建國60年來，我國金切刀具有了突飛猛進的發(fā)展，其中麻花鉆的改革與應用正在趕超國際先進水平。在《金屬加工》創(chuàng)刊60周年之際，為銘記一代代金切工作者的無私奉獻，我應邀回顧祖國群鉆的創(chuàng)新與發(fā)展的歷程，展望未來發(fā)展的美好遠景。
    鉆孔在金切加工中所占比例較大，僅次于車削。在實心材料上打孔的主要刀具是麻花鉆。麻花鉆的使用往往是孔加工的關鍵工序，因為擴孔、鏜孔、鉸孔、拉孔的形位誤差直接與鉆孔的精度有關，保證鉆孔精度、提高鉆孔效率、延長鉆頭壽命是合理使用、改革鉆頭的目標。幾十年來我國金切工作者積累了豐富的經驗，涌現出許多鉆頭大王、勞動模范，為祖國金切加工、社會主義建設事業(yè)做出了巨大的貢獻。
    20世紀五六十年代的麻花鉆的材料基本上是高速鋼，受材料熱硬性能的限制，切削速度一般均在20～30m/min。工人師傅對麻花鉆的改革只能是刃型的變化。
    1958年我參加了上海科技協會的活動，在金切大組活動中協助大組長上海鍋爐廠全國勞模李福祥師傅繪制鉆頭圖，總結編寫資料。我曾邀請李福祥師傅到我當時任教的上海機器制造學校傳授經驗，當場磨了一套17把鉆頭，作為我們學習推廣的樣板，同時我就在講刀具課程中作了介紹。17把鉆頭主要鉆型有分屑鉆、綜合鉆、雙重、三重頂角鉆、薄板鉆、紫銅鉆、平頭鉆、復合鉆等。李福祥鉆型手工刃磨比較容易掌握，工人師傅很是喜歡，流傳了幾十年，直至今天在有些中小企業(yè)中仍有師傅們使用。可惜1963年李福祥師傅在嘉定科技大學學習期間患白血病，過早地離開了我們，17把鉆頭也在文革期間被紅衛(wèi)兵收去，值得欣慰的是李福祥改革的鉆型一直留在我的心中。
    我曾使用、推廣過的李福祥鉆有：①分屑鉆：適合鉆中等尺寸以上的鋼件，具有較好的分屑、排屑效果。②綜合鉆：磨出90°～120°雙頂角，雙重大后角，橫刃修磨得較窄且鋒利，適合打鑄鐵。1964年我到上海重型機器廠，見到顧振海師傅使用φ 48mm綜合鉆打鑄鐵，進刀量已達到2.2mm/r 的強力鉆孔水平。③薄板鉆：磨出三尖，中心定位，外刃套料，鉆出孔圓整。④平頭鉆：用鉆尖定心，兩主刃鉆出180°的平底面，相當于擴平臺。
    1953年，倪志福將鉆頭創(chuàng)造性地磨出內凹圓弧刃，解決了硬鋼板的鉆削問題。此后倪志福鉆頭就在北方得到了推廣。1956年我見到倪志福、于啟勛等發(fā)表的資料（《機械工人》1956年第12期），當時就照著圖樣刃磨，并引入到課堂。經過53型、56型、58型到64型已比較成熟。1964年在北京科學會堂，倪志福代表中國工人階級宣讀了倪志福鉆頭論文，從理論上分析了倪志福鉆頭刃型的優(yōu)點。1965年5月14日在全國工具展覽會上我聽了倪志福的報告，在學習班上我買了兩只鉆頭向倪師傅學習，掌握了手工刃磨的要領（磨圓弧刃只能平動，修橫刃要邊轉邊進刀，最終達到所需的位置）。此后40多年一直沒有間斷學習、應用、推廣、研究群鉆。1967年在校辦工廠我操作Z35搖臂鉆床，加工45鋼φ 39mm×180mm液壓缸時，使用f =0.9mm/r, n =180r/min，提高工效4倍，同時也對64型鉆尖強度不足的問題作了改進。
    1968年陳壁光將第一版《群鉆》書稿帶到上海，我花了三天連續(xù)精讀一遍，并做了筆記，記錄要提出的問題，并在大隆機器廠舉辦了上海第一屆群鉆推廣學習班。學習班脫產7天，上午講課，下午在車間刃磨、鉆孔實踐。我?guī)е倚墓ご筚I來的鉆削測力儀，比較倪志福、李福祥等鉆頭的軸向力和轉拒，同時也測試大家磨的鉆頭，比較哪個人磨的最輕。記得當時培養(yǎng)了大隆機器廠王毛毛等20位鉆工師傅，基本學會手工刃磨倪鉆。倪志福基礎鉆型的發(fā)展，以67型為基礎，北京群鉆小組根據加工件不同材料、不同結構、不同工藝要求經過多年的試驗，研究出鑄鐵鉆、黃銅鉆、紫銅鉆、鋁合金鉆、不銹鋼鉆、小孔鉆、精孔鉆、毛坯擴孔鉆等系列群鉆鉆型。
