群鉆(masses drill),原名為倪志福鉆頭,又稱多刃尖鉆、三尖七刃麻花鉆,是指將標準麻花鉆的切削部分修磨成多刃尖的鉆頭,由中國人倪志福于1953年創造,后改名為“群鉆”,寓意群眾參與改進和完善。
1953年,國營六一八廠接受修理抗美援朝戰爭自行火炮任務,在硬度極高的特種鋼板上鉆眼時遇到困難,工人倪志福經過改良,把普通的麻花鉆刃磨成“三個尖、七個刃”,成為當時機械工業中的一項重大革新,被命名為“倪志福鉆頭”。后來,倪志福與技術員周淑英等人共同發明了七種鉆型。1965年,倪志福提出它是群眾智慧的結晶,提議更名為“群鉆”。群鉆是把標準麻花鉆的切削部分磨出兩條對稱的月牙槽,形成圓弧刃,并在橫刃和鉆心處經修磨形成兩條內直刃,從而將標準麻花鉆的“一尖三刃”磨成“三尖七刃”,使得鉆尖高度降低,橫刃長度縮短,有利于斷屑、排屑和切削液進入切削區,進一步減小了切削力和降低切削熱。群鉆可改善鉆削時的定心性,提高鉆孔精度,并且鉆頭壽命可提高3~5倍。
群鉆在1958年被收進蘇聯的《鉆工手冊》,隨后傳入日本、美國。1986年,它獲聯合國世界知識產權組織頒發的金質獎章和證書,2001年獲得國家知識產權局發布的新型實用專利。
群鉆的來歷
1953年,國營六一八廠在修理抗美援朝戰爭自行火炮任務時,要在硬度極高的特種鋼板上鉆眼。在用壞了許多鉆頭后,青年工人倪志福決定對普通鉆頭進行改良,把普通的麻花鉆刃磨成“三個尖、七個刃”,就能很快在鋼板上打出眼,而且鉆頭磨損率大大降低。這一改進成為當時機械工業中的一項重大革新,三尖七刃鉆頭被命名為“倪志福鉆頭”。
倪志福鉆頭很快在國內外得到推廣應用。1958年被收進蘇聯的《鉆工手冊》,隨后又傳入日本、美國。以后倪志福又與技術員周淑英等共同發明了七種鉆型。1965年倪志福提出“倪鉆”是群眾智慧的結晶,建議更名為“群鉆”。1982年他又完成一套能鉆不同材料和適應不同工藝特性的新鉆型系列。1986年,倪志福鉆頭獲聯合國世界知識產權組織頒發的金質獎章和證書,2001年獲得國家知識產權局發布的新型實用專利。
群鉆的特征
標準麻花鉆的切削部分由兩條主切削刃和一條橫刃構成,最主要的缺點是橫刃和鉆心處的負前角大,切削條件不利。群鉆是把標準麻花鉆的切削部分磨出兩條對稱的月牙槽,形成圓弧刃,并在橫刃和鉆心處經修磨形成兩條內直刃。此種切削結構,加上橫刃和原來的兩條外直刃,就將標準麻花鉆的“一尖三刃”磨成了“三尖七刃”。修磨后鉆尖高度降低,橫刃長度縮短,圓弧刃、內直刃和橫刃處的前角均比標準麻花鉆相應處大。因此,用群鉆鉆削鋼件時,軸向力和扭矩分別比標準麻花鉆降低30%~50%和10%~30%,切削時產生的熱量顯著減少。
標準麻花鉆鉆削鋼件時,形成較寬的螺旋形帶狀切屑,不利于排屑和冷卻。群鉆由于有月牙槽,有利于斷屑、排屑和切削液進入切削區,進一步減小了切削力和降低切削熱。因此,刀具壽命可比標準麻花鉆提高2~3倍,或生產率提高兩倍以上。群鉆的三個尖頂,可改善鉆削時的定心性,提高鉆孔精度。為了鉆削鑄鐵、紫銅、黃銅、不銹鋼、鋁合金和鈦合金等各種不同性質的材料,群鉆又有多種變型,但“月牙槽”和“窄橫刃”仍是各種群鉆的基本特點。
