关于半月钻钻孔的研究与应用

李福彬

摘要：连接器中的接触件插孔插针零件，一般都有对接端和压接端孔。这类零件在加工时，不能一次成型。为了保证对接端的精度，车削成形落料时，须先从对接端开始车削加工，而压接端的孔则需要调头钻孔。接触件零件的孔径大部分在Φ2以内，目前，行业内大都采用麻花钻钻孔。麻花钻由于容屑槽小，排屑易和孔壁摩擦，造成孔壁起皮或严重的刀痕。本文通过对半月钻的研究，改进半月钻的钻尖结构，解决了接触件压接端孔壁起皮和严重刀痕的问题。

关键词：连接器;接触件;钻孔;麻花钻;半月钻

中图分类号：[TD41]                                     文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）06-0083-02

0  引言

随着科技的发展和市场对连接器需求的增加，接触件插孔插针等零件的需求也跟着成倍增长。然而，随着越来越多的同行企业加入市场份额的争夺，接触件零件的质量标准要求越来越高。想要在激烈的市场竞争中保持竞争力，守住和扩大市场份额，必须通过创新，实现降本增效。目前，我公司加工的接触件月均产量在400万件左右，为了提高零件的加工效率，调头钻孔采用的是非标自动化机床加工，刀具使用的是普通麻花钻。然而，非标机床由于精度较标准机床差，且麻花钻钻孔存在诸多缺点，钻孔后孔壁易出现刀痕或起皮等质量问题，严重制约了我公司的生产发展。因此，对半月钻钻孔的研究应用，对我公司的发展有着重要的意义。

1  零件加工概况

1.1 零件结构分析

在接触件零件中，常见的是插孔和插针，零件结构示意图如图1所示。对插孔来说，零件两端都存在孔，分别是对接孔和压接孔。对接孔是实现连接器功能的关键部位，精度要求较高。一般来说，在车削成形时，优先保证的是对接端的精度，因此，另一端的压接孔需要单独的设备调头加工。而我公司目前则使用的是非标自动化尾孔机钻孔。对插针来说，SR端是零件的对接端，SR针体和插孔的对接端相互配合，实现连接功能。因此SR端的精度要求也比较高，加工时优先保证SR端，压接端的孔需要调头钻孔。因此，从零件结构来说，不管是插孔还是插针，都需要调頭钻孔。

1.2 现状描述

目前我公司加工的接触件零件中，涉及到非标机床钻尾孔的零件月均在30款以上，各零件孔径大小和深浅不一，加工难度不一样。对于孔深和孔径较大的零件，由于调头钻孔涉及到二次装夹，零件中心不易对齐，钻孔使用麻花钻加工存在工艺难点。主要表现为：麻花钻钻到孔底时，因中心不稳，且刀刃是螺旋状的，排屑排出时很容易和麻花钻相挤压，孔壁容易被铜屑挤出刀痕或起皮，并且加速麻花钻的磨损。因而这一类孔加工难度大，质量差，且麻花钻使用寿命短，1根麻花钻只能加工1000只零件。影响了零部件的生产进度和产品质量。如图2所示为孔壁起皮的现象。

1.3 原因分析

在出现过的孔内起皮案例中，不合格零件都存在一个共同点，就是孔深，或是孔径大。我公司出现过质量问题的零件中，孔径孔深分别是Φ2.6*5.5L、Φ0.9*5L、Φ1.2*4.2L，表现都为孔径大或是孔深。经过调查，这些零件都是非标设备钻孔，而相同的零件在仪表车上加工则不会有起皮的现象，而仪表车使用的是自制半圆钻。

因此，我们分析零件出现孔壁起皮的原因是两方面引起。一是非标设备精度相对较差，二是麻花钻排屑不畅引起。因为越是孔径大的零件，排屑越大，而孔越深，排屑越不容易排出来，加上非标机床的跳动精度差，个别零件的排屑在孔内和麻花钻的后刀面在孔壁上相互挤压，从而造成孔壁上有积屑馏甚至起皮的现象。而排屑不畅，在孔内挤压，又造成了麻花钻的磨损，导致麻花钻寿命低，孔壁上出现刀痕。最终造成了不合格零件的产生。

