GB/T17984-2000《麻花钻技术条件》的编制与贯标

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欢迎访问e展厅 展厅 2 钻头/丝锥/板牙展厅 麻花钻, 钻咀, 丝攻, 丝锥, 板牙, ... 1 引言 麻花钻钻削属于半封闭式切削，钻头钻进工件切下切屑后，需通过钻头刃沟将切屑排出孔外。麻花钻钻削的最大特点是钻头切削刃各点的切削速度由高到低(中心切削速度为零)，切削刃工作状态变化剧烈(由锐刃快切到硬性楔挤)。麻花钻的刀具材料及结构参数在不断改进与完善，目前高速钢麻花钻已成为最重要、最常用的孔加工刀具。 《麻花钻技术条件》标准从1993年立项编制直至2000年颁布实施，历经7年时间。GB/T17984-2000《麻花钻技术条件》的颁布标志着我国麻花钻设计与生产进入了一个新阶段，其贯彻实施将对麻花钻制造技术及产品质量的提高产生深远影响，本文拟对本标准的主要内容和技术特点作一分析，并对标准贯彻实施中的有关问题进行探讨。 2 我国麻花钻标准修订概况 1960年我国首次制定了麻花钻标准(GR25-33-60工具专业标准，简称GR标准)，该标准等同采用了原苏联麻花钻标准。1965年对GR标准中的麻花钻型式和尺寸作了部分修订，并列为机械部部颁标准(JB777～783-65)，但麻花钻技术条件仍采用原GR标准。70年代后期，我国对GR标准和JB标准进行了全面修订，制定了GB1435～GB1441-78麻花钻系列标准(简称78标准)，该标准的技术规范部分是结合我国实际情况自行制订的。该系列标准增加了麻花钻钻芯对工作部分轴线的对称度和切削刃对工作部分轴线的斜向圆跳动等要求。80年代按等效采用ISO标准的原则再次修订了麻花钻标准(即GB1435～1441-85，GB6134～6135-85，GB6136～6139-85共计13个标准，简称85标准)，根据不同加工需要将直柄麻花钻分为普通级和精密级，并增加了麻花钻品种。目前我国已成为麻花钻的主要生产及出口国，再次修订麻花钻标准的基本出发点是为了适应加入WTO后参与国际竞争的需要，以各种档次的高质量产品满足市场需求。 3 本标准制订特点 本标准是有关高速钢麻花钻设计、生产、检验的通用规范，既适用于按国家标准生产的直柄、锥柄麻花钻，也适用于根据双方协议参照本标准生产的麻花钻。 为适应不同需要，本标准将麻花钻分为精密级麻花钻(适用于数控机床、自动生产线等)和普通级麻花钻(适用于普通机床)。精密级麻花钻的精度指标等效采用ISO10899标准；普通级麻花钻的精度指标则根据我国国情在ISO标准基础上作了个别调整。 本标准参照ISO10899标准将各章节安排为：(1)范围；(2)引用标准；(3)符号；(4)尺寸；(5)材料和硬度；(6)外观和表面粗糙度；(7)标志和包装；(8)附录。 本标准的尺寸公差和形位公差与麻花钻直径间的关系用双对数座标上的直线或曲线以及公式来表示，具有连续性。本标准着重规定麻花钻的尺寸公差和形位公差、材料和硬度、外观和表面粗糙度、标志和包装的关键要求，而不强调麻花钻沟槽形状、刃背和刃瓣的结构参数，以及螺旋角度、性能试验等指标。这样可便于制造企业在保证麻花钻关键技术要求的同时，尽可能获得最大的设计自由度，以满足用户的多样性需求。 4 本标准内容分析 4.1 径向圆跳动 本标准等同采用ISO标准有关径向圆跳动的规定，即d≥2mm时：径向圆跳动=0.03+0.01(L/d)；d<2mm时：不规定径向圆跳动值(其中d为麻花钻工作部分直径；L为麻花钻长度)。 我国85标准对该项公差值的规定未考虑长径比，仅按直径来规定径向圆跳动，显然不够合理。与85标准相比，本标准对该项公差要求有所放宽，但对大规格钻头稍有加严。