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技術文章

新型空心鉆頭的結構與經濟效益，成為鋼結構制造業(yè)鉆孔作業(yè)*理想的工具

空心鉆頭：空心鉆頭又名取芯鉆頭，開孔器，中心鉆頭，鋼板鉆頭，磁力鉆鉆頭，鋼軌鉆頭等 。鉆桿中間是中空的鉆頭，主要用于鉆物取芯。下面小編為大家介紹新型空心鉆頭的結構與經濟效益。


近年來，由于鋼結構具有良好的加工性能和焊接性能，同時，強度高、質量輕、材質均勻且塑性韌性好、抗震性佳、綜合效益指標優(yōu)良，在大跨結構、工業(yè)廠房、火電、核電、多層或高層建筑、高聳建筑以及壓力容器等方面得到了廣泛的應用。隨著我國國民經濟的不斷發(fā)展和科學技術的進步，鋼結構的應用范圍不斷擴大，鋼結構制造和安裝企業(yè)像雨后春筍般在國內各地涌現(xiàn)，鋼結構制造業(yè)得到了較大的發(fā)展。制孔在鋼結構制造中占有很大比重，尤其是高強螺栓的采用使孔加工不僅在數(shù)量上，而且在精度要求上都有了很大提高。鋼結構工程制孔驗收和質量驗收規(guī)范[1]標準見表1和表2。

注：1.在節(jié)點中連接板與一根桿件相連的所有螺栓孔為一組；2.對接接頭在拼接板一側的螺栓孔為一組；3.在2相鄰節(jié)點或接頭間的螺栓孔為一組，但不包括上述2款所規(guī)定的螺栓孔；4.受彎構件冀緣上的連接螺栓孔，每米長度范圍內的螺栓孔為一組。

1條月產量在800 t左右的鋼結構生產線每天要完成2 000多個高強螺栓孔，傳統(tǒng)的鋼結構生產制孔工藝已經不能滿足生產需求。數(shù)控切割機切割所制的孔孔壁面粗糙，有火焰割痕和氧化層，不能滿足精度要求；用普通標準麻花鉆在搖臂鉆床上鉆孔能保證加工精度要求，但被加工件需要被定位和夾緊，效率不高；數(shù)控鉆床鉆孔有一定的局限性，只能加工鋼板件和角鋼等零件，不能加工較大構件；采用模板定位麻花鉆鉆孔，模板要裝夾或點焊在待加工工件上，因此需要裝拆夾具或打磨焊點，效率也不高。綜上所述，迫切需求一種新型工具，打破傳統(tǒng)工藝，從而解決上述問題。新型空心鉆頭(又稱取芯鉆頭)就可以較好地解決這個難題。

1新型空心鉆頭的結構
新型空心鉆是多刀刃環(huán)狀切削的高效鉆頭，鉆孔直徑為12～150 mm，主要用于對鋼構件的鉆孔加工，如鋼結構工程、軌道交通、橋梁、船舶、機械制造、航空航天等孔加工領域，其鉆孔性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的二刃麻花鉆，具有鉆孔效率高和鉆削輕快省力等特點。多刃鋼板鉆與磁座鉆機配套使用可以對大型鋼構件進行多方位鉆孔，操作方便靈活，有效縮短工程施工時間，已成為現(xiàn)代鋼構件鉆孔及環(huán)形槽加工的優(yōu)選刀具。空心鉆頭又名取芯鉆頭或開孔器，一般空心鉆頭切削深度為25 mm、35 mm、50 mm、75 mm和100 mm等?？招你@頭的轉速和進給量是普通標準麻花鉆的3～5倍，其鉆孔速度要比傳統(tǒng)的麻花鉆頭快8～10倍，空心鉆頭及其裝在內芯的頂針如圖1所示，空心鉆頭切削刃幾何參數(shù)如圖2所示。