    第一版《群鉆》在上海科技出版社定稿時，倪志福、陳壁光住在上海兩個月。我被市革會點名調出兩個月，跟隨倪志福、陳壁光學習，同時反映上海推廣中的問題與建議。在書稿討論修改完畢后，我們還安排了倪志福到閔行電機廠等地表演。磨刀間人太多，為減少倪師傅的勞累，記得我還為他粗磨，倪師傅再修一下留給來看的師傅們做樣子。表演受到眾多工人師傅的歡迎。此后幾十年來我在上海金切協會、華東區(qū)應邀走訪過20多個單位，參與技術攻關、表演、推廣、講學直到退休。
    北京永定機械廠群鉆小組的陳壁光、柳德春等師傅經過長期的試驗、研究，總結國內外鉆頭革新的經驗，不斷取得一個個成果。群鉆小組先后于1968年撰寫了第一版《群鉆的實踐與認識》，1979年撰寫了《群鉆新集》，1982年撰寫了第二版《群鉆》，直到1999年倪志福、陳壁光撰寫了第三版《群鉆——倪志福鉆頭》等專著，才為群鉆的發(fā)明、創(chuàng)新劃上了一個圓滿的句號。群鉆為發(fā)展祖國孔加工事業(yè)、并使鉆型的改革走向國際做出了不可磨滅的貢獻。1965年倪志福鉆頭受到國家的科技發(fā)明獎勵，1986年獲得聯合國世界知識產權組織的金質獎狀和獎章，2001年12月倪志福獲得國家知識產權局發(fā)布的新型實用專利（ZL01220344.0）。
    群鉆系列鉆型的創(chuàng)新與發(fā)展首先來自實踐，在鉆孔過程中不斷通過刃磨改進，進而再做科學實驗、理論分析與研究，集結了群眾智慧的結晶。群鉆的推廣培養(yǎng)了一大批掌握群鉆刃磨技術的師傅，為解決鉆孔難題，提高鉆孔質量與效率，創(chuàng)造更多的社會效益做出了巨大貢獻。我們推廣的主要鉆型有64型、67型、精孔鉆、毛坯擴孔鉆、半孔鉆、黃銅鉆、鋁合金鉆及不銹鋼鉆等。
    四川資陽益華工業(yè)科技有限公司肖大益先生1990年研制成功具有群鉆刃磨功能的萬能工具磨床，1996年又研制成功群鉆鉆尖刃磨機，用以代替手工刃磨，提高了群鉆刃磨精度。
    群鉆機械刃磨的實現，是促進群鉆產業(yè)化的必經之路。21世紀初，海南高超鉆頭有限公司總經理周安善先生自行研制了群鉆刃磨設備，形成了具有大批量刃磨群鉆鉆尖的能力。2001年海南高超鉆頭公司組織國內專家做了評定，申請到國家科委“鍍膜群鉆”列項資助。周安善寫的論文《多刃尖麻花鉆的標準化與產業(yè)化》獲得中國機械工業(yè)金屬切削刀具技術協會優(yōu)秀論文獎勵。高超鉆頭有限公司刃磨的群鉆已逐漸推向國內、外市場。
    早在1985～1992年間，湖南大學林丞、曹正權等教授先后發(fā)表了群鉆數學模型及其刃磨參數計算、變螺距螺旋面鉆尖數學模型等論文，成功地解決了群鉆數學模型的求解問題，為麻花鉆尖CAD/CAM、高性能群鉆刃磨機的設計提供了必要的條件。我也曾看到北航陳鼎昌教授帶領博士研究生多年來研制的數控群鉆刃磨機的博士論文。湖南大學胡思節(jié)等教授和工程技術人員2004年研制成功了5軸數控鉆尖磨床。群鉆的數控刃磨機的出現，為國產群鉆現代化生產奠定了基礎，從此就可完全克服手工或用刃磨夾具依靠經驗來調整、難以達到刃磨準確的缺點。
