 \! f7 |7 k- P% C; J莫氏的麻花鉆專利圖片

       發(fā)明麻花鉆之前的鉆頭很簡單，大多象現在的扁鉆,，頂端有二條刃,，背部磨平用于排屑,。記得小時侯家里請木匠來做家具時,，當時木匠就用這種鉆頭在木料上鉆孔。這也是我所接受的有關孔加工的第一次啟蒙教育,。
       140多年前,，莫氏在鉆頭二條切削刃的前刀面處首次劃時代地磨成圓弧槽，保留其背部的其它部分,。該槽沿著刀體外周螺旋狀似的伸向鉆頭柄部,，這樣，鉆孔時刀刃處切削產生的切屑就可以順著槽輕易地被排到孔外,。因為這種鉆頭的外形酷似小吃攤上的麻花,，所以在中國就順理成章地被叫做麻花鉆。
/ j4 I& q, x9 u: [3 V3 F$ W與以前的鉆頭相比,，麻花鉆的剛性和排屑性能等大大提高,，這樣，孔的深度,、精度以及加工效率也經歷了歷史性的飛躍,。
' ]* u% U- K  ~6 _$ w: i5 R       莫氏是一位很有商業(yè)頭腦的機械師，深知他的發(fā)明將是金屬孔加工領域的一次革命,，所以很快在馬薩諸塞州的小鎮(zhèn)New Bedford成立了公司,，大量生產麻花鉆,。為了更好地解決麻花鉆的夾持問題，他又開發(fā)了莫氏錐柄,。莫氏錐柄很快成為美國的標準,，也很快被全球的工業(yè)界所接受。這相對次要的,、但至今還在工廠里被大量使用的莫氏錐柄反而是人們知道莫氏這位偉人的主要來處,。
       于1877年在美國費城舉辦的百年展覽會上，莫氏的刀具贏得了國際工業(yè)界的很大關注,，他生產的麻花鉆很快暢銷全美,，還大量銷往英國、德國和俄羅斯等歐洲大陸,。直到今日,，我們在市場上依然可見這家具有140多年悠久歷史公司生產的麻花鉆。
+ O2 s+ t7 A  ^1 |* s! O1 f; B+ D: p7 n       麻花鉆就這樣迅速的發(fā)展起來了,。不久,，歐洲也開始生產麻花鉆。至今,，在市場上經常見到的德國品牌如Hartner, Stock, Guehring等公司就是在十九世紀八,、九十年代成立的�,？梢�知��,，麻花鉆的發(fā)明和高速鋼材料的發(fā)展為當時軍工產品的升級和換代發(fā)揮了重要作用。如果沒有這些產品,，那么在第一次世界大戰(zhàn),、第二次世界大戰(zhàn)里使用的武器就沒有那么準確和堅固。品質不斷提高的麻花鉆為工業(yè)革命以及現代工業(yè)的發(fā)展立下了汗馬功勞,！
       也許大部分人都會驚奇的發(fā)現,，圖片中的麻花鉆怎么與目前市場上見到的麻花鉆從外形上幾乎一樣！140多年過去了,，盡管我們做了許多重大的改進,，但是，在麻花鉆的外形和構造上我們改動得很少,。這好象是他造好了大廈,，我們無非只是在他的大廈里不斷地改進裝修罷了。我們不得不佩服莫氏的功力啊,。
7 x1 v! ^5 n2 n* d       但是,，140多年來麻花鉆的性能還是經歷了翻天覆地的變化。
       首先,，刀具材料的迅速發(fā)展為麻花鉆性能的大大提升提供了結實的基礎,。從工具鋼,、高速鋼、硬質合金,、陶瓷發(fā)展到超硬材料(PCD,、CBN等)，刀具材料的每一次重大進展都讓麻花鉆的性能提高了一大截,。同樣加工鋼件,，一百多年前麻花鉆的切削速度可能只能達到3m/min，而現在的硬質合金涂層麻花鉆可達150m/min,，陶瓷麻花鉆甚至可達300m/min,！
       其次，結構的不斷改善也讓麻花鉆的功能更趨完美,、更趨細化,。切削、斷屑和排屑性能的好壞是評價麻花鉆設計是否合理的最重要標準,。而排屑槽的形狀直接影響鉆頭的切削性能和斷屑性能,。拋物線槽形曾很好解決了高速鋼鉆頭鉆削深孔問題，而綜合應用內冷,、特殊槽形和槽拋光等技術可以在加工中心中把30D深孔一次連續(xù)加工完畢,！
       S刃型、波型刃,、三尖鉆,、多槽鉆、雙棱邊,、增減螺旋角等等只是改善麻花鉆鉆孔性能的一些具體措施,。1953年,，當時我國的優(yōu)秀技工倪志福帶領團隊開發(fā)了一種含三尖七刃的麻花鉆頭,。這種能大大提高鉆削性能的麻花鉆后來被稱為“群鉆”。在現代金屬加工中,，麻花鉆的槽形,、刃形、倒錐,、橫刃修磨類型,、刃口處理等細節(jié)都必須根據機器性能、工件材料和孔的設計要求而進行優(yōu)化設計,。
  [7 L3 n6 ]: V  e, Y, C       眾所周知,，孔加工是金屬加工中最難的工藝之一。不只是因為它是成型加工,，更是因為鉆孔過程中切削刃深藏在孔內,，為切削刃的冷卻,、斷屑和排屑增加了很多困難，尤其是深孔加工,。 盡管在工業(yè)化過程中也不斷地被開發(fā)出新的孔加工刀具以滿足特殊的孔加工要求,，但是，麻花鉆自始至終是現代金屬孔加工中的主力軍,，也從沒離開過她的輝煌,。可以這么說,，只要有金屬加工工業(yè)的存在,，就有麻花鉆的存在。

