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摘要：为了实现麻花钻头在加工过程中的动态纠偏，根据麻花钻的UG结构分析与设计，利用液态支撑技术，再通过合理设计，实现提高目前麻花钻头的加工精度、散热效率。
关键词：麻花钻；UG；液态支撑；动态纠偏
孔加工是机械制造中最重要的加工工艺之一，目前使用的钻头主要是硬质合金钻头，但孔加工工具一般工作在工件的内表面，所以结构尺寸会受到一定的限制，导致麻花钻头在强度和刚性、纠偏、容屑排屑、导向及冷却等方面的问题比其他工件更多。因此对麻花钻进行结构优化和建模非常有必要。
1、基于液态支撑的麻花钻结构设计
普通标准麻花钻头由柄部、颈部和工作部分组成，普通麻花钻最主要的特点就是“一尖、三刃”。一尖是指钻头的钻尖，承担了钻头的主要的切削任务。三刃指的是主切削刃、副切削刃和横刃。其中主切屑刃是钻头的前面和后面形成的刃口，一般来说，钻头都有两条主切削刃，某些特殊钻头有三条主切削刃。副切削刃是刃带与前面的相交线，横刀是两个后面相交所形成的刃口。普通麻花钻在使用过程中所暴露出来的问题也是非常明显的，在工业生产中所暴露出来的主要问题有三个（1）麻花钻的直径十分容易受到孔径的限制，由于钻体上的螺旋槽，使得钻心更细，钻头的抗扭性能进一步减弱。普通的双螺旋线麻花钻头只有两条主切削刃和两条棱带，造成高速转动下钻头的振动幅度较大，加工后的孔的轴线容易偏斜。横刃具有一定的长度，使得钻头轴向抗力增大，钻头容易摆动。综合上述因素，造成了加工后孔的形位误差比较大。（2）麻花钻头的前后刀面都不是平面，而是曲面，而且麻花钻头主切削刃的前后角角度不相同，导致横刀的前角大，一定程度上影响了麻花钻头的工作效率，麻花钻的前刀面和后刀面都是曲面，沿主切削刃各点的前角、后角各不相同，横刃的前角达-55°。切削条件很差；切削速度沿切削刃的分配不合理，强度最低的刀尖切削速度最大，所以磨损严重。因此，加工的孔精度低。（3）麻花钻头在加工孔的内表面时，钻头与加工表面接触产生剧烈摩擦，生成大量热量，热量难以及时排出，是导致钻头加工误差的一个重要因素。另外，钻头的切削屑沿两条螺旋槽流出时，切削屑会和已加工钻头表面产生接触，造成已加工表面的加工误差，从而导致孔的加工不准确。
本方案设计基于液态支撑的钻头，是在普通麻花钻的结构上进行改进，进而克服、抑制一部分麻花钻的固有缺陷。本设计方案通过在普通麻花钻頭内部，沿钻头的中心线钻一个用于通冷却液的中心通孔，并且在钻刃沿径向钻均布微孔，
钻头上钻三个均布微孔，三个均布微孔的轴线互成120°，并与通冷却液的中心孔相连。钻孔时，将钻柄在机床上安装好，将切削液的管路与通冷却液的中心通孔处密封连接，切削液从通冷却液的中心通孔处高速注入，从三个均布徴孔处等速高速射出，射到钻的小孔内壁处，构成一层液态薄膜，形成液态支撑，不仅消除了钻孔时由于被加工工件的内部缺陷而导致的钻刃偏心的现象，保证钻刃的对中性，进而保证了所打孔的质量，同时起到冷却涧滑作用。该液态支撑设计具有结构简单，操作简便，实用性强的优点。
通过本方案设计，基于液态支撑的麻花钻头不仅可以利用切削液高速射出实现钻头的动态纠偏，还能利用冷却液和切削液带走钻头表面大量热量，改进钻头使用环境，延长钻头使用寿命。
2、基于液态支撑的麻花钻头的制备工艺分析
国内关于硬质合金双螺旋内冷却孔的生产制造加工工艺理论的发展很迅速，我们提出了采用“轧制一钻削一扭制”的工艺方法研制麻花钻头内冷却孔，最后生产出符合要求的基于液态支撑的麻花钻钻头的方法。