本标准规定的径向圆跳动值对应的直径范围为2～100mm。当需要设计生产d>100mm麻花钻时，技术指标由供需双方商定或供方根据需方要求自行确定。 4.2 斜向圆跳动(刃口高度差) 麻花钻切削刃对工作部分轴线的斜向圆跳动用于考核切削刃口的对称性。切削刃口对称性误差越大，钻头寿命越低，且易使被加工孔径扩张，钻孔精度降低。本标准规定精密级麻花钻的斜向圆跳动值等同采用国际标准，即d<2.5mm时：dh=0.025mm；d≥2.5mm时：dh=0.013d0.699。普通级麻花钻的斜向圆跳动值调整为：d<2.5mm时：dh=0.08mm；d≥2.5mm时：dh=0.056d0.380。 本标准规定的斜向圆跳动值对应的直径范围为1～100mm，d>100mm钻头的斜向圆跳动由供需双方商定或由供方根据需方要求确定，d<1mm麻花钻的斜向圆跳动公差值等同于1mm麻花钻的规定。 4.3 钻芯对称度 麻花钻钻芯对工作部分轴线的对称度对麻花钻寿命和钻孔精度有较大影响。试验表明，Ø15mm锥柄麻花钻的钻芯对称度由0.05mm增大到0.10mm时钻头寿命将下降16%；钻芯对称度加大到0.20～0.30mm时钻头寿命将下降44%，钻孔平均扩张量将由0.25mm增大到0.40mm。可见，控制钻芯对称度对于保证钻头质量十分重要。 本标准规定精密级麻花钻的钻芯对称度等同采用相应ISO标准，即d≤1mm时：dk=0.08mm；d>1mm时：dk=0.08d0.537。考虑到我国的热轧工艺和铣制工艺现状，普通级麻花钻的钻芯对称度参照国际标准调整为：d≤1mm时：dk=0.10mm；d>1mm时：dk=0.10d0.489。d>100mm麻花钻的钻芯对称度由供需双方商定。 4.4 沟槽分度误差 沟槽分度(原称刃沟等分)误差对钻孔精度影响较大，我国85标准仅对精密级直柄麻花钻规定了沟槽等分误差。本标准规定精密级麻花钻的沟槽等分误差等同采用国际标准，即d≤1mm时：dd=0.027mm；d>1mm时：dd=0.027d0.974。普通级麻花钻的沟槽等分误差参照ISO标准调整为：d≤1mm时：dd=0.1mm；d>1mm时：dd=0.1d0.690。d>100mm麻花钻的沟槽分度误差由供需双方商定。 4.5 工作部分直径倒锥度 本标准规定的工作部分直径倒锥度等同采用ISO10899标准，即每100mm长度上为0.02～0.08mm，但工作部分直径的总倒锥度不超过0.25mm。 ISO10899标准规定直径d<6mm的麻花钻允许不制倒锥(但不能有正锥)。由于钻头工作部分制倒锥可减小与孔壁的摩擦，有利于防止钻头折断。因此，本标准仍规定d<6mm麻花钻的工作部分应制有倒锥，其值按85标准规定为：每100mm长度上为0.03～0.12mm；d<1mm时可不制倒锥，允许有不大于0.003mm的正锥，但应控制在直径公差范围内。 4.6 钻芯增量与钻芯厚度 本标准对钻芯增量的要求等同采用ISO10899标准的规定，允许钻芯朝麻花钻柄部方向增大，其值由制造厂自定。我国85标准对钻芯增量有定量规定，即每100mm长度上为1.4～2.0mm。随着新结构麻花钻(如抛物线槽形钻头等)的采用，对钻芯增量作定量规定已不再适宜。本标准对钻芯厚度的要求等同采用ISO10899标准规定，比85标准推荐的钻芯厚度稍小一些。 4.7 麻花钻角度 本标准对麻花钻角度的要求等同采用ISO10899标准的规定，即螺旋角由制造厂自定(也可按供需双方协议制造)；麻花钻顶角的角度公差为±3°(85标准无此项要求)。实践证明：一般条件下，麻花钻的寿命随螺旋角的增大而增大。螺旋角越大，则前角越大，切削更轻快，转矩和轴向力更小，且有利于排屑。但若螺旋角过大，则会削弱切削刃强度，使散热条件恶化，易产生崩刃，同时会增大排屑路程和排屑阻力。