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(yīng)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(yīng)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(yuǎn)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(guān)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(guān)，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(biāo)。幾十年來我國金切工作者積累了豐富的經(jīng)驗，涌現(xiàn)出許多鉆頭大王、勞動模范，為祖國金切加工、社會主義建設(shè)事業(yè)做出了巨大的貢獻。
    20世紀(jì)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(xié)會的活動，在金切大組活動中協(xié)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(jié)編寫資料。我曾邀請李福祥師傅到我當(dāng)時任教的上海機器制造學(xué)校傳授經(jīng)驗，當(dāng)場磨了一套17把鉆頭，作為我們學(xué)習(xí)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(fù)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(xué)學(xué)習(xí)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(dāng)于擴平臺。
    1953年，倪志福將鉆頭創(chuàng)造性地磨出內(nèi)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(dāng)時就照著圖樣刃磨，并引入到課堂。經(jīng)過53型、56型、58型到64型已比較成熟。1964年在北京科學(xué)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(xué)習(xí)班上我買了兩只鉆頭向倪師傅學(xué)習(xí)，掌握了手工刃磨的要領(lǐng)（磨圓弧刃只能平動，修橫刃要邊轉(zhuǎn)邊進刀，最終達到所需的位置）。此后40多年一直沒有間斷學(xué)習(xí)、應(yīng)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(xué)習(xí)班。學(xué)習(xí)班脫產(chǎn)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(zhuǎn)拒，同時也測試大家磨的鉆頭，比較哪個人磨的最輕。記得當(dāng)時培養(yǎng)了大隆機器廠王毛毛等20位鉆工師傅，基本學(xué)會手工刃磨倪鉆。倪志福基礎(chǔ)鉆型的發(fā)展，以67型為基礎(chǔ)，北京群鉆小組根據(jù)加工件不同材料、不同結(jié)構(gòu)、不同工藝要求經(jīng)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(diào)出兩個月，跟隨倪志福、陳壁光學(xué)習(xí)，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(xié)會、華東區(qū)應(yīng)邀走訪過20多個單位，參與技術(shù)攻關(guān)、表演、推廣、講學(xué)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(jīng)過長期的試驗、研究，總結(jié)國內(nèi)外鉆頭革新的經(jīng)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(rèn)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(lián)合國世界知識產(chǎn)權(quán)組織的金質(zhì)獎狀和獎?wù)拢?001年12月倪志福獲得國家知識產(chǎn)權(quán)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(xué)實驗、理論分析與研究，集結(jié)了群眾智慧的結(jié)晶。群鉆的推廣培養(yǎng)了一大批掌握群鉆刃磨技術(shù)的師傅，為解決鉆孔難題，提高鉆孔質(zhì)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(xiàn)，是促進群鉆產(chǎn)業(yè)化的必經(jīng)之路。21世紀(jì)初，海南高超鉆頭有限公司總經(jīng)理周安善先生自行研制了群鉆刃磨設(shè)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)化》獲得中國機械工業(yè)金屬切削刀具技術(shù)協(xié)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(nèi)、外市場。
    早在1985～1992年間，湖南大學(xué)林丞、曹正權(quán)等教授先后發(fā)表了群鉆數(shù)學(xué)模型及其刃磨參數(shù)計算、變螺距螺旋面鉆尖數(shù)學(xué)模型等論文，成功地解決了群鉆數(shù)學(xué)模型的求解問題，為麻花鉆尖CAD/CAM、高性能群鉆刃磨機的設(shè)計提供了必要的條件。我也曾看到北航陳鼎昌教授帶領(lǐng)博士研究生多年來研制的數(shù)控群鉆刃磨機的博士論文。湖南大學(xué)胡思節(jié)等教授和工程技術(shù)人員2004年研制成功了5軸數(shù)控鉆尖磨床。群鉆的數(shù)控刃磨機的出現(xiàn)，為國產(chǎn)群鉆現(xiàn)代化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，從此就可完全克服手工或用刃磨夾具依靠經(jīng)驗來調(diào)整、難以達到刃磨準(zhǔn)確的缺點。
    2005～2006年，為解決上海理工大學(xué)附屬工廠加工核電蒸汽發(fā)生器管子支撐板的鉆孔任務(wù)，我在不銹鋼斷屑群鉆的基礎(chǔ)上，經(jīng)多次刃磨與鉆孔試驗，進一步改革了刃型參數(shù)，通過優(yōu)化設(shè)計與工藝參數(shù)的計算，成功地用濟南博特威生產(chǎn)的鉆頭磨床機磨出具有準(zhǔn)確參數(shù)的不銹鋼鉆型，到達穩(wěn)定斷屑的效果，實現(xiàn)了一次精鉆法國冶煉的Z0Cr13不銹鋼板的任務(wù)，工效提高一倍。為了總結(jié)、交流經(jīng)驗，我在2006年10月第二屆中國刀協(xié)切削技術(shù)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(nèi)人士的好評，在切削技術(shù)等網(wǎng)站上廣泛流傳。 在群鉆優(yōu)化設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)過去的多刃尖群鉆某些參數(shù)之間存在著相互制約的關(guān)聯(lián)，有些鉆型還需補充必要的獨立參數(shù)才能準(zhǔn)確地磨出來。考慮到鉆型中的設(shè)計參數(shù)、工藝參數(shù)、以及刃磨后生成的參數(shù)，進行優(yōu)化設(shè)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(shù)據(jù)提供給寧波華刃工具有限公司作為廠標(biāo)準(zhǔn)，命名為“華刃群鉆”和“金華刃群鉆”，并開始了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。同時把群鉆進一步優(yōu)化的結(jié)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(shù)有限公司合作，我兩次到深圳，以華刃生產(chǎn)的鉆頭為基礎(chǔ)，利用該公司研制的5軸數(shù)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(jié)論是：從外觀、精度和切削上都很好（brilliant)，成為國產(chǎn)的工業(yè)級群鉆系列產(chǎn)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(jīng)能夠根據(jù)加工需要，設(shè)計出更合理、更完善的鉆尖參數(shù)，使用半（全）自動數(shù)控鉆尖磨床，高效、精確地大批量生產(chǎn)多刃尖群鉆系列產(chǎn)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(nèi)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(jì)70年代江西工具廠就研制生產(chǎn)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(jié)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(nèi)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(shù)的成熟，內(nèi)冷卻的麻花鉆相繼提供市場。20世紀(jì)末以來整體硬質(zhì)合金內(nèi)冷卻麻花鉆已較多用于加工鑄鐵與鋼件。焊接刀頭的硬質(zhì)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(yīng)用。
    21世紀(jì)以來，鑲裝齒冠的機夾硬質(zhì)合金內(nèi)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(zhì)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(diào)質(zhì)鋼，采用硬質(zhì)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(xué)附屬工廠定制了多軸大型數(shù)控鉆銑加工機，選用高速內(nèi)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(zhì)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》