群 鉆

- ]7 K8 N& m' {( E       將標準麻花鉆的切削部分修磨成特殊形狀的鉆頭,。群鉆是中國人倪志福于1953年創(chuàng)造的,，原名倪志福鉆頭，后經本人倡議改名為“群鉆”,，寓群眾參與改進和完善之意,。標準麻花鉆的切削部分由兩條主切削刃和一條橫刃構成，最主要的缺點是橫刃和鉆心處的負前角大,，切削條件不利,。群鉆是把標準麻花鉆的切削部分磨出兩條對稱的月牙槽，形成圓弧刃,，并在橫刃和鉆心處經修磨形成兩條內直刃,。這樣，加上橫刃和原來的兩條外直刃,，就將標準麻花鉆的“一尖三刃”磨成了“三尖七刃”(見圖),。修磨后鉆尖高度降低，橫刃長度縮短,，圓弧刃,、內直刃和橫刃處的前角均比標準麻花鉆相應處大。因此,，用群鉆鉆削鋼件時,，軸向力和扭榘分別比標準麻花鉆降低30～50%和10～30%，切削時產生的熱量顯著減少,。標準麻花鉆鉆削鋼件時形成較寬的螺旋形帶狀切屑,，不利于排屑和冷卻。群鉆由于有月牙槽,，有利于斷屑,、排屑和切削液進入切削區(qū)，進一步減小了切削力和降低切削熱。由于以上原因,，刀具壽命可比標準麻花鉆提高2～3倍,，或生產率提高 2倍以上。群鉆的三個尖頂,，可改善鉆削時的定心性,，提高鉆孔精度。為了鉆削鑄鐵,、紫銅,、黃銅、不銹鋼,、鋁合金和鈦合金等各種不同性質的材料,，群鉆又有多種變型，但“月牙槽”和“窄橫刃”仍是各種群鉆的基本特點,。

