1 不銹鋼斷屑鉆的切屑形態與產生條件

不銹鋼斷屑鉆的基本刃形如圖1所示。其特點是：磨出較大鋒角(2F)及很淺的圓弧刃(半徑R)，生成了外直刃(寬度L)與內、外刃高度差h。通過修磨鉆心部位前刀面生成了內直刃、內刃鋒角(2F1)，留下很短的橫刃。下面分述這種鉆型切出的切屑形態與產生條件。

圖1 不銹鋼斷屑鉆的基本刃形

圖2 螺旋扇面形屑

1. 螺旋帶狀屑：如圖2所示。這種切屑卷曲所占空間大，易阻塞，不會斷屑，影響鉆頭冷卻效果。

生成原理：麻花鉆刀刃各點切削速度不同。外刃處速度高，切屑流動快，切屑較長。越近中心速度越低，切屑排出越慢，切屑長度越短。這種外刃卷成較大半徑的弧狀，近中心處卷成較小半徑的切屑，如不分斷，就形成螺旋扇面形。這是麻花鉆直線刀刃最常見的切屑。

圖3 扇面形塊狀屑

螺旋帶狀屑的寬度取決于外刀刃寬度，一般L=0.25～0.3d (d—鉆頭直徑)。當L較小時，刀刃各點切削速度相差不多，刀刃前角大，切削變形較小，切屑排除流暢，可卷曲成一條較窄的螺旋帶狀屑。帶狀屑會纏繞在鉆頭螺旋刃上，不易折斷，排出時安全性較差。扇面塊狀屑：出現在內凹圓弧刃上，如圖3所示。這種切屑為短塊狀，是自然卷斷的，切屑較易排出與清理。

生成原理：圓弧刃上各點切屑流向不同，其規律是各點切屑流向均通過圓弧刃的中心(刀刃法向)。切屑在卷曲過程中沿圓弧刃方向的附加變形，使得切屑展開成扇面形并撕裂形成塊狀屑。

細長螺旋屑：出現在外刃或內直刃上，如圖4所示。這種切屑不易折斷。

圖4 細長窄螺旋屑

“6”字形屑

帶花“6”字形屑 圖5 6字形屑

內直刃磨出較大的前角和卷屑槽時，也可能出現細長螺旋屑，但其螺旋導程比外直刃的小。

“6”字形屑：出現在圓弧槽很淺的外刃與圓弧復合刃上，如圖5所示�！�6”字形屑能穩定的自動排出折斷。

生成原理：鉆孔開始時外刃與圓弧刃切下連成一體的塊狀屑，(“6”字形屑的頭部)卷到一定長度后，沿圓弧刃方向的附加變形，使切屑分裂，開始分屑，外刃與圓弧刃切屑分別排出。外刃一段為帶狀屑，(“6”字形屑的尾巴)，圓弧刃切屑為塊狀屑�！�6”字形屑到達一定長度后，切屑在鉆槽中碰到上邊的槽壁，切屑受到外加的彎矩而折斷，其長度與螺旋槽二分之一導程基本一致。若切屑未碰到鉆槽，排出到空間一定長度后，也可隨著鉆頭的旋轉甩斷。其長度約為60~100mm左右。

帶鋼筋的“6”字形屑：出現在外刃與圓弧刃左右不對稱的情況，如圖6所示。這種切屑厚度加倍，更易折斷。但加重刃口負荷，影響鉆刃壽命。

生成原理：

在“6”字形屑生成的條件下，若外刃磨得長短不一，長得一邊必然要多切除對邊短刃未切除的一段余量，生成外刃與圓弧刃交界處的凸筋。

橫刃磨得不對中心，使鉆孔擴大，切削表面外徑處出現臺階。最大外經一邊的刀刃，必然將對邊未切掉的臺階一并切除，生成外刃處的凸筋。

帶花螺旋帶狀屑：出現在圓弧刃磨得略深的情況，如圖7所示。切屑硬厚，較難折斷，排出時安全性較差。

生成原理：在生成“6”字形屑的條件下，若圓弧槽略深，外刃與圓弧刃交點處雖出現時連時分的排屑狀態，但以分屑為主。外刃與圓弧刃切屑連成一體的時間很短，出現一段段的”花”狀的連體屑。

圖6 帶有鋼筋的“6”字形屑

圖7 帶“花”的螺旋帶狀屑

圖8 中長螺旋節狀屑

中長螺旋節狀屑：出現在外刃與原弧復合刃上，如圖8所示。切屑硬厚，較難折斷，排出時安全性較差。

生成原理：在材料塑性較好、進刀量較大的條件外刃與圓弧刃交點處基本上是出現連體狀切屑。但較厚的切屑沿圓弧刃方向展開成扇面形的附加變形過程中，切屑被拉裂成節狀屑，并與外刃帶狀屑連一體。