因此，制造企业根据用户需求选择适合被加工材料的麻花钻螺旋角十分重要。如德国标准推荐：H型螺旋角(10°～15°)适用于加工硬材料，如硬塑料、黄铜等；N型螺旋角(15°～36°)适用于加工普通材料，如中碳钢、低碳钢等；W型螺旋角(38°～45°)适用于加工软材料，如不锈钢、软铝、紫铜等。 4.8 直柄直径公差 精密级麻花钻的直柄直径公差等同采用ISO10899标准规定；普通级麻花钻直柄直径公差仍沿袭原85标准，未作具体规定。 4.9 刃带宽度 刃带宽度等同采用ISO10899标准规定，对刃带宽度规定有推荐值(fG=0.110d0.75)、上限值(fu=0.158d0.75)和下限值(fL=0.08d0.75)，同时规定精密级麻花钻的刃带宽度不得超过所给刃带宽度公差的1/3。 我国85标准推荐的刃带宽度值基本上位于ISO标准规定的刃带宽度公差范围之内。对于d>100mm的麻花钻，刃带宽度可由供需双方商定；对于d<1mm的麻花钻，刃带宽度可参照上述公式计算。另外，本标准规定d≤0.75mm的麻花钻可不制刃带。 4.10 麻花钻的材料 本标准规定麻花钻采用W6Mo5Cr4V2或同等性能的其它牌号普通高速钢(HSS)制造，并经表面强化处理。也可采用W2Mo9Cr4VCo8或同等性能的其它牌号高性能高速钢(HSS-E)制造。试验证明：经表面强化处理的麻花钻(包括铣制、轧制、搓制、挤制、磨制钻头)的寿命可成倍提高。 4.11 热处理硬度 1) 工作部分硬度 我国标准的硬度要求长期采用洛氏硬度，但对于d<3mm的麻花钻只有采用磨平面的方法才能检测洛氏硬度。ISO10899标准则规定采用维氏硬度，检测时既可不破坏麻花钻又可检测d<3mm的麻花钻硬度，因此更为合理。本标准等同采用了ISO10899标准规定。检测维氏硬度时，对试样表面粗糙度要求较高，不同规格麻花钻所加测量载荷也不同。我国85标准只规定了工作部分硬度的下限值(不低于63HRC)，而从大量麻花钻寿命试验可知，只要回火充分，碳化物均匀，许多硬度接近或略超过上限值(66HRC)的麻花钻均可获得较高工作寿命。 2) 柄部和扁尾硬度 本标准规定的柄部和扁尾硬度等同采用ISO10899标准。我国85标准对柄部硬度未作规定，只规定了扁尾硬度(直柄30～45HRC，锥柄不低于25HRC)。 3) 淬硬范围 ISO10899标准未规定淬硬范围。我国85标准规定了淬硬范围，经生产验证表明合理可行，因此本标准仍规定了淬硬范围；同时考虑到采用新的热处理工艺，因此允许麻花钻整体淬硬。 4.12 外观 产品的外观质量直接影响产品的市场竞争力。本标准保留了我国85标准对麻花钻外观作出的规定。 4.13 表面粗糙 试验表明，麻花钻后面和沟槽的表面粗糙度对切削性能有较大影响。ISO10899标准对麻花钻的刃带和柄部给出了表面粗糙度规定；我国85标准、日本标准和原苏联标准对麻花钻后面和沟槽均有表面粗糙度规定。因此，本标准对刃带和柄部表面粗糙度等同采用ISO标准，对后面和沟槽表面粗糙度则保留了85标准的规定。 4.14 标志和包装 本标准对产品标志等同采用ISO10899标准的规定，这有利于我国麻花钻产品参与国际竞争以及加强国内外技术交流。为区别精密级麻花钻和普通级麻花钻，增加了麻花钻等级标志，精密级麻花钻标志为“H”，普通级麻花钻不作标志，并规定d<4mm麻花钻可不作标志。 4.15 测量方法 本标准仍将麻花钻位置公差测量方法列入标准附录。径向圆跳动的检测方法仍按85标准规定测两点：第一点在麻花钻转角处，第二点在距转角1/4沟槽导程的刃带上。钻芯对称度的检测方法等同采用ISO10899标准。沟槽分度误差按ISO10899规定方法检测，由85标准规定的取百分表读数之差的1/2改为取百分表读数之差。 