BTA深孔鉆的制造及改進

■ 河南一工專用刀具有限公司 （新鄉 453000） 葛建華■ 河南一工鉆業有限公司 （新鄉 453000） 李 鑫

1. BTA深孔鉆的制造

客戶提供一深孔鉆樣品，要求按樣品來制造所需的深孔鉆。該深孔鉆用于加工摩托車減振筒內孔，因其內部裝有活塞桿作往復運動，因此要求孔的精度高，表面粗糙度值Ra＜0.1μm，即需要鏡面加工。減振筒材料為低壓鑄造鋁合金，內孔單邊加工余量約1.5mm，從該深孔鉆的實際使用情況來看，是集擴孔、鉸孔與擠壓為一體的復合刀具。

經測繪，繪制出深孔鉆（見圖1）。該深孔鉆的鉆削方法為BTA結構，也就是內排屑鉆削法，具體結構是采用圓形空心鉆桿和高壓密封裝置，將大量高壓切削液從鉆桿與工件孔壁間的環形間隙中送入切削區，靠切削液的壓力將切屑從鉆桿的內孔中排出。

由于切屑不會劃傷工件孔壁，加之環形間隙中的高壓切削液能起到阻尼鉆桿振動的作用，因此，BTA加工方法具有加工表面粗糙度低、精度高，鉆孔效率高及刀具系統性能好等優點。圖2是用戶提供的與深孔鉆相配的鉆桿圖。

在進行深孔鉆的制造時,要注意以下幾點：

（1）深孔鉆與鉆桿采用矩形螺紋聯接，矩形螺紋由于沒有標準，所以在加工深孔鉆矩形螺紋時，應先按照鉆桿圖的矩形螺紋牙型尺寸加工一件螺紋塞規，然后用螺紋塞規來檢驗深孔鉆的矩形螺紋，保證螺紋配合間隙適宜。

（2）擠壓圓柱刃φ36mm表面要進行鏡面加工，要求表面粗糙度Ra＝0.1μm。具體加工時應在精磨后留余量0.005～0.01mm，然后用超細微粉金剛石砂輪進行表面拋光，即能達到鏡面效果。同時，在磨削過程中要保證擠壓圓柱刃與內孔的同軸度≤0.01mm。

制造后的深孔鉆經用戶使用后反映效果不錯，可加工200個孔左右，達到了樣品刀具水平。但用戶說，曾使用過某進口品牌的深孔鉆，加工孔數可達800個，但由于價格較貴，目前沒有采用。因此提出該深孔鉆質量仍有提升空間，希望能夠進行一些改進，提高使用壽命，降低刀具費用。

圖 1

圖 2

2. BTA深孔鉆的改進

經認真觀察磨損后的深孔鉆，發現刀具磨損位置主要集中在鉸部切削刃與擠壓刃部分過渡處，出現大量切屑粘積現象。

經分析認為，這是鉸部與擠壓部的加工余量過大、刀具刃口表面粗糙度高，形成積屑瘤造成的。考慮到工件材料為鑄造鋁合金，因此，主要從以下幾方面進行改進：

（1）適當增大刀刃前角，以減小刀具前刀面與切屑的接觸面積，保證切削液能充分進入切削區對刀具進行冷卻潤滑。具體是將硬質合金刀片前面偏距由3mm減少到2.5mm，并將10°前角增大到15°。

（2）適當減小擠壓圓柱刃寬度，將擠壓圓柱刃由6mm減小到5mm，并保證與前刃平齊。同時，將兩側的倒角由20°減小到15°，這樣可減小刀具磨損，提高刀具耐用度。

（3）減小鉸部的加工余量：具體是適當增大擴部的加工余量，使鉸部的單邊加工余量由原來的0.18mm減少到0.10mm。同時，將鉸部切削錐角由5°增大到10°，以減小鉸部的切削寬度。

改進后的深孔鉆如圖3所示，其刃部沿著刃口長度分成四段，它們在工作中分別起著不同作用：第一段是1.9mm×45°處為擴孔切削刃，主要是去除大部分的加工余量；第二段是在1.9mm處的0.6mm×10°為鉸削切削刃，其加工余量較小，可獲得較高的加工精度；第三段是在2.5mm處為擠壓修光刃，并帶有0.005mm的倒錐，作用是把鉸削后所存在的螺旋形痕跡，進一步擠壓修光形成鏡面；最后一段是2mm×15°，是為防止退刀時擦傷工件孔壁的保護刃。深孔鉆實體如圖4所示。

對深孔鉆的制造要從以下幾方面進行質量控制：①擠壓圓柱刃部必須進行鏡面磨削加工，使之表面粗糙度達到Ra≤0.1μm，這是鏡面擠壓加工的必要條件。②前刀面處的表面粗糙度要達到Ra≤0.2μm，以減小切屑與前面的摩擦，降低刀具磨損，提高刀具耐用度。③選用超細晶粒、適于加工有色金屬的硬質合金刀片，以提高深孔鉆的強度及耐用度。

圖 3

圖 4

4. 結語

改進后的深孔鉆經用戶使用，可加工500～600個孔，縮小了與進口刀具的差距，性價比優勢明顯，用戶很滿意。

通過本次對BTA深孔鉆的制造及改進，在加工鑄造鋁合金精度高的鏡面孔時，要注意以下幾點：

（1）要合理選擇刀具材料及加工工藝，保證刀具前刀面及擠壓圓柱刃的表面粗糙度值Ra≤0.1μm，這是加工鏡面孔的重要條件.

（2）是要有合理的刀具幾何參數，才能有效的發揮刀具材料應有的切削性能；最后還要根據工件材料的物理力學性能來選擇合理的切削用量。

[1] 袁哲俊，劉華明.刀具設計手冊[M].北京：機械工業出版社，1999.

[2] 上海市金屬切削技術協會.金屬切削手冊（第三版）[M].上海：上海科學技術出版社，2000.