2 影響切屑形態的因素與控制

鉆頭刃型參數對屑形的影響，如圖1所示。

圓弧刃半徑R：

R過�。盒纬煞中键c尖角x小，當x<150°時切屑易分開，外刃出帶狀屑，圓弧刃出扇面塊狀屑。

R過大：形成分屑點尖角x大，當x>170°時外刃、圓弧刃屑易連成一體，出短的螺旋扇面形屑。

R適中：形成x=155～165°時，外刃流屑方向與相臨圓弧刃屑流向夾角較小，時連時分，此時正是生成“6”字形屑的條件。最佳x角，與材料韌性、切屑厚度等因素有關，不是常數�？赏ㄟ^試切來探詢。

內、外刃高度差h

圓弧刃較深時，外刃與圓弧刃形成自然分屑點，外刃出帶狀屑，圓弧刃出塊狀屑。圓弧刃較淺時，外刃與圓弧刃形不成自然分屑點，切屑連成一體生成短的螺旋扇面形屑。

圓弧刃深度用內外刃垂直高度差h來控制，h值與進刀量(切削厚度)成一定比例時，一般宜控制h值約為0.8f.較為適合。

外刃鋒角：

外刃鋒角2F過小時(2F<125°)難以磨出x=150～165°尖角。切屑易卷在容屑槽內，不宜排除。實踐經驗表明，2F=135°～140°，切屑流出方向逼近與鉆頭軸線平行，有利排屑。而且容易形成較大的x角，控制出現“6”字屑。

圓弧半徑R°、內外刃垂直高度差h、分屑點尖角x、外刃鋒角2F四個參數是有關聯的。通常R由刃磨砂輪圓角半徑決定，選定2F后h、x可通過調整鉆頭刃磨機的工藝參數控制。

材料韌性對屑形的影響

材料韌性大，x角必須磨得更小才能使屑分開。否則切屑連塊不分。材料韌性低，x角宜磨得大些。

刀具磨損對屑形的影響

鉆刃分屑尖角處磨平或崩刃后，造成實際x增大。當實際x過大(>165°)，可引起屑形從分到連的轉變。因此，不銹鋼斷屑鉆的磨鈍的標準或耐用度應以屑形的改變為根據。屑形從6字形變為短塊狀，既應換刀。我們曾發生過由于尖角處磨平，寬的短塊狀屑卡死扭斷鉆頭的事故。

鉆頭橫刃對中誤差對屑形的影響

橫刃不對中反映在鉆孔直徑的擴大，使副刃單邊工作，造成鉆頭棱邊負后角磨損，這種非正常損壞使鉆頭壽命大大縮減。

橫刃不對中使兩刃切削圖形變化，某一邊切雙倍厚的切屑，而另一邊切較薄的切屑。雙倍厚的切屑只是在切屑鋼筋上，切屑厚而硬，改為長帶狀屑，難以形成6字形屑。

切削用量對屑形的影響

加大進刀，切屑變厚，易生成塊狀屑，相反，易生成帶狀屑。

改變鉆頭切削速度，對切削變形略有影響。一般高速鋼鉆頭切削速度不可能有較大變化。但有些不銹鋼對屑形非常敏感，降低鉆頭轉數有利于生成塊狀屑。

3 結論

分析鉆削試驗的結果可知，各類切屑形態中，“6”字形屑最佳。短螺旋帶狀屑也可接受。其它類型的切屑如長帶狀屑、帶鋼筋的切屑、帶花的螺旋帶狀屑都應防止。

控制生成“6”字形屑，合理使用鉆頭應滿足的條件是：
控制鉆頭刃形參數：鋒角2F=135～140°，外刃長L=0.25d，分屑點尖角x=155°～165°，外刃與圓弧刃垂直高度差h=0.8f

控制鉆頭刃磨對稱精度：橫刃對中度，外刃、內刃、圓弧刃跳動量越小越好。一般使用鉆頭刃磨機，可在線測量內外刃跳動量。橫刃不對中誤差<0.02～0.03mm是可行的。手工刃磨左右兩刃難以對稱，必然會產生帶鋼筋的切屑，加快鉆頭的磨損。

選擇合理的鉆削用量：鉆削不銹鋼宜用較低切削速度，適中的進刀量。普通高速鋼鉆頭推薦v=15～18m/min f≈0.015d mm/r，使用充足的乳化液冷卻。這樣刀具耐用度可維持100分鐘左右。