   
群鉆的幾何形狀   圖1 刃帶形成了鉆頭的外徑,。由刃帶生成的間隙可使冷卻液流入鉆頭刃口

亮劍

多刃尖麻花鉆的標準化與產業(yè)化
       在現代金屬切削刀具領域，人們基本話題集中于可轉位硬質合金涂層刀具,，CBN刀具,、陶瓷刀具等等。然而一個不容忽視的現實是：中國高速鋼麻花鉆的產量,、銷量在急劇增加,，中國機加工行業(yè)用量最大的還是高速鋼麻花鉆，全世界還有巨大的民用麻花鉆市場(用于手電鉆,、臺鉆等),。因此已使用了上百年，近來被人忽視的高速鋼麻花鉆仍應該歸屬于現代金屬切削刀具范疇,。
       針對高速鋼麻花鉆的使用范圍及它的缺陷,，擬定了以多刃尖麻花鉆取代標準麻花鉆的全面創(chuàng)新計劃，它包括：1．麻花鉆的生產工藝創(chuàng)新,；2．麻花鉆的結構,、槽型創(chuàng)新,；3．多刃尖麻花鉆的標準化與產業(yè)化,。
9 C9 k  o" _- T+ R0 u       “多刃尖鉆頭”起源于五十年代發(fā)明的倪志福鉆頭，后改稱群鉆,。其原理是對標準麻花鉆的鉆尖進行修磨,，形成“三尖七刃”的鉆型，用以提高其鉆削性能,，并延長鉆頭的使用壽命,。經過多年的研究開發(fā),，群鉆的鉆型有了較系統(tǒng)的發(fā)展和改進，以1967年定型的群鉆為代表,，它與標準麻花鉆相比,，具有三大顯著優(yōu)點：
4 l3 i# O# T( s1 o( d, Z1、鉆削軸向阻力減小40%左右,，所以鉆孔效率高,，鉆頭切削壽命長，與標準麻花鉆相比,，一般可提高切削壽命3~5倍,；
* T- B7 u, c- k2、優(yōu)異的定心,、分屑,、排屑性能，使鉆孔的光潔度,、精度均優(yōu)于標準麻花鉆,；
; n* v; y& E* a: w8 W9 }9 ^3、有多種鉆型,，粗分有十幾大類,，細分幾十種，分別用于鉆薄板,、鉆碳鋼,、鑄鐵、鋁合金,、不銹鋼,、黃銅、紫銅……名目繁多,，其使用性能也遠優(yōu)于標準麻花鉆,；
       不過“群鉆”的第三個優(yōu)點中也包含了其不足，即鉆型繁多每種鉆型的適用范圍窄,，或者說通用性不好,。加上群鉆鉆尖的刃磨建立在技術工人具有高超技藝基礎上，用手工刃磨名目繁多,、角度復雜的群鉆,。以上都嚴重制約了群鉆的大規(guī)模推廣和應用。
. P( p6 @2 `( ^; K  o. \2 K3 S3 e       群鉆的另一個重大貢獻是其原理為高速鋼麻花鉆的創(chuàng)新提供了理論依據和實踐經驗,。海南高超鉆頭有限公司依據群鉆原理,，開展了多刃尖麻花鉆標準鉆型的研究。我們理想中的標準鉆型應該具備以下特點：
1、切削阻力比群鉆進一步減少,；
9 z& `# f+ B0 Q! U7 k0 ]2,、適合鉆削常用的多種金屬，如：碳鋼,、不銹鋼,、鑄鐵、鋁合金……等等
8 U# w/ ^  a) d1 t+ L3,、適合鉆削薄板,，又適合鉆削深孔；
) r$ a% y/ b# u8 k$ g( `* ?4,、特別適合在手電鉆上使用,；
5、適合大規(guī)模工業(yè)化生產,；
       為此,，我們以67型基本群鉆為基礎，對群鉆六大刃磨參數(15mm以下)作了以下修改(表1)：
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表1 f15mm以下“多刃尖鉆頭”(QB-2003標準)參數改進對比表

	尖高 h	圓弧半徑R	外刃長l	橫刃長b	外刃鋒角2f	內刃鋒角2ft	橫刃斜角Y	內刃前角gtc	外刃后角ac	圓弧后角aRc	內刃斜角t
67型群鉆	0.03d~0.04d	0.1d	0.2d	0.03d~ 1 C/ f2 j- F8 q& z2 O% \1 [0.04d	125°	135°	65°	-15°	15°	18°	20°
標準多刃尖鉆頭	0.08~0.09d	同上	同上	0.05~0.25mm	135°	118°	60°	+5°~-5°	同上	同上	40°