群鉆的優點
相比標準麻花鉆,群鉆具有五個優點:由于群鉆平均前角增大,鉆削輕快,軸向抗力可下降 35%~50%,鉆削扭矩下降10%~30%;由于鉆削力下降,且分屑、排屑效果好,可采用比普通麻花鉆高近三倍的進給量,從而使鉆削效率顯著提高;群鉆鉆削順暢,摩擦減小,而且切削液易進入切削區,冷卻潤滑效果較好,鉆削溫度較低。減輕了鉆頭磨損,比普通麻花鉆壽命提高 2~3倍;鉆孔的尺寸精度、形狀位置精度及表面質量都有所提高;鉆削條件不同時,可修磨出不同類型的群鉆,以適應鉆削的實際需求,通用性強。
群鉆的分類
可調式群鉆
可調式群鉆(多孔鉆)在其加工范圍內,本體結構得用齒輪箱配合萬向節頭所組成,由于萬向節是可活動軸件,故在限定范圍內可左右移動。其主軸的數量、主軸間的距離可以任意調整,調整加工孔距時不受齒輪所限制,一次進給同時加工數孔,適合加工多樣不定性孔件,使用范圍較廣。缺點是精度方面控制有所欠缺,長期使用跑位率相比略高。適合單件加工量不大,長年更換加工件的企業。
固定式群鉆
根據單件加工件量身定制多軸器,即依照零件的間距、排布,定死動軸。從而達到單品單軸,一件一臺的多軸器標準方案。這是使用多軸器最終的模式,是提高生產效率最快的鉆床設備。固定式加導孔板多軸器準確耐用,在更換式件時,有很多空間取付方便,不會受到治具之妨礙。所加工出來的產品更精確,多軸器也更耐用。
此外,群鉆按其加工件的硬度來劃分,可分為中切削型、重切削型和強力超重切削型三類:中切削試用于鋁、鎂、銅等HB≤150以下的鑄件;重切削試用于孔數大于10個的軟質件或4孔以下的鋼、鐵等HB≤265以下的鑄件;強力超重切削型適用于180≤HB≤300鋼、鐵等強硬度鑄件。
群鉆的刃磨方法
磨短橫刃
磨短橫刃后使橫刃為原來的1/7~1/5。同時使新內刃上前角增大,這樣不僅減小了軸向力,改善了定心,還提高了鉆頭的切削性能。
磨月牙槽
即在麻花鉆主后刀面上對稱磨出兩個月牙槽,形成凹形圓弧刃,把主切削刃分成三段,即外刃、圓弧刃、內刃。圓弧刃增大了靠近鉆心處的前角,使切削省力。由于主切削刃被分成了幾段,所以有利于分屑、排屑和斷屑。鉆削時圓弧刃在孔底切削出一道網環筋,能起穩定鉆頭方向、限制鉆頭擺動、加強定心的作用。磨月牙槽還能降低鉆尖高度,不僅使橫刃鋒利,還不影響鉆尖強度。
磨出單邊分屑槽
即在一條外刃上磨出凹形分屑槽。有利干排屑和減小切削力。
群鉆的應用
群鉆廣泛應用于機械行業多孔零部件的鉆孔及攻絲加工。如汽車、摩托車多孔零部件中的發動機箱體、鋁鑄件殼體、制動鼓、剎車盤、轉向器、輪轂、差速殼、軸頭、半軸、車橋等,泵類、閥類、液壓元件、太陽能配件等。
參考資料 >
群鉆.中國大百科全書.2024-10-18
群鉆 | 紅色信物百年傳——老物件里的工運故事.騰訊網.2024-10-18
“鉆頭大王”的傳奇人生——沉痛悼念中國兵工的杰出代表倪志福同志.中國兵器工業集團有限公司.2024-10-19