5 本标准实施问题与贯标策略 GB/T17984-2000《麻花钻技术条件》的贯彻实施将会取得以下三方面的成效：①促进企业技术进步。许多与麻花钻设计、制造、使用相关的技术问题将会在贯标过程中通过探讨、交流及改进得到澄清与解决。②促进企业技术改造，加速生产设备、工夹量具的更新换代，进一步提高麻花钻的设计与工艺水平。③促进企业产品质量的提高。贯标后工艺规范的改善将提高麻花钻的制造水平和加工精度，从而提高产品的制造质量。 从我国麻花钻生产的现有水平分析，实施本标准无疑将提高麻花钻的制造难度，麻花钻制造厂的工艺、检验、计量、工装、设备等部门将面临部分生产设备、计量器具以及生产环境的更新或升级问题，这可能带来以下几方面问题：①企业投入加大；②生产成本增加；③技术储备不足；④生产局部受阻。如本标准要求精密级无倒锥直柄麻花钻工作部分直径公差为h8，柄部直径公差为h11；有倒锥精密级麻花钻工作部分直径公差为h8，柄部直径公差为f11；并规定柄部夹持部分圆柱度公差为0.02mm。由于同一支麻花钻的刃部和柄部公差带不同，又规定了圆柱度公差，因此需要改变制造工艺，检测方法也必须调整更新，这势必影响加工效率，增加企业的设备投入和生产成本。 我国目前使用的大部分麻花钻生产设备仍是20世纪70～80年代的设备，这些设备的加工性能和技术状态与贯彻本标准的要求存在一定差距。如大部分企业的硬度检测设备多采用洛氏硬度，采用维氏硬度的设备较少，企业检测人员对洛氏硬度与维氏硬度的转换以及检测方法经验不足，存在技术素质及技术储备不足的问题。又如本标准对普通麻花钻提出了沟槽等分误差要求，这将增加采用轧制、扭制、铣制、挤压、搓制等工艺方法生产麻花钻的难度。目前国内大部分麻花钻轧机的轧制精度不能适应本标准要求；铣制麻花钻的铣床、工装、分度头等亦需提高精度。设备、工装的更新改造有一个过程，很难在短时间内满足生产要求，因而可能造成局部生产受阻，这是贯标的难点之一。 为解决上述问题，笔者认为，在贯标过程中，既要促进企业技术进步，又要保证企业的正常生产；既要提高产品质量，又要考虑企业的实际能力。因此，采用分步实施、逐步到位的贯标策略是较佳选择，即第一步为过渡阶段，第二步为全面实施阶段。在过渡阶段，应以技术分析为依据，有计划、按轻重缓急进行资金投入；对于设备更新，应首先解决生产现场急需的普通计量器具，尽量沿用或改制现有工装，有计划地实施设备改造或引进，提高设备保障水平；对于一般生产难点，应创造条件尽量解决；对于特殊生产难点，则宜以不影响正常生产和不造成生产停顿为原则，暂时维持现行工艺状态，待全面实施阶段条件成熟后再行解决；应加强对贯标的技术研究及实践，逐步提高现有技术水平和设备水平。在全面实施阶段，应在过渡阶段的基础上，制定切实有效的方案，逐一解决存在问题，全面贯标实施本标准，达到与国际标准接轨的目的。 6 结语 我国高速钢麻花钻产品与国外先进水平仍存在较大差距，主要体现在制造设备落后，技术更新速度慢；麻花钻后角刃磨质量差，对钻头截形及主要几何参数缺乏深入研究；在为用户提供最佳钻头结构参数及最佳钻削用量、满足不同使用档次需求等方面还需要做大量工作。 GB/T17984《麻花钻技术条件》标准是现代科学技术成果和生产实践经验相结合的产物，它是在兼顾各方利益的基础上，经反复研究、协商、验证而制定的，具有可重复性和生产适用性，积极、稳妥地贯彻本标准对于全面提高我国麻花钻生产技术水平将起到巨大的促进作用。同时，本标准对于我国麻花钻产品与国际标准接轨、参与国际市场竞争具有重要的指导作用。 本文作者：河南第一工具厂 赵建敏(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (4/27/2007)