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第一,、外刃鋒角由125°改為135°,；
, Y6 w- i: M7 v9 G$ F第二、內刃鋒角由135°改成118°,；
第三,、鉆尖高由0.03d~0.04d改成0.08~0.09d，加高近1倍,；
0 U9 P+ v) H# G0 E! O* c2 g! j3 J9 o第四,、橫刃長由0.03d~0.04d減少為0.05mm~0.25mm，以10為例,，橫刃長由0.35mm減少為0.20mm,，減短40%；
第五,、內刃斜角由20°加大為40°,；
, \+ @& N4 M1 d: ^第六、內刃前角由-15°加大為+5°~ -5°,；
       修改刃磨參數的目的如下：
9 {3 P/ O  W! L" S- k1,、橫刃進一步縮短、內刃前角加大,，使鉆削軸向阻力比群鉆進一步減�,。�
2,、135°的外刃鋒角不但適合鉆削多種金屬材料,，而且適合鉆削薄板,，這是各種條件下都適用的通用角度,；
3,、外刃鋒角135°配以內刃鋒角118°，使其定心和分屑性能能進一步提高,，應用在拋物線槽型深孔鉆中,，多刃尖鉆型的分屑排屑性能優(yōu)于常用的十字刃磨鉆型，因而適合鉆深孔,；
4,、內刃斜角由20°加大為40°(十字刃磨內刃斜角為48°)，使鉆尖強度比67型群鉆更好,，定心性能又優(yōu)于十字刃磨鉆頭,。它的鉆尖幾何形狀就像一個四棱錐，性能上就像一個“樣沖”,；
. q/ w8 s+ w  c5,、鉆尖高由0.03d~0.04d加高為0.08d~0.09d后，使鉆頭在毛坯面上仍可準確地定心,，在手電鉆上使用時其優(yōu)勢更明顯,。本公司產品出口檢測標準中規(guī)定：鉆頭夾持在手電鉆上，在光滑的不銹鋼表面鉆孔,，鉆頭軸線與工件平面成80°夾角(從90°垂直狀態(tài)故意傾斜10°),，開機后，鉆尖在原處不動,，工件表面呈現一“樣沖”眼,，即為合格，之所以達到以上標準,，即是靠減小內鋒角,，減短橫刃，加高鉆尖三項參數改進后的結果,，它在手電鉆上的使用性能超過任何其它鉆頭,。
  V6 a) r3 F* {  K  O2 i6、內刃鋒角由-10°加大為+5°~ -5°(通常取0°),，使內刃處鉆削阻力進一步減小,。加大磨削深度的綜合刃磨橫刃方法，使內刃切屑可以順利排出,，這是標準多刃尖麻花鉆肉眼不易看出的優(yōu)點,。
QB-2003多刃鉆的綜合優(yōu)點為：
6 b; c0 e* G1 Y, O5 V2 j1、適合鉆削多種常用金屬,，例如：碳鋼,、不銹鋼,、鋁合金、鑄鐵等,，通用性更好,，效率更高，鉆削軸向阻力小于67型群鉆,，僅相當標準麻花鉆的50%,。
2、適合鉆薄板,，且比67型群鉆中的薄板鉆更耐用,。本企業(yè)標準“多刃尖鉆型”應用在拋物線深孔鉆上，其定心,、分屑,、排屑性能優(yōu)于國內外使用的十字刃磨鉆頭。
3,、它在手電鉆上使用性能優(yōu)于國內外目前使用的任何鉆頭,，我們認為，中國經歷五十多年才得以完善的標準多刃尖麻花鉆是可以取代現行世界標準麻花鉆的,。
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亮劍

哪位朋友知道，廣告鋪天蓋地的那種小型鉆頭,、銑刀刃磨機的效果怎么樣,？

好學

我的體會,比手工磨的好,但效果也不是很好,
1 h0 r5 F% `3 W- D/ @0 p/ I% K4 m! z關注,學習中.......

狙擊手

我也在琢磨，這鉆頭還能改成什么樣,，車刀,、銑刀改的多了，就是鉆頭沒突破,，材料的變化改變吧了,，可角度的修磨也是各有說法�,？上У氖嵌�并會磨的人很��,，在我廠里有人把自己磨的李祥富鉆頭叫群鉆，老李和老倪知道了肯定心里不好受,。
  y1 A; l0 S7 \. ?在鉆加工的封閉環(huán)境下,，沒有車和銑的直觀，所以,，基本是靠人的感官和理解,、悟性，還有對刀具的知識,、認識程度來想象加工過程中的狀態(tài),，也是很多人不能磨好鉆頭的原因之一,。
. U, a4 w! ~6 n我也沒深刻感悟鉆頭的精髓，但一般的鉆頭,，比工人的切削輕快一點點,，慚愧，沒學好修磨鉆頭,，沒人仔細教,，應該不是借口,。
$ z$ w' q4 [: {$ n, e" G前天,，去公司找設備磨拉刀，順便看了鉆頭磨,，老美的,，第一代的才5萬，修磨20以下的鉆頭很好,，手動的,，我喜歡，可砂輪是老美的,，一塊就8000,；第二代30萬，用的人要點訣竅,，但不能修磨橫刃,。好歹比我單位的臺灣的10萬的好用（單位的還趴那兒呢！）,。
  我看過65年的刀具書,，里面就有了雙韌帶鉆頭，我好想用呀,，可惜我做不了,，找制造商，也沒有下文,。后來用了肯納的鉆頭,，驚奇的發(fā)現，就是雙韌帶的,，加工狀態(tài)非常的好,，幾乎沒有異常的聲音。不知道是65年的書抄的老外的,，還是老外抄了65年的書,。
修磨拋物線鉆頭的方法，要再驗證了,，上次有廠家說拋物線鉆頭是他們的工程師發(fā)明的（有人知道是否是南昌的廠家發(fā)明的嗎,？）拿來用了,，效果很不好，加工鋼件基本是3個以內就崩裂,，但在公司加工發(fā)動機的好多都是他的鉆頭,，用的很好的，我糊涂了 ,。
& S# y% i1 ^4 ]- ^; y亮劍版主的資料很專業(yè),，收藏了，發(fā)給車間的人長見識,，讓他們花精神,，做好手上的活，提高產品質量,。