    2005～2006年，為解決上海理工大學附屬工廠加工核電蒸汽發(fā)生器管子支撐板的鉆孔任務，我在不銹鋼斷屑群鉆的基礎上，經多次刃磨與鉆孔試驗，進一步改革了刃型參數，通過優(yōu)化設計與工藝參數的計算，成功地用濟南博特威生產的鉆頭磨床機磨出具有準確參數的不銹鋼鉆型，到達穩(wěn)定斷屑的效果，實現了一次精鉆法國冶煉的Z0Cr13不銹鋼板的任務，工效提高一倍。為了總結、交流經驗，我在2006年10月第二屆中國刀協切削技術高層論壇會上發(fā)表了論文《不銹鋼斷屑鉆的切屑形態(tài)與控制》，得到業(yè)內人士的好評，在切削技術等網站上廣泛流傳。 在群鉆優(yōu)化設計的過程中，我發(fā)現過去的多刃尖群鉆某些參數之間存在著相互制約的關聯，有些鉆型還需補充必要的獨立參數才能準確地磨出來。考慮到鉆型中的設計參數、工藝參數、以及刃磨后生成的參數，進行優(yōu)化設計后，就可獲得最佳的前角分布與刃口強度，使得引鉆定心能力更好，軸向阻力更小，鉆尖更鋒利，達到穩(wěn)定可靠的斷屑。我將這些鉆型數據提供給寧波華刃工具有限公司作為廠標準，命名為“華刃群鉆”和“金華刃群鉆”，并開始了產業(yè)化生產。同時把群鉆進一步優(yōu)化的結果申請了兩個實用新型專利，已于2009年7月8日由國家專利局發(fā)出了公告（ZL200820165518.0, ZL200820165519.5）。
    2007年華刃工具有限公司與深圳金鉆工具制造技術有限公司合作，我兩次到深圳，以華刃生產的鉆頭為基礎，利用該公司研制的5軸數控鉆尖磨床，精確地磨出一批“金華刃群鉆”，送法國帝沃龍公司在西班牙的檢測中心測試的結論是：從外觀、精度和切削上都很好（brilliant)，成為國產的工業(yè)級群鉆系列產品打入國際市場一次成功的嘗試。
    可以這樣說，目前我們已經能夠根據加工需要，設計出更合理、更完善的鉆尖參數，使用半（全）自動數控鉆尖磨床，高效、精確地大批量生產多刃尖群鉆系列產品，群鉆的進一步研究、推廣，從硬件到軟件均可提供持續(xù)發(fā)展的需要。我國發(fā)明的群鉆，必將在國內外市場中占有一定地位。
    麻花鉆除了鉆型以外，在槽型方面也在不斷創(chuàng)新。20世紀70年代江西工具廠就研制生產了拋物線齒背的深孔麻花鉆。群鉆的刃型與深孔麻花鉆的結合，取得的效果更好。由于鉆芯厚，剛性好，在保持刀齒強度下獲得了最大的容屑空間，通過合理地修磨橫刃，磨出大頂角、內凹圓弧刃的群鉆更有利于排屑，可鉆到長徑比達15的深孔，工作壽命為普通麻花鉆的3～4倍。
    隨著我國高速深磨技術的成熟，內冷卻的麻花鉆相繼提供市場。20世紀末以來整體硬質合金內冷卻麻花鉆已較多用于加工鑄鐵與鋼件。焊接刀頭的硬質合金鉆頭可降低鉆頭成本，可多次重磨，機夾不重磨鉆頭也正在開始應用。
    21世紀以來，鑲裝齒冠的機夾硬質合金內冷鉆頭，使用新的TiAlN涂層刀片，可大大提高鉆孔效率，能使用100m/min 的切削速度，0.25～0.3mm/r 的進刀量。目前使用硬質合金高速鉆孔已不局限于鑄鐵件加工，實踐證明，合金鋼、不銹鋼特別是硬度較高的調質鋼，采用硬質合金高速鉆孔是較好的工藝方案，鉆孔效率得到大幅度的提高。
    2009年上海理工大學附屬工廠定制了多軸大型數控鉆銑加工機，選用高速內冷、機夾鉆頭加工工藝，估計加工效率可再提高10倍。如何在這些場合發(fā)揮群鉆的優(yōu)越性，研究適合硬質合金高速鉆孔的刃型，以及這些鉆型的刃磨工藝等，均可列為今后研究的課題。我相信群鉆的研究、發(fā)展必將持續(xù)地發(fā)展下去，不斷為祖國成為制造強國做出新的貢獻！

　　來源：《金屬加工》