依据我国的实际生产水平，提出了在实验室中方案，即对于整体式的内冷式麻花钻可以采用“轧制一钻削一扭制”的加工工艺方法来生产双螺旋孔。麻花钻头采用整体硬质合金方法，这种结构比较适用于直径小的钻头，从而可以节省硬质合金材料。
最终以上论述双螺旋内冷式麻花钻的双螺旋孔的制造加工过程如下。
1.首先把加工料坯按照3道次轧制，3道次具体步骤如下：第一道次轧制成大致的菱形。第二道次轧制成大致的沟形。第三道次轧制成标准的沟槽形，符合钻沟的截形。
在三轧后的钻头毛坯的适当位置上钻冷却孔，孔深为高速钢料的长度，与直柄横孔交叉，并在此处与给水环接通。
2.在钻头刃部的实体上钻两条平行细深孔，在柄部中心钻直孔，在三孔深度交接处钻工艺孔使前三孔贯通。
3.在第三道次后钻削好的孔洞首先清理下毛刺和飞边为后面步骤做准备。然后在其中放入充填粉末，其中主要成分是熔点高的氧化铝粉末，然后用电弧焊把事先钻好的孔全部焊住，防止粉末在后续的步骤中溢出导致孔洞的形状变化，接着对麻花钻棒在一定温度下进行加热，最终扭制成螺旋状。
4.将处理过的三轧棒料重新在盐熔炉中加热进行热处理，保温后扭制成螺旋状切削区。去尖，倒出填料，其它工序与普通麻花钻相同。
参考文献：
[1]苟向锋，张红梅，张亚东. 基于UG的麻花钻三维实体参数化设计[J]. 兰州理工大学学报，2012，02：37-41.
[2]阙银昌，李珊，王磊，肖会勇. 基于UG的麻花钻三维建模研究[J]. 机械设计与制造，2007，06：176-178.
[3]荆浩旗，白海清，王春月. 基于UG的标准麻花钻三维实体建模[J]. 现代制造工程，2014，05：60-63.
[4]王匀，许桢英，甘斐，殷苏民，王雪鹏，范苏湘，蒋素琴，陈万荣. 一种基于液态支撑的纠偏钻头[P]. 江苏：CN103028762A，2013-04-10.
关键词：麻花钻；UG；液态支撑；动态纠偏
孔加工是机械制造中最重要的加工工艺之一，目前使用的钻头主要是硬质合金钻头，但孔加工工具一般工作在工件的内表面，所以结构尺寸会受到一定的限制，导致麻花钻头在强度和刚性、纠偏、容屑排屑、导向及冷却等方面的问题比其他工件更多。因此对麻花钻进行结构优化和建模非常有必要。
1、基于液态支撑的麻花钻结构设计
普通标准麻花钻头由柄部、颈部和工作部分组成，普通麻花钻最主要的特点就是“一尖、三刃”。一尖是指钻头的钻尖，承担了钻头的主要的切削任务。三刃指的是主切削刃、副切削刃和横刃。其中主切屑刃是钻头的前面和后面形成的刃口，一般来说，钻头都有两条主切削刃，某些特殊钻头有三条主切削刃。副切削刃是刃带与前面的相交线，横刀是两个后面相交所形成的刃口。普通麻花钻在使用过程中所暴露出来的问题也是非常明显的，在工业生产中所暴露出来的主要问题有三个（1）麻花钻的直径十分容易受到孔径的限制，由于钻体上的螺旋槽，使得钻心更细，钻头的抗扭性能进一步减弱。普通的双螺旋线麻花钻头只有两条主切削刃和两条棱带，造成高速转动下钻头的振动幅度较大，加工后的孔的轴线容易偏斜。横刃具有一定的长度，使得钻头轴向抗力增大，钻头容易摆动。综合上述因素，造成了加工后孔的形位误差比较大。（2）麻花钻头的前后刀面都不是平面，而是曲面，而且麻花钻头主切削刃的前后角角度不相同，导致横刀的前角大，一定程度上影响了麻花钻头的工作效率，麻花钻的前刀面和后刀面都是曲面，沿主切削刃各点的前角、后角各不相同，横刃的前角达-55°。切削条件很差；切削速度沿切削刃的分配不合理，强度最低的刀尖切削速度最大，所以磨损严重。因此，加工的孔精度低。（3）麻花钻头在加工孔的内表面时，钻头与加工表面接触产生剧烈摩擦，生成大量热量，热量难以及时排出，是导致钻头加工误差的一个重要因素。另外，钻头的切削屑沿两条螺旋槽流出时，切削屑会和已加工钻头表面产生接触，造成已加工表面的加工误差，从而导致孔的加工不准确。
