關(guān)于半月鉆鉆孔的研究與應用

李福彬

摘要：連接器中的接觸件插孔插針零件，一般都有對接端和壓接端孔。這類零件在加工時，不能一次成型。為了保證對接端的精度，車削成形落料時，須先從對接端開始車削加工，而壓接端的孔則需要調(diào)頭鉆孔。接觸件零件的孔徑大部分在Φ2以內(nèi)，目前，行業(yè)內(nèi)大都采用麻花鉆鉆孔。麻花鉆由于容屑槽小，排屑易和孔壁摩擦，造成孔壁起皮或嚴重的刀痕。本文通過對半月鉆的研究，改進半月鉆的鉆尖結(jié)構(gòu)，解決了接觸件壓接端孔壁起皮和嚴重刀痕的問題。

關(guān)鍵詞：連接器;接觸件;鉆孔;麻花鉆;半月鉆

中圖分類號：[TD41]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）06-0083-02

0? 引言

隨著科技的發(fā)展和市場對連接器需求的增加，接觸件插孔插針等零件的需求也跟著成倍增長。然而，隨著越來越多的同行企業(yè)加入市場份額的爭奪，接觸件零件的質(zhì)量標準要求越來越高。想要在激烈的市場競爭中保持競爭力，守住和擴大市場份額，必須通過創(chuàng)新，實現(xiàn)降本增效。目前，我公司加工的接觸件月均產(chǎn)量在400萬件左右，為了提高零件的加工效率，調(diào)頭鉆孔采用的是非標自動化機床加工，刀具使用的是普通麻花鉆。然而，非標機床由于精度較標準機床差，且麻花鉆鉆孔存在諸多缺點，鉆孔后孔壁易出現(xiàn)刀痕或起皮等質(zhì)量問題，嚴重制約了我公司的生產(chǎn)發(fā)展。因此，對半月鉆鉆孔的研究應用，對我公司的發(fā)展有著重要的意義。

1? 零件加工概況

1.1 零件結(jié)構(gòu)分析

在接觸件零件中，常見的是插孔和插針，零件結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。對插孔來說，零件兩端都存在孔，分別是對接孔和壓接孔。對接孔是實現(xiàn)連接器功能的關(guān)鍵部位，精度要求較高。一般來說，在車削成形時，優(yōu)先保證的是對接端的精度，因此，另一端的壓接孔需要單獨的設備調(diào)頭加工。而我公司目前則使用的是非標自動化尾孔機鉆孔。對插針來說，SR端是零件的對接端，SR針體和插孔的對接端相互配合，實現(xiàn)連接功能。因此SR端的精度要求也比較高，加工時優(yōu)先保證SR端，壓接端的孔需要調(diào)頭鉆孔。因此，從零件結(jié)構(gòu)來說，不管是插孔還是插針，都需要調(diào)頭鉆孔。

1.2 現(xiàn)狀描述

目前我公司加工的接觸件零件中，涉及到非標機床鉆尾孔的零件月均在30款以上，各零件孔徑大小和深淺不一，加工難度不一樣。對于孔深和孔徑較大的零件，由于調(diào)頭鉆孔涉及到二次裝夾，零件中心不易對齊，鉆孔使用麻花鉆加工存在工藝難點。主要表現(xiàn)為：麻花鉆鉆到孔底時，因中心不穩(wěn)，且刀刃是螺旋狀的，排屑排出時很容易和麻花鉆相擠壓，孔壁容易被銅屑擠出刀痕或起皮，并且加速麻花鉆的磨損。因而這一類孔加工難度大，質(zhì)量差，且麻花鉆使用壽命短，1根麻花鉆只能加工1000只零件。影響了零部件的生產(chǎn)進度和產(chǎn)品質(zhì)量。如圖2所示為孔壁起皮的現(xiàn)象。

1.3 原因分析

在出現(xiàn)過的孔內(nèi)起皮案例中，不合格零件都存在一個共同點，就是孔深，或是孔徑大。我公司出現(xiàn)過質(zhì)量問題的零件中，孔徑孔深分別是Φ2.6*5.5L、Φ0.9*5L、Φ1.2*4.2L，表現(xiàn)都為孔徑大或是孔深。經(jīng)過調(diào)查，這些零件都是非標設備鉆孔，而相同的零件在儀表車上加工則不會有起皮的現(xiàn)象，而儀表車使用的是自制半圓鉆。

因此，我們分析零件出現(xiàn)孔壁起皮的原因是兩方面引起。一是非標設備精度相對較差，二是麻花鉆排屑不暢引起。因為越是孔徑大的零件，排屑越大，而孔越深，排屑越不容易排出來，加上非標機床的跳動精度差，個別零件的排屑在孔內(nèi)和麻花鉆的后刀面在孔壁上相互擠壓，從而造成孔壁上有積屑餾甚至起皮的現(xiàn)象。而排屑不暢，在孔內(nèi)擠壓，又造成了麻花鉆的磨損，導致麻花鉆壽命低，孔壁上出現(xiàn)刀痕。最終造成了不合格零件的產(chǎn)生。

