机械加工金属小孔的加工方法与小直径钻头应用要点

机械加工金属小孔的加工方法与小直径钻头应用要点

一、小直径钻头钻小孔的问题剖析

1、钻头强度与排屑难题

钻头直径小，其强度相对不足，并且小直径钻头的螺旋角较小，这使得排屑极为不易。在钻孔过程中，切屑难以顺利排出，容易在孔内堆积，进而对钻头产生较大的阻力。这种阻力增加了钻头在工作时所承受的负荷，导致钻头在使用过程中极易发生折断现象，严重影响钻孔作业的顺利进行。

2、切削温度与散热困境

钻小孔时，由于切削速度较高，钻头在切削过程中会产生大量的切削热。然而，小直径钻头的散热条件较差，尤其是钻头与工件的接触部位，热量集聚更为明显，温度急剧升高。高温不仅会加剧钻头的磨损，降低钻头的使用寿命，还可能使钻头的材料性能发生变化，进一步削弱钻头的强度和切削性能，从而影响钻孔的精度和质量。

3、手动进给与钻头刚性不足

在钻孔操作中，多数情况下采用手动进给方式。但手动进给时，进给力难以均匀掌握。稍不留意，进给力过大或不均匀就会使钻头受到额外的应力，导致钻头损坏。同时，小直径钻头本身刚性较差，在钻孔过程中容易受到切削力的影响而发生弯曲变形。一旦钻头弯曲，钻孔的方向就会产生倾斜，无法保证钻孔的垂直度和直线度要求，使得加工出的孔不符合设计精度标准。

二、小直径钻头的使用方法

（一）钻进起始阶段的操作要点

由于小直径钻头强度低、刚性差且容易折断，在开始钻进时，进给力必须要轻。轻进给力能够有效防止钻头在初始接触工件时发生弯曲和滑移，确保钻孔始切位置的准确性。操作人员在进给时，要特别留意手劲的大小和操作的感觉。当钻头出现弹跳现象时，应给予其一定的缓冲空间，避免因强行进给而导致钻头折断。在某些情况下，可能仅需极小的进给力就能维持钻头的正常钻进。当进给力过小时，手动进刀难以通过手感准确感知，此时可在进刀机构上安装一个小重陀。利用小重陀的重量产生稳定的进给力，实现精准且稳定的进给操作，为钻孔作业开好头。

（二）钻削过程中的关键措施

1、退钻排屑与冷却

小直径钻头工作时，因其排屑槽狭窄，切屑排出不流畅。为解决这一问题，在钻削过程中需要频繁退钻。退钻的次数与孔的深度成正比，孔越深，退钻的频率应越高。退钻操作不仅能够及时清除排屑槽内的切屑，防止切屑堵塞影响钻头的正常工作，还可利用退钻的间隙输入冷却液。冷却液可以有效降低钻头和工件的温度，减少热变形和磨损。若没有冷却液供应条件，也可将钻头在空气中短暂冷却后再继续钻进。此外，还可以在钻头的沟槽涂上一层二硫化钼，或者使用粘度低的机械油或植物油进行润滑。这些润滑措施能够减小切屑、工件和刀具接触面之间的摩擦系数，进一步降低钻头的磨损，提高钻头的使用寿命，从而保证钻孔作业的持续稳定进行。

2、钻床的选择与钻头装夹

选用精度较高的钻床对于小直径钻头的钻孔作业至关重要。小直径钻头所用的钻床要求主轴具有较高的灵敏度和旋转精度，振动要小，刚性要好。理想状态下，主轴跳动应小于 0.005mm。在钻头装夹方面，应采用专用的小卡簧进行装夹，而避免使用钻夹头或三爪卡盘直接装夹钻头。卡簧装夹能够使钻头定位准确可靠，受力均匀，并且可以抵消一部分偏摆误差，显著提高钻头的旋转精度。需要注意的是，绝不可用砂布、纸片加粗钻头柄进行装夹，这种错误的装夹方式会破坏钻头的原有精度和平衡，增加钻孔过程中的不稳定因素，容易导致钻孔质量下降和钻头损坏。

（三）通孔加工与钻头转速控制

1、通孔加工技巧

由于小直径钻头的有效长度相对较短，在钻通孔时，如果钻孔深度超过钻头的有效长度，且工件允许的情况下，可以采用两边钻孔的方法。这种方法能够有效避免因钻头长度不足而无法完成通孔加工的问题，确保通孔的顺利钻制。通过从工件的两边分别进行钻孔，可使钻头在有效长度范围内完成整个通孔的加工任务，提高加工效率和加工质量。

2、钻头转速的合理设定

小直径钻头在钻削小孔时，对钻床的转速要求较高。虽然一般钻床在转速过快时容易产生振动，对钻孔不利，但通常小直径钻头的速度又不能过低。为了使钻削小孔时钻头平稳，减少振动，应选用高速，特别是硬质合金小直径钻头所要求的速度更高。一般来说，其切削速度通常在 v = 7 - 10m/min 范围内。合理的转速能够保证钻头在切削过程中保持良好的切削性能，减少钻头的磨损和破损，同时也有助于提高钻孔的精度和表面质量，满足不同加工要求下的小孔钻削需求。

（四）钻头刃磨的要点

为了获得满意的钻削效果，小直径钻头应进行良好的刃磨。在修磨锋角 2f 时，必须保证左右两切削刃对称，且两切削刃上的后角要相等。只有这样，才能使钻头在切削过程中受力均匀，避免因切削刃不对称而导致钻头受力不均，产生径向摆动，进而损坏钻头。此外，由于小直径钻头增加了钻芯直径，会导致轴向力增大。为克服这一缺点，应认真地修磨横刃，修磨后横刃长度宜为直径的 10%。在实际钻孔过程中，根据不同的加工材料，还可以将横刃修磨得更小。但在修磨过程中，一定要确保钻芯中心左右对称。如果两条主切削刃和横刃不对称，在钻削时，载荷就会集中加在一个切削刃上，使小直径钻头产生严重的径向摆动，最终导致钻头在钻削加工中损坏，无法完成小孔的加工任务，影响整个机械加工的进程和质量。