2  半月钻研究

2.1 半月钻简介

半月钻和扁钻最明显的不同是半月钻的刀体位于刀体的一侧，从外径整体的中心磨了一半，所以半月钻也叫半边钻、半圆钻。半月钻只有一条切削刃，由于半圆钻只有一个半圆的大小，刀刃呈现直线型，在钻孔时，孔径有一半可以容屑，铜屑不会和孔壁及刀刃摩擦。因此排屑效果比麻花钻好，避免了因排屑不畅导致的铜屑在孔壁出现挤压的情况，被广泛应用在铜、铝等合金的钻孔加工。

2.2 半月钻结构分析

2.2.1 常规半月钻

常规的半圆钻可以通过操作者简单的刃磨，即用合金圆棒在砂轮上刃磨，每个人的经验和手法不一样，磨刀质量也不一样。刀具结构如图3所示。

从刀具结构中可以看出，常规的半圆钻是直柄型的，即孔径有多大，就只能需要多大的合金圆棒加工。其次，在钻尖处，半圆钻类似麻花钻一样，有切削横刃，且有两个斜面，并且后刀面磨了排屑的缺口。经过验证该种结构的半圆钻用在非标机床上，存在以下不足。

①常规半圆钻是直柄型的，但非标的刀具夹头只有1种规格，因此用在非标上还需加装套筒，才能实现刀具的装夹。加装套筒后，刀具中心不能保证，导致孔偏。②由于常规半圆钻不能磨成圆锥形的刀尖，只能增加两个后刀面，存在切削横刃，横刃的存在增大了切削阻力，因此半月钻在非标机上容易因为机床径向跳动大，切削阻力大而使钻头折断，因此不能实现在非标机床上加工。

2.2.2 圆锥刀尖型半月钻

针对常规半圆钻不能在非标机床上加工的特点，对半圆钻进行了改进。首先将直柄型的改成和非标机夹头规格一致的。改成和非标机夹头一致后，半圆钻可以直接安装在非标机床上的刀具夹头上，增加了刀具的中心度，使零件同轴度更高。其次，改善零件的钻尖部分，取消横刃，钻尖处改成圆锥形。该结构的改善，可以减小零件加工时的轴向切削力，提高半圆钻的刚性，保证钻头不易折断。改进后的零件结构如图4所示。

2.3 半月钻应用效果

圆锥刀尖型半月钻容屑槽宽，排屑效果好于麻花钻。且刀柄和刀尖的改善，解决了在非标机床上加工不稳定、精度差差的问题。如图5所示为一款插孔零件用圆锥尖型半月钻加工的孔内状态。该零件孔径Φ0.7，孔深7mm，属于难加工零件，用麻花钻加工无法加工。从加工的零件来看，质量稳定，孔壁光滑，没有刀痕和起皮的现象发生。在钻头不断的情况下，一只半圆钻可以加工1万以上的产品。

3  结论

本文通过对半月钻的结构分析和研究，改进了常规半月钻的结构，使其替代了麻花钻钻孔加工，解决了我公司加工接触件深孔、大孔零件加工难的问题。改进后的圆锥形半月钻有三个优点：一是半月钻容屑槽宽，相比于麻花钻，排屑不会和后刀面挤压导致孔内起皮或产生刀痕;二是半月钻改成统一的柄径后，实现了非标机床的装夹，提高了刀具和主轴的中心对中度;三是对半月钻刀尖的改善，改善后的圆锥形取消了横刃，减小了钻孔时的轴向阻力，减小了零件的跳动，提高了零件的加工质量。改善后的半圆钻适用于铜合金小型接触件的加工，目前我公司已广泛应用。

参考文献：

[1]袁哲俊，刘献礼.金属切削刀具设计手册（第二版）[M].北京：机械工业出版社，2018.

[2]张策主编.机械原理与机械设计[M].北京：机械工业出版社，2004.