2? 半月鉆研究

2.1 半月鉆簡介

半月鉆和扁鉆最明顯的不同是半月鉆的刀體位于刀體的一側(cè)，從外徑整體的中心磨了一半，所以半月鉆也叫半邊鉆、半圓鉆。半月鉆只有一條切削刃，由于半圓鉆只有一個半圓的大小，刀刃呈現(xiàn)直線型，在鉆孔時，孔徑有一半可以容屑，銅屑不會和孔壁及刀刃摩擦。因此排屑效果比麻花鉆好，避免了因排屑不暢導致的銅屑在孔壁出現(xiàn)擠壓的情況，被廣泛應用在銅、鋁等合金的鉆孔加工。

2.2 半月鉆結(jié)構(gòu)分析

2.2.1 常規(guī)半月鉆

常規(guī)的半圓鉆可以通過操作者簡單的刃磨，即用合金圓棒在砂輪上刃磨，每個人的經(jīng)驗和手法不一樣，磨刀質(zhì)量也不一樣。刀具結(jié)構(gòu)如圖3所示。

從刀具結(jié)構(gòu)中可以看出，常規(guī)的半圓鉆是直柄型的，即孔徑有多大，就只能需要多大的合金圓棒加工。其次，在鉆尖處，半圓鉆類似麻花鉆一樣，有切削橫刃，且有兩個斜面，并且后刀面磨了排屑的缺口。經(jīng)過驗證該種結(jié)構(gòu)的半圓鉆用在非標機床上，存在以下不足。

①常規(guī)半圓鉆是直柄型的，但非標的刀具夾頭只有1種規(guī)格，因此用在非標上還需加裝套筒，才能實現(xiàn)刀具的裝夾。加裝套筒后，刀具中心不能保證，導致孔偏。②由于常規(guī)半圓鉆不能磨成圓錐形的刀尖，只能增加兩個后刀面，存在切削橫刃，橫刃的存在增大了切削阻力，因此半月鉆在非標機上容易因為機床徑向跳動大，切削阻力大而使鉆頭折斷，因此不能實現(xiàn)在非標機床上加工。

2.2.2 圓錐刀尖型半月鉆

針對常規(guī)半圓鉆不能在非標機床上加工的特點，對半圓鉆進行了改進。首先將直柄型的改成和非標機夾頭規(guī)格一致的。改成和非標機夾頭一致后，半圓鉆可以直接安裝在非標機床上的刀具夾頭上，增加了刀具的中心度，使零件同軸度更高。其次，改善零件的鉆尖部分，取消橫刃，鉆尖處改成圓錐形。該結(jié)構(gòu)的改善，可以減小零件加工時的軸向切削力，提高半圓鉆的剛性，保證鉆頭不易折斷。改進后的零件結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2.3 半月鉆應用效果

圓錐刀尖型半月鉆容屑槽寬，排屑效果好于麻花鉆。且刀柄和刀尖的改善，解決了在非標機床上加工不穩(wěn)定、精度差差的問題。如圖5所示為一款插孔零件用圓錐尖型半月鉆加工的孔內(nèi)狀態(tài)。該零件孔徑Φ0.7，孔深7mm，屬于難加工零件，用麻花鉆加工無法加工。從加工的零件來看，質(zhì)量穩(wěn)定，孔壁光滑，沒有刀痕和起皮的現(xiàn)象發(fā)生。在鉆頭不斷的情況下，一只半圓鉆可以加工1萬以上的產(chǎn)品。

3? 結(jié)論

本文通過對半月鉆的結(jié)構(gòu)分析和研究，改進了常規(guī)半月鉆的結(jié)構(gòu)，使其替代了麻花鉆鉆孔加工，解決了我公司加工接觸件深孔、大孔零件加工難的問題。改進后的圓錐形半月鉆有三個優(yōu)點：一是半月鉆容屑槽寬，相比于麻花鉆，排屑不會和后刀面擠壓導致孔內(nèi)起皮或產(chǎn)生刀痕;二是半月鉆改成統(tǒng)一的柄徑后，實現(xiàn)了非標機床的裝夾，提高了刀具和主軸的中心對中度;三是對半月鉆刀尖的改善，改善后的圓錐形取消了橫刃，減小了鉆孔時的軸向阻力，減小了零件的跳動，提高了零件的加工質(zhì)量。改善后的半圓鉆適用于銅合金小型接觸件的加工，目前我公司已廣泛應用。

參考文獻：

[1]袁哲俊，劉獻禮.金屬切削刀具設計手冊（第二版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2018.

[2]張策主編.機械原理與機械設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.