基于手工刃磨標準麻花鉆頭的創新檢測方法

趙海俊

昌樂縣高級技工學校 山東濰坊 262400

1 序言

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

2 手工刃磨標準麻花鉆頭的基本要求

現有教材及相關資料對標準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相適應，一般頂角為118°±2°、外緣處的后角為10°～14°。②橫刃斜角為50°～55°。③兩主切削刃長度以及和鉆頭軸心線組成的兩個頂角要相等。④兩個主后面要刃磨光滑。

3 常規手工刃磨標準麻花鉆頭的檢測方法及問題分析

可以看出以上對標準麻花鉆刃磨后的要求只有不足百字，僅對標準麻花鉆刃磨要求提出了一個綱領性文件，既不具體，也不具有可操作性。通過多年的教學實踐發現，對于初學者來說，真正掌握其要求是很難的。標準麻花鉆看起來結構很簡單，但其構成面均為螺旋面，只對后刀面進行刃磨，卻要保證各角度及參數均合格，實屬不易，可以說是牽一發而動全身。特別是在初期練習時，即使浪費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標準麻花鉆刃磨后的檢測標準過于籠統，操作人員不能靈活掌握，不得要領。

另外，除了現代化和專業性很強的企業有專用的測量儀器對鉆頭的幾何參數進行測量外，實際生產中，鉗工對鉆頭手工刃磨后的檢查，一般采用角度樣板、鋼直尺等簡單測量工具進行檢查[4]，這些量具的精度較低。此外，標準麻花鉆頭切削部分的結構較復雜，各測量要素要么不共面（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的測量難度大、準確性差，費時費力，效果不佳，因此在手工刃磨過程中最常用的方法還是目測。

當前各種教材和資料對常規檢測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產生視覺差，往往感到左刃（前刃）高而右刃（后刃）低，所以要旋轉180°后反復觀察，如果結果一樣，就說明對稱了。鉆頭外緣處的后角要求，可以通過對外緣處靠近刃口部分的后刀面的傾斜情況直接目測。近中心處的后角要求，則通過控制橫刃斜角的合理數值來保證。

對于上述描述初看起來很容易操作，但仔細分析一下，就會發現以下問題。

1）通過目測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，但是鉆孔時孔徑公差一般要求≤0.10mm，即兩主切削刃的對稱度應控制在0.05mm以內，這么高的公差要求僅通過這種沒有參照物的簡單觀察很難實現。

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

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值來保證”。盡管知道標準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，當后角增大時，橫刃斜角要減小，且橫刃長度增加。但前述方法沒有說明在目測檢查時，橫刃斜角與后角具體什么狀態是合格的，不具備可操作性。

4 手工刃磨標準麻花鉆頭的創新檢測方法

通過上述分析，發現傳統的檢測方法不具體，操作性不強。實際上在使用標準麻花鉆進行鉆孔時，首先是能順利地鉆出孔，才是滿足對孔的各項技術要求。也就是說鉆頭刃磨后首要問題是要“能鉆孔”，即“能用”，然后還要確保“鉆出合格的孔”，即“好用”，另外還要使刃磨后的鉆頭壽命長、鉆孔省力。下面從“能用”和“好用”兩個方面對標準麻花鉆的刃磨后的檢測方法進行 創新。

4.1 標準麻花鉆刃磨后“能用”的創新檢測方法

金屬切削刀具在切削加工時必須要有后角才能使切削刃不斷進入切削，從而完成切削加工。如果刀具刃磨后出現零后角或者是負后角，則后刀面只能對過渡表面進行擠刮，使切削很難進行，因此對刃磨后的鉆頭最基本的要求就是要有后角。要想手工刃磨標準麻花鉆頭后滿足“能用”（有后角）的基本要求，目測時就要注意，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都低于切削刃。主切削刃上最外緣處點F一定要比后刀面最外緣同半徑的所有點（即線FE上所有點）都高，如圖1所示。同樣，主切削刃上的點B、D也一定要高于后刀面上同半徑的所有點（即虛線BA、DC上所有點）。在練習初期可以用筆劃輔助線的方式使各點更清晰。

圖1 標準麻花鉆后角的檢測

4.2 頂角118°±2°的創新檢測方法

麻花鉆的頂角一般是118°±2°，如果角度不對，還會影響鉆頭主切削刃的形狀和橫刃斜角。但這個角度是由兩主切削刃在空間交錯形成的，通過目測不易看準其具體數值。我們可以把它當作120°來看待，利用日常生活中常用的量具——30°、60°、90°三角板中的60°角，來輔助檢測就比較容易。開始時可以找一個平面，使鉆頭軸線垂直于此平面，借助三角板進行檢測，如圖2所示。這樣既能測量角度又能檢測兩個角度是否一致。長此以往頂角的目測一般就會比較準確。

圖2 標準麻花鉆頂角的檢測

4.3 兩主切削刃長度以及和鉆頭軸心線組成的兩個頂角相等的創新檢測方法

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頂角不相等、不對稱。創新檢查兩主切削刃等高等長及和鉆頭軸心線組成的兩個頂角相等的方法，主要針對常規方法沒有參照點的缺點進行改進，即找一個參照物的比較法（區別于以前的樣板比較法，因為樣板有很多局限性和不足）。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為外尖）外尖與前方參考點對齊（重合），即眼睛、外尖和參考點形成三點一線，如圖3所示。再把鉆頭按軸心線轉180°，觀察鉆頭兩外尖是否仍與參考點重合，以此判斷兩刃的高矮，按原軸心轉幾個180°后，兩外尖始終與前方參考點重合，那么此鉆頭的兩主切削刃一定對稱相等[5]。用這個方法判斷后，最終成功的概率比傳統方法提高超過1/3。這種方法也得到了很多車工、鉗工同仁的一致認同。

圖3 兩主切削刃長度及兩個頂角相等的檢測

4.4 后角10°～14°和橫刃斜角50°～55°的創新檢測方法

如上所述，橫刃斜角的大小與后角大小是關聯的，當麻花鉆后刀面磨出后，橫刃斜角自然形成。當后角增大時，橫刃斜角要減小，且橫刃長度增加。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，通過多次實踐發現，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F與最后一點E的連線EF，則后角與橫刃斜角是合適的，如圖4所示。練習時為了方便初學者理解和觀察，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

5 結束語

通過實踐發現，只要掌握了手工刃磨標準麻花鉆頭的創新檢測方法和技巧以后，刃磨出一個合格的標準麻花鉆并不難。做到對麻花鉆的“好”與“壞”有一個明確地識別，明白什么樣的標準麻花鉆是合格的，什么樣的麻花鉆是有刃磨缺陷的，對刃磨標準做到心中有數，就能使手工刃磨標準麻花鉆頭的檢測更直觀、效率更高、更易于掌握。采用這種創新檢測方法后，通過對比學生采用傳統方法和創新方法后發現，采用創新方法在刃磨標準麻花鉆時，效率提高了近1/2，沒有任何經驗的學生的練習時間縮短了1/3。這種方法極大地提高了標準麻花鉆頭的刃磨質量，而且很好地保證了鉆孔的質量和效率。

20221116