大直径接长钻头加工方法的改进

于慧敏

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150040)

0 引言

大直径的接长钻头的加工方法(φ70以上)，在其材料结构的选用上一般有整体和对焊两种方式。采用整体结构加工的刀具其材料成本巨大，工具制造成本增加、采用对焊结构加工刀具时受设备加工能力的限制，往往不能满足加工要求。

现在专业工具制造厂家为了节约刀具材料费用，一般采用可换刀头的结构。但此结构由于加工定位精度要求高，需用专业的数控机床加工，只适合于批量生产。对于单件小批量生产的刀具则不适合采取这种结构。我们一般采用对焊结构来解决这一问题。

1 焊接结构大直径接长钻头加工过程中出现的问题及解决方法

在加工大直径的焊接结构接长钻头时，由于刀具刃部及柄部采用不同材料(一般刃部采用高速钢W6Mo5Cr4V2，柄部采用45号钢)，对焊加工时加热熔点不同。采用传统方法焊接时，先将刃部加热，达到指定温度后再加热柄部。但由于感应圈的加热面积小，加热时间较长，当柄部达到指定温度时，刃部受外界温度的影响已经冷却，使对焊处的温度不一致，会产生结合处融合不好，而对接处由于间隙小(0.2 mm)，只依靠环形槽容纳焊料(传统对焊结构见图1)，加热时受热胀冷缩的影响空气及焊料不能及时排出，产生对焊件抱死、没有达到对焊深度、焊接不牢固等缺陷。在加工产品工件时由于扭矩大，容易使钻头在焊接处断裂，钻头刃部留在产品内部拿不出来，对产品质量造成严重的影响。

图1 传统对焊结构

针对以上问题，经过设计人员、工艺人员以及操作者的共同分析研究，首先在设计结构上进行改进。在对焊处柄部加工出对称的4个轴向排气槽，其作用是使焊接时对焊处刃、柄间的空气及多余的焊料能够及时排出，使对焊处刃、柄间的接触面积增大(对焊处带有排气槽结构见图2)。

图2 对焊处带有排气槽结构

同时对高频对焊机进行改造。

首先根据高频对焊机的额定出功率，在不影响机床性能的前提下将加热感应圈由单波环形感应圈(见图3)改为多波环形感应圈(见图4)，使工件加热部位面积增大，对焊时工件内外温度一致，防止了对焊时由于冷热不均而产生的融合不好、抱死等现象。

图3 单波环形感应圈

图4 多波环形感应圈

另外，在加工工艺上进行改进。采用刃部先预热，然后刃、柄再同时加热，使焊料与工件能充分融合，并且多余的焊料及空气能及时从排气槽排出，使刃柄彻底融合以达到对焊深度，加强了焊接强度。

2 加工成本的比较

接长钻头一般用于加工深孔。钻头的整体长度较长600 mm以上，而加工工件时，刃部的可使用部分较短，刃部与柄部的比例多为1∶5，甚至更多。

选用对焊结构加工钻头时，刃部材料一般采用高速钢 W6Mo5Cr4V2，柄部材料为45号钢。W6Mo5Cr4V2的材料成本为57元/kg，45号钢的材料成本为4元/kg。因此加工一支接长的钻头若整体采用高速钢W6Mo5Cr4V2材料，其材料的成本就很大。对于大直径的接长钻头来讲，其设计结构若采用整体高速钢结构加工，其材料成本是对焊结构成本的14倍以上。钻头越长，成本相差越多。

3 结语

经过多次生产及试验，用此方法加工的刀具不仅完全满足了设计图纸要求，而且在使用过程中其强度及韧性也达到了生产要求，并且降低了刀具的材料制造费用，节约了刀具制造成本，达到了降成增效的目的。