本方案设计基于液态支撑的钻头，是在普通麻花钻的结构上进行改进，进而克服、抑制一部分麻花钻的固有缺陷。本设计方案通过在普通麻花钻頭内部，沿钻头的中心线钻一个用于通冷却液的中心通孔，并且在钻刃沿径向钻均布微孔，
钻头上钻三个均布微孔，三个均布微孔的轴线互成120°，并与通冷却液的中心孔相连。钻孔时，将钻柄在机床上安装好，将切削液的管路与通冷却液的中心通孔处密封连接，切削液从通冷却液的中心通孔处高速注入，从三个均布徴孔处等速高速射出，射到钻的小孔内壁处，构成一层液态薄膜，形成液态支撑，不仅消除了钻孔时由于被加工工件的内部缺陷而导致的钻刃偏心的现象，保证钻刃的对中性，进而保证了所打孔的质量，同时起到冷却涧滑作用。该液态支撑设计具有结构简单，操作简便，实用性强的优点。
通过本方案设计，基于液态支撑的麻花钻头不仅可以利用切削液高速射出实现钻头的动态纠偏，还能利用冷却液和切削液带走钻头表面大量热量，改进钻头使用环境，延长钻头使用寿命。
2、基于液态支撑的麻花钻头的制备工艺分析
国内关于硬质合金双螺旋内冷却孔的生产制造加工工艺理论的发展很迅速，我们提出了采用“轧制一钻削一扭制”的工艺方法研制麻花钻头内冷却孔，最后生产出符合要求的基于液态支撑的麻花钻钻头的方法。
依据我国的实际生产水平，提出了在实验室中方案，即对于整体式的内冷式麻花钻可以采用“轧制一钻削一扭制”的加工工艺方法来生产双螺旋孔。麻花钻头采用整体硬质合金方法，这种结构比较适用于直径小的钻头，从而可以节省硬质合金材料。
最终以上论述双螺旋内冷式麻花钻的双螺旋孔的制造加工过程如下。
1.首先把加工料坯按照3道次轧制，3道次具体步骤如下：第一道次轧制成大致的菱形。第二道次轧制成大致的沟形。第三道次轧制成标准的沟槽形，符合钻沟的截形。
在三轧后的钻头毛坯的适当位置上钻冷却孔，孔深为高速钢料的长度，与直柄横孔交叉，并在此处与给水环接通。
2.在钻头刃部的实体上钻两条平行细深孔，在柄部中心钻直孔，在三孔深度交接处钻工艺孔使前三孔贯通。
3.在第三道次后钻削好的孔洞首先清理下毛刺和飞边为后面步骤做准备。然后在其中放入充填粉末，其中主要成分是熔点高的氧化铝粉末，然后用电弧焊把事先钻好的孔全部焊住，防止粉末在后续的步骤中溢出导致孔洞的形状变化，接着对麻花钻棒在一定温度下进行加热，最终扭制成螺旋状。
4.将处理过的三轧棒料重新在盐熔炉中加热进行热处理，保温后扭制成螺旋状切削区。去尖，倒出填料，其它工序与普通麻花钻相同。
参考文献：
[1]苟向锋，张红梅，张亚东. 基于UG的麻花钻三维实体参数化设计[J]. 兰州理工大学学报，2012，02：37-41.
[2]阙银昌，李珊，王磊，肖会勇. 基于UG的麻花钻三维建模研究[J]. 机械设计与制造，2007，06：176-178.
[3]荆浩旗，白海清，王春月. 基于UG的标准麻花钻三维实体建模[J]. 现代制造工程，2014，05：60-63.
[4]王匀，许桢英，甘斐，殷苏民，王雪鹏，范苏湘，蒋素琴，陈万荣. 一种基于液态支撑的纠偏钻头[P]. 江苏：CN103028762A，2013-04-10.