套料空心鉆工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)研究

■中信重工機(jī)械股份有限責(zé)任公司 （河南洛陽(yáng) 470031） 付 薇 申明付

套料空心鉆工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)研究

■中信重工機(jī)械股份有限責(zé)任公司 （河南洛陽(yáng) 470031） 付 薇 申明付

摘要：套料空心鉆的制造質(zhì)量直接影響套料的使用效果和生產(chǎn)效率。要保證套料空心鉆的質(zhì)量，就要研究套料空心鉆的工藝設(shè)計(jì)。本文對(duì)套料空心鉆的工藝設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的研究，通過(guò)對(duì)比應(yīng)用，不但解決了套料空心鉆的質(zhì)量問(wèn)題，而且還提高了其使用壽命。

近幾年來(lái)，大直徑軸類回轉(zhuǎn)件加工較多，這些軸類工件的質(zhì)量要求都比較高，尤其是要求保證機(jī)械性能。這就需要在軸本體上取樣，做機(jī)械性能試驗(yàn)，檢驗(yàn)軸的機(jī)械性能是否滿足設(shè)計(jì)要求。在軸本體上取樣，使用的是套料空心鉆。套料空心鉆規(guī)格不一，根據(jù)取樣的規(guī)格，選取套料空心鉆。目前，我公司使用最多的規(guī)格是φ45mm的套料空心鉆。

套料空心鉆的制造，在使用過(guò)程中出現(xiàn)破碎現(xiàn)象較多。一個(gè)較好的套料空心鉆一般只能取3～4個(gè)試樣，而普通的套料空心鉆只能取1～3個(gè)就會(huì)出現(xiàn)破碎。浪費(fèi)很大，生產(chǎn)效率較低。對(duì)此，根據(jù)存在的問(wèn)題，改進(jìn)工藝設(shè)計(jì)，提高制造質(zhì)量，滿足使用效果，提高使用壽命。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，多次改進(jìn)，較好地解決了套料空心鉆的制造質(zhì)量，應(yīng)用效果較好，使用壽命也提高了3倍左右。

目前，改進(jìn)后的套料空心鉆工藝設(shè)計(jì)已經(jīng)得到了推廣應(yīng)用，不僅保證了質(zhì)量，還提高了使用壽命。

1. 套料空心鉆介紹

（1）技術(shù)背景。大型軸類零件一般都有機(jī)械性能要求。為了檢測(cè)零件是否達(dá)到了要求的機(jī)械性能，需要在軸類零件上套取試棒，用來(lái)做機(jī)械性能試驗(yàn)。試棒的套取，使用的是套料空心鉆。軸類零件材質(zhì)一般是中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，如34CrMo1A、30CrNi2Mo及42CrMo等，鍛件狀態(tài)，硬度為220～260HRC。套取試棒是盲孔加工，排屑不暢，不利于刀具的切削，切屑也加劇了刀具的磨損，嚴(yán)重時(shí)甚至擠壓刀具，致使刀具破損。

套料空心鉆的材質(zhì)是高速鋼，一般牌號(hào)是W6Mo5Cr4V2，采用鹽浴淬火，刃部硬度為62～65HRC，其他部位硬度為30～35HRC。為了增加套料空心鉆的耐磨性，選擇鈷高速鋼，牌號(hào)是M42，熱處理后刃部硬度為65～67HRC，實(shí)際硬度比一般高速鋼高2倍以上。

（2）設(shè)計(jì)特點(diǎn)。套料空心鉆采用整體高速鋼的設(shè)計(jì)思路，材質(zhì)是鈷高速鋼，牌號(hào)是M42，熱處理后刃部硬度為65～67HRC，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和特點(diǎn)如圖1所示。切削刃共有4個(gè)刃，2個(gè)尖刃，2個(gè)平刃，并且要求尖刃必須高出平刃（1.5±0.1）mm。2個(gè)尖刃為φ43mm，2個(gè)平刃為φ45mm。

