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麻花钻是耗损量最大的刀具之一。半封闭的切削环境和特殊的几何结构,使其钻削温度高于相同条件下车削和铣削温度,再加上钻刃各处的切削速度、几何参数都会发生变化,从而导致麻花钻的使用寿命远远低于其它刀具,难以适应机床高速化和被加工材料高硬度化的趋势。为此,本文选用普通的和经磁化处理后的麻花钻在相同条件下作钻孔试验,以最大可钻孔数来表示钻头的切削性能,并以此为依据研究磁化处理对钻头使用寿命的影响。

1 试验条件与方法

钻孔材料:普通板料,Q235,板厚10mm。
钻头参数:普通麻花钻,材料HSS,直径9.8mm。
机床类型:台钻,型号Z512B,转速800r/min,进给量手动控制,冷却液为5%的乳化液。
试验时把购置的一批麻花钻分4组,其中第1组保持原状,不作任何处理,数量为20根:第2组经磁化处理,使钻头切削部分端为N极,钻柄端为S极,数量为30根:第3组也作磁化处理,使钻头切削部分端为S极,钻柄端为N极,数量为30根:第4组经磁化处理后进行消磁,数量为20根。磁化处理后的钻头按N、S极首尾相连放置,以免消磁而影响试验结果。
试验方法是在板料上进行钻孔,一直到钻头发出一定杂声、磨钝严重且切削作用失效,或切削部分损坏不能切削为止,并一一记录可钻孔数。

2 试验结果

第1组未作任何处理的麻花钻试验结果(试验根数20根):
总钻孔数2234孔,平均每根约钻111孔:
第2组经磁化处理,钻头为N极的试验结果(试验根数30根):
总钻孔数4596孔,平均每根约钻153孔:
第3组经磁化处理,钻头为S极的试验结果(试验根数30根):
总钻孔数4461孔,平均每根约钻148孔:
第4组经磁化处理后消磁的试验结果(试验根数20根):
总钻孔数2239孔,平均每根约钻119孔。

3 结果分析

  1. 比较第1组与第2、第3组数据,发现经磁化处理后,钻头的平均可钻孔数从111孔,提高到153孔和148孔,平均可钻孔数为151孔,提高了35.2%。可见麻花钻经磁化处理后能明显提高钻头的使用寿命。
  2. 比较第2组与第3组数据,发现同样经磁化处理后的麻花钻,它们的钻削能力也有所不同,钻头为N极的麻花钻可钻孔数比钻头为S极的更多,可见钻头为N极的麻花钻使用寿命长,性能更佳。
  3. 比较第1组与第4组数据,发现经磁化处理后进行消磁,可钻孔数变化不大,可见先磁化后消磁对钻头的使用寿命影响不大。
另外通过对磁化处理后的麻花钻的切削部分进行分析,发现经磁化处理后出现崩刃而导致失效的概率已远远低于没经磁化处理的麻花钻,可见经磁化处理后,通过改变HSS内部原子排列,能有效地保护钻头免受冲击、摩擦而局部损坏。

4 结论

  1. 磁化处理能明显提高高速钢麻花钻的使用寿命。
  2. 钻头切削部分为N极的磁化处理方式,其使用寿命优于钻头切削部分为S极的磁化处理方式。
  3. 麻花钻经磁化处理后消磁,其使用寿命变化不大。

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