新型空心鉆頭刃部采用的3枚組合刃的結構、齒距不等分和特殊硬質合金刀刃等是其**點。每枚組合刃由若干個外刃、中刃和內刃組成，每個刀刃在切削過程中只負擔1/3左右的工作量，加之每個刀刃的內側均有切削刀，所以可以使排屑非常順暢；另外，各刃分別負擔一部分切削工作的特性使得該孔鉆極不容易產生崩刃現(xiàn)象。因此，該空心鉆頭刃型鋒利，需要很小的動力便能實現(xiàn)快速切削?？招你@頭刀刃的主要參數(shù)為：前角γ=10°～12°，后角a=7°～9°，副后角a1=2°～3°。新型空心鉆頭使用過程中前刀面不需要重磨，后刀面才是空心鉆頭*易重磨的面，因此空心鉆頭的刃磨是以刃磨后刀面來實現(xiàn)。新型空心鉆頭可對100 mm厚的鋼板進行高精度和高速度的穿孔，也可以鉆交叉重疊孔。新型空心鉆頭配合專門帶有快裝連接彈簧套的動力機器，具有效率快、成本低的特點，新型空心鉆頭刃部采用硬質合金制造，具有3層端齒幾何參數(shù)，切削輕快，使用壽命長，三削平柄接口，適用于各種微型磁力鉆機。硬質合金空心鉆頭通過采用轉換連接套，也可適用于各類立式鉆床、搖臂鉆床、銑床和車床等。
2新型空心鉆頭的經濟效益
作為切削工具，人們使用標準麻花鉆頭已經有100多年的歷史了，由于麻花鉆頭的鉆芯部分完全是負的切削角度，切削阻力很大，所以麻花鉆頭切削力的50%～60%是由于鉆頭的鉆芯產生的。綜合上述因素可知，麻花鉆頭不可能做得很大，加工更大、更深的孔就必須從鉆小孔開始一步一步地擴大，直到擴孔尺寸達到要求為止。新型空心鉆頭擴大了鉆頭的切削范圍，使用相對較小的動力就可以加工大直徑孔和高深度孔，也可以把空心鉆頭的尺寸做得很大，變成了現(xiàn)在工程上普遍使用的開孔器(見圖3)，可鉆透多種等級的鋼筋混凝土、大理石、砂巖、天然石和瓷磚。新型空心鉆頭不僅降低了加工成本，還把過去認為不可能實現(xiàn)的加工工藝變?yōu)楝F(xiàn)實。
孔加工屬半封閉式切削，切削熱集中于刀尖處，使切削刃溫度急劇升高；此外，因刀具進給方向與切屑排出方向相反，普通標準麻花鉆是由實體材料加工而成，所以只能采用外注切削液冷卻，切削液不易進入切削區(qū)，從而加劇了切削刃溫度的升高，使刀具壽命降低。切削液注入方式可分為外注式切削液冷卻和內噴式切削液冷卻。降低切削刃溫度*有效的方法是采用噴切削液冷卻，以輔助排屑潤滑和帶走大量地熱量。試驗表明，內噴式切削液冷卻效果比外注式切削液冷卻好效果3～5倍，即新型空心鉆頭可比普通標準麻花鉆冷卻效果改善3～5倍。
由于空心鉆頭工作載荷小，只需要很小的動力就能順利實現(xiàn)孔的加工，所以將空心鉆頭安裝在微型磁力鉆機上便能順利工作。空心鉆頭配合微型磁力鉆，通過磁力鉆機本身底部的電磁鐵通電后產生磁性，可以直接吸附在大型鋼結構件上，實現(xiàn)了大工件、特大工件、異形件的孔加工，從而使不易轉移工位的大噸位件實現(xiàn)全方位的鉆孔加工，不需要任何夾具對工件進行定位和夾緊，不依賴于機床便能高精度、高效率地完成鋼結構制造和安裝工程中的制孔任務。
普通標準麻花鉆鉆孔可產生長帶狀螺旋鐵屑，這種鐵屑常常纏繞在麻花鉆鉆頭周圍，很大程度上阻礙了外部切削液進入鉆頭尖部，嚴重影響切削液的冷卻效果，并且鐵屑會伴隨整個切削過程隨麻花鉆頭旋轉而飛出，給操作工人的人身**帶來一定風險。新型空心鉆頭在整個切削過程中由于其結構和刃型的特殊性，只產生細末狀鐵屑和單個圓柱形鋼塊，危險系數(shù)??；并且，從經濟方面來講，使用新型空心鉆頭鉆孔產生的圓柱形鋼塊回收再利用的經濟價值遠遠比使用標準麻花產生的鐵屑高很多。

下述以空心鉆頭安裝在微型磁力鉆機上鉆孔為例來說明其使用方法。首先，用劃針在工件上劃出待加工孔的中心線，在孔中心線的交叉點(孔的中心)上砸出樣沖眼；然后，將微型磁力鉆放在待加工孔的工件表面上，將空心鉆頭上的頂針對準樣沖眼，打開電磁開關，將微型磁力鉆吸附在工件表面，打開主軸轉動開關，開始鉆孔，這時打開磁力鉆機上的冷卻系統(tǒng)對還在工作的空心鉆頭進行冷卻；*后，當孔徑鉆透時，空心鉆頭主軸內的彈簧自然對頂針產生一個壓力，頂針受壓將圓柱形塊狀鐵屑彈出、單個鉆孔工作完成。

3結語

新型空心鉆頭的誕生解決了鋼結構制造行業(yè)的鉆孔難題，在未來鋼結構行業(yè)的發(fā)展中，尤其是火電鋼構、核電鋼構和重型鋼構等方面，規(guī)范標準會越來越高，對高強螺絲孔的精度要求也會越來越高，新型空心鉆頭將成為鋼結構制造業(yè)鉆孔作業(yè)*理想的工具。

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