圖1　套料空心鉆示意圖

（3）套料空心鉆的工藝設(shè)計(jì)改進(jìn)特點(diǎn)。①熱處理前使用專用鉆模鉆攻3-M8，不但要保證端面到孔中心距離，而且要保證3個(gè)頂絲孔在360o等分，這點(diǎn)十分重要，目的是要套料空心鉆不但定位準(zhǔn)確，而且要受力均勻，防止扭曲及產(chǎn)生不平衡力矩（見圖2）。②為了保證設(shè)計(jì)要求的刃部淬火硬度為65～67HRC，其余硬度為30～35HRC，淬火分兩個(gè)階段，第一階段鹽浴淬火，保證刃部淬火硬度為65～67HRC；第二階段采用的辦法是在高頻加熱裝置+回火爐完成，保證其余硬度要求30～35HRC。此過(guò)程重點(diǎn)控制兩個(gè)過(guò)渡區(qū)域的硬度，以防應(yīng)力集中，是保證套料空心鉆最關(guān)鍵的一道工序。③淬火后的內(nèi)磨精加工，主要是保證內(nèi)錐孔要與定位孔同心，工藝設(shè)計(jì)專用裝夾胎具，一次裝夾，完成內(nèi)錐孔和定位孔的內(nèi)磨加工（見圖3），使用專用測(cè)量塞規(guī)檢測(cè)（見圖4）。④刃口磨削，使用工具磨磨削前刃和后刃，并設(shè)計(jì)了專用裝夾心軸（見圖5），內(nèi)孔用來(lái)孔定位，3個(gè)頂絲頂緊，刃磨的重點(diǎn)是保證齒的等分、相對(duì)兩齒等高及相鄰兩齒高度差（1.5±0.1）mm。

圖2　專用鉆模示意圖

圖3　專用內(nèi)磨裝夾胎具示意圖

圖4　專用內(nèi)磨測(cè)量塞規(guī)示意圖

圖5　工具磨專用裝夾心軸示意圖

（4）使用情況。套取材料分別為工件一：鍛件，30CrNi2Mo 、220～260HBW；工件二：鍛件，30CrNiMo、220 ～260HBW；試用時(shí)間：2014 年7月15日；套料空心鉆：規(guī)格φ45mm；材質(zhì)：M42；使用機(jī)床：ZJ9225 套料鉆床。

（5）使用結(jié)果。工件一：設(shè)定切削參數(shù)和以前使用的切削參數(shù)基本一致，機(jī)床轉(zhuǎn)速為80r/min，進(jìn)給量為0.08mm/r 。成功套取6根試棒后觀察刀具，發(fā)現(xiàn)輕微磨損，磨損量約0.1mm左右，切削平穩(wěn)，沒(méi)有異常情況。

工件一完成后，換工件二，考慮工件一比較平穩(wěn)，沒(méi)有異常情況，因此切削參數(shù)沒(méi)有改變，仍是轉(zhuǎn)速80r/min，進(jìn)給量為0.08mm/r ，又成功套取7根試棒，切削平穩(wěn)，但有異常聲響。檢查磨損情況，約0.3mm左右，需要重磨刃口后再用。

2. 使用結(jié)果分析

（1）原來(lái)套料空心鉆的材質(zhì)是W6Mo5Cr4V2，采用鹽浴淬火，刃部硬度為62～65HRC，其他部位硬度為30～35HRC。正常情況下，一個(gè)鉆頭最多能套取3～4根試棒，若經(jīng)常套取一根試棒就會(huì)有1～3個(gè)套料空心鉆破損。

（2）目前改進(jìn)后的套料空心鉆材質(zhì)是M42，采用鹽浴淬火，刃部硬度為65～67HRC，其他部位硬度為30～35HRC。在切削參數(shù)相同情況下，切削較穩(wěn)定，可以套取試棒10個(gè)以上，壽命提高3倍以上。

（3）從改進(jìn)后的使用效果可以看出，套料空心鉆材質(zhì)要選擇適當(dāng)，選用含鈷的高速鋼替代普通高速鋼，可以提高硬度，還可以提高耐磨性；工藝設(shè)計(jì)也很重要，通過(guò)改善工藝設(shè)計(jì)，保證了質(zhì)量；重要的是結(jié)合裝夾的實(shí)際使用情況，控制套料空心鉆在工

作時(shí)受力均衡，避免了因受力不均導(dǎo)致的破損情況。

3. 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該套料空心鉆的工藝設(shè)計(jì)改進(jìn)、應(yīng)用分析，可以看出影響套料空心鉆使用效果的主要因素有：其本身的材質(zhì)、熱處理對(duì)刃口硬度的控制、裝夾部位硬度及過(guò)渡區(qū)域不能有應(yīng)力集中等。工藝設(shè)計(jì)不但要考慮圖樣本身的設(shè)計(jì)要求，更重要的是要考慮使用狀態(tài)、裝夾情況等，從而提高生產(chǎn)效率，提高套料空心鉆的使用壽命，同時(shí)大大降低生產(chǎn)制造成本。

收稿日期：（20141108）