亮劍

你好,，反正近年來隨著貴鉆頭越來越普及，鉆頭刃磨問題已經成為一個不小的問題了�,，F在生出許多可以復磨的廠家,，可是可操作性差一些。
加工QT,，我的理想是專門修磨的大流量內冷卻的硬質合金鉆頭,。
/ l" l% l3 e' c7 Q. J, m“不知道是65年的書抄的老外的，還是老外抄了65年的書”,，根據資料顯示應該是鬼子抄我們的,。
2 U) C  P: m+ @+ ]據我觀察，只有U鉆鬼子不敢吹如何如何,。應該是其理論和實踐仍然沒有過關吧,。

狙擊手

工人也集中修磨鉆頭是最佳選擇，全廠一兩臺設備修磨好給工人用,，效率高,，但對設備、技術,、工藝的要求比較高,，現在的情況是，會手工修磨的,，不會用設備,，想用設備磨的沒有好設備
! t( O% J5 h! ~; s$ w看到亮劍版主的““不知道是65年的書抄的老外的，還是老外抄了65年的書”,，根據資料顯示應該是鬼子抄我們的,。”傷心呀,，如此簡單的工藝,，試問那家做鉆頭的廠家做不出,？為什么不做？不知道,？不愿做,？
8 N7 E5 F& Q3 p9 ?8 A" p我決定：一定要求廠家給我制造一批試用，就讓我的企業(yè)作為一個驗證平臺,，為中國的鉆頭制造工藝水平提高一個臺階努力,！

亮劍

在機械加工中鉆孔的工作量太大啦。俺一直關注這些孔啊洞什么的,。

國際化

原帖由 狙擊手 于 2008-6-20 23:34 發(fā)表
工人也集中修磨鉆頭是最佳選擇,，全廠一兩臺設備修磨好給工人用，效率高,，但對設備,、技術,、工藝的要求比較高,，現在的情況是，會手工修磨的,，不會用設備,，想用設備磨的沒有好設備
/ a/ l. V' b. ]1 u- `3 T看到亮劍版主的““不知道是65年 ...

可以試點啊，機器磨,，用不著所有的人都上,，叫鉆床，銑床,，車床的都來學,，磨床電加工==就不必了。同時這個問題的出現說明你們管理不行,。

狙擊手

U鉆的可靠性我看并沒有什么大問題,，但要求設備穩(wěn)定，裝夾可靠,。
雖然單件成本會提高很多,，但效率會有提高，比如,，我廠的ф32鉆頭,，原來是專機，麻花鉆頭加工,，要裝鉆套,，經常崩斷，最高的一個月崩了20根鉆頭,，產品報廢,，效率低下,，后來用的U鉆，用了一個月就崩刃,，直接損壞鉆桿,，價值3000元，我發(fā)現是工件的一個入口處是毛坯的,，壞的鉆桿就是這個,，沒壞的時候也是這里的刀片壞的快，就在工件的端面上銑了一刀（在前道工序上加的,，不會影響效率）,，見光而已，有的還不能完全光,，后來就沒有這樣的問題了,。每天加工穩(wěn)定，不使用鉆套了,，節(jié)省了做鉆套,，表面上單件成本很高，每天加工400件,，要400塊的刀片,，但，至少不會因為刀具導致停產,、報廢刀具,；
  P* b( }9 @7 P+ y! }   另一個車間使用u鉆，立加,，ф14.5的孔,，一個月?lián)p壞了4根鉆桿，損失上萬元,，最后使用可換刀頭的鉆頭,，加工壽命也很低，僅能加工200件,，最后我發(fā)現,，是工裝有問題，輔助支撐是液壓的,，不能承受U鉆強大的軸向力,，工件會有變形的趨勢，出口處又是有拔模斜度,，和前面說的一樣的狀況,，刀具會壞，也就不奇怪了。