汽輪機冷凝器(熱交換器)管板通常選用低碳鋼或低合金鋼材料制造，但對于一些要求具有耐腐蝕性和較高機械性能的管板，則需選用銅鎳合金材料BFe30-1-1，這種材料的化學成分和力學性能分別見表1和表2。

由于材料成分含鎳較高，因此機械加工性很差，尤其對于在半封閉狀態下進行的鉆孔工序，加工更為困難。如采用W18Cr4V高速鋼標準麻花鉆加工，由于被加工材料韌性和粘性均較大，切削刃極易粘屑并產生積屑瘤，使刀具刃口迅速鈍化，從而導致刀具校正刃與孔壁劇烈擠壓和摩擦，產生刺耳噪聲，加工幾個或幾十個孔后，刀具主切削刃和側刃即嚴重磨損，如繼續加工，則切屑會將管板孔壁拉出較深溝槽，嚴重時會造成鉆頭折斷。為解決銅鎳合金管板孔的加工難題，我們研制了新型鋼結硬質合金鉆頭。

表1 BFe30-1-1化學成分

1 刀具材料

刀具材料選用株洲硬質合金廠提供的D3牌號鋼結硬質合金，這是一種新型工具材料，由高速鋼粉末和硬質合金粉末混合后壓制、燒結而成，主要成分為W18Cr4V(70%)和WC(30%)。鋼結硬質合金的使用性能介于硬質合金和高速鋼之間，其硬度高于高速鋼(熱處理硬度68～71HRC ) ，而強度高于硬質合金，用其制作的麻花鉆可在搖臂鉆床上對銅鎳合金管板孔進行鉆削加工。鋼結硬質合金鉆頭在結構及幾何角度上作了某些改進，較為顯著地提高了切削效率和刀具壽命，可以滿足加工要求。在Vc=26～30m/min, f=0.36～0.50mm/r條件下，刀具每刃磨一次可加工150～300個孔。 #p#分頁標題#e#

2 鋼結硬質合金鉆頭的結構設計

鋼結硬質合金鉆頭加工銅鎳合金時，在提高切削效率和刀具壽命方面具有較大優勢，但由于其強度低于高速鋼刀具，如采用標準型式麻花鉆結構，則無法進行正常加工。為此，需對鉆頭結構和幾何角度作如下改進設計(見圖)。

圖 Ø15mm鋼結硬質合金麻花鉆

2.1 增大鉆芯厚度K值

國家標準規定，鉆芯厚度K 值每100mm增大1.4～2.0mm，現改為每100mm增大2.2～2.8mm。增大鉆芯厚度可提高鉆頭切削部分剛度。

2.2 減小螺旋角β

國家標準規定Ø15mm麻花鉆螺旋角b=30°，現改為β=25°。減小螺旋角有利于粘而硬的切屑順利排出。

2.3 主切削刃增開分屑槽

在兩個對稱的180°主切削刃上交叉開出三條月牙形分屑槽，以減小軸向切削力，同時可為排屑創造有利條件。

2.4 減小刃帶寬度f

國家標準規定Ø15mm麻花鉆刃帶寬度f＝1.0mm，現減小f=0.75 mm。減小刃帶寬度可減小刃帶與孔壁的摩擦，減少刀具磨損。

2.5 修磨橫刃

鉆削軸向力的大小與橫刃的大小密切相關，為減小切削抗力，將橫刃寬度改為0.7～1.0mm(約為原橫刃寬度的1/3)。

3 鋼結硬質合金鉆頭的制造

鋼結硬質合金刀具的制造工藝不同于普通高速鋼和硬質合金刀具，具有一定特殊性，其加工要點如下。

3.1 車削加工

鋼結硬質合金坯料硬度一般為32～35HRC ，硬質合金成分為WC ，切削用量宜采用低速小走刀量和較大切深，刀具材料宜選用YG類牌號，以YG8N為佳。

3.2 銑削加工

鉆頭溝槽和刃背的銑削加工可采用標準型式的高速鋼成型銑刀，但切削用量的選用應比加工普通高速鋼鉆頭時低(約為2/3)。加工過程中不宜使用切削液，因為銑削產生的切屑一般為碎屑，易與切削液混合為糊狀，會加劇刀具磨損。

3.3 磨削加工

磨削鋼結硬質合金鉆頭的鉆刃時，采用金剛石或碳化硅砂輪為佳，砂輪應經常修整，以保持磨輪刃口的鋒利性，否則易使刀刃退火，有時由于磨削徑向力過大，甚至會使刀具對焊處發生斷裂。

3.4 對焊

鋼結硬質合金鉆頭的頭部和柄部(40Cr)材料的導熱率相差較大，如仍采用高速鋼刀具對焊工藝無法保證對焊質量，為此對焊前應將40Cr刀柄先行加熱，然后再快速放在對焊機上與鋼結硬質合金棒料一起對焊。

3.5 熱處理

鋼結硬質合金鉆頭的熱處理是保證鉆頭質量的重要環節。淬火溫度對刀具硬度影響較大，如淬火溫度＞1260 ℃ ，會出現金屬析出現象，使刀具硬度和強度大為降低；如淬火溫度＜1180 ℃ ，則難以保證鉆頭的硬度要求。試驗結果表明，最佳熱處理工藝參數為：1200 一1230 ℃ 淬火，560 ℃ 三次回火。

4 鋼結硬質合金鉆頭的合理使用

4.1 開機前的準備和檢查

與高速鋼鉆頭相比，鋼結硬質合金鉆頭性質較脆，抗振性和抗沖擊性較差，因此將鉆頭安裝在過渡套和主軸內孔中時，鉆尖應避免與工件碰撞(最好在機床或工件上放一塊木板)。鉆頭安裝好后應檢查其徑向跳動(要求控制在0.03mm以內)，徑跳過大加工時易使鉆尖振碎，另外還應檢查鉆頭180°鋒角的對稱性，鉆刃不對稱將影響加工穩定性，并使孔徑擴大。

4.2 切削用量

根據對BFe30-1-1材料的鉆削試驗，以Ø15mm鉆頭為例，推薦切削用量為n=500～630r/min, f=0.36～O.50mm/r 。一般情況下，當出現不正常的鉆孔噪聲或切屑顏色明顯變化時，就應及時對鉆頭進行修磨。為安全和方便起見，也可制訂強制性鉆頭刃磨標準，達到規定切削長度即對鉆頭進行刃磨。

4.3 切削液 #p#分頁標題#e#

為延長刀具壽命，鉆削BFe30-1-1材料時應進行充分冷卻。切削液宜選用冷卻效果較好的水劑極壓切削液，如無條件時也可使用乳化切削液。

5 加工效果

采用新型鋼結硬質合金麻花鉆加工BFe30-1-1材料的切削效率比采用高速鋼刀具提高4～5倍，刀具壽命也從原來每刃磨一次加工1.5～2m增加到10～15m。此外，切削過程穩定可靠，基本消除了加工噪聲，改善了操作環境。

6 需注意的問題

為改善鋼結硬質合金刀具的切削性能，必須進一步提高刀具材料強度，改善材料的對焊性能。

應進一步完善鋼結硬質合金材料的冷、熱加工工藝，以降低刀具加工成本，保證加工質量。

應結合加工實踐選取最佳刀具幾何角度和切削用量，以防止鉆頭折斷，提高刀具壽命。