史上最全鑽頭知識

三尖七刃銳當先、 月牙弧槽（cáo）分兩邊， 側外刃再開槽， 橫刃磨低、窄又尖（jiān）。

群鑽優於（yú）其它鑽頭（tóu）的原因：標準麻花（huā）鑽60%的軸向阻力來自橫刃，因橫刃前角達-60°左右。
“群鑽”把麻花鑽（zuàn）橫刃磨去80%～90%，並形成（chéng）兩條（tiáo）內刃，內刃前（qián）角由-60°加大為0°～-10°，從而使軸向阻力減少50%左右，進給感覺特別輕快。
群鑽再外（wài）直刃上刃磨出月牙槽，從而使分屑更細，排屑更（gèng）流暢。鑽孔時產生的環 行筋，有利於鑽頭定心，保證鑽孔“光”和“圓（yuán）”。其鑽矩降低30%左右，所（suǒ）以（yǐ）它可以用較大的進給量鑽孔。外刃鋒角135°，內（nèi）刃鋒角120°，鑽尖（jiān）高0.06d，使它同時具備優良的鑽（zuàn）薄板性能。
由於切削阻力小，定心準、穩，所以特別適（shì）合在手電鑽上使用。麻花鑽對（duì）於機械加工來說，它是一種常用的鑽孔工具。結構雖然簡單，但要把（bǎ）它真正刃磨好，也不（bú）是（shì）一（yī）件輕鬆的事。關鍵（jiàn）在（zài）於掌握（wò）好刃磨的方法和技巧，方法掌握了，問題就會迎刃而解。我這（zhè）裏（lǐ）介紹一下對麻花鑽的（de）手工刃磨（mó）技（jì）巧。麻花鑽的頂角一般是118°，也可把它當作120°來看（kàn）待。
刃磨鑽（zuàn）頭主（zhǔ）要掌握幾個技巧（qiǎo）：
1、刃口（kǒu）要與砂輪麵擺平（píng）。磨鑽頭前，先要將鑽（zuàn）頭的主切削刃與砂輪麵放置在一個水平麵上，也就是說，保證刃（rèn）口接觸砂輪麵時，整個刃都要磨到。這是鑽頭與砂輪相（xiàng）對位置的第一步，位置擺好再慢慢往砂輪（lún）麵上靠。
2、鑽頭軸線要與砂輪（lún）麵斜出60°的角度。這個角度就是鑽頭的鋒角，此時的角度不對，將直接影響鑽頭頂角的大小及主切削刃的形狀和（hé）橫刃斜（xié）角。這（zhè）裏是指鑽（zuàn）頭（tóu）軸心線與砂輪（lún）表麵之間的位置關（guān）係，取60°就（jiù）行，這個角度一般比較（jiào）能看得準。這裏要注意鑽頭刃磨前相對的水平（píng）位置和角度位置，二者要統籌兼顧，不要為了擺平刃口而忽略了擺好度角（jiǎo），或為了擺好角度而忽略了擺平刃口。
3、由刃（rèn）口往後磨後麵。刃口接（jiē）觸砂輪後，要從主切削（xuē）刃往後麵磨，也就是從鑽（zuàn）頭的刃口（kǒu）先（xiān）開始（shǐ）接觸砂輪，而後沿著整個後刀麵緩慢往（wǎng）下磨（mó）。鑽頭切入時可輕輕接觸砂輪，先進行較少量的刃磨，並注意觀察火花（huā）的均勻（yún）性，及時調整手上壓力大小，還要注意鑽頭的冷（lěng）卻，不能讓其磨過火，造成刃口變色，而至刃口（kǒu）退火。發現刃口溫度高時，要及時將鑽頭冷卻。
4、鑽頭（tóu）的刃（rèn）口（kǒu）要上下擺動，鑽頭尾部不能起翹。
這是一個標準的鑽頭磨削動作，主切削刃在砂輪上要上下（xià）擺動，也就是握鑽頭前部的手要均勻地將鑽（zuàn）頭在（zài）砂輪麵上上下擺動。而（ér）握柄部（bù）的手卻不（bú）能（néng）擺（bǎi）動，還要防止後柄往上（shàng）翹，即鑽頭的尾部不能高翹於砂輪（lún）水平中心線以上，否則（zé）會使（shǐ）刃口磨鈍，無法切削。這是最關鍵的（de）一步，鑽頭磨得好與（yǔ）壞，與此有很大的關係（xì）。在磨得差不多時，要從刃口開（kāi）始，往後角再（zài）輕輕蹭一下，讓刃後麵更光潔一些。
5、保證刃尖（jiān）對（duì）軸線，兩（liǎng）邊對（duì）稱慢慢（màn）修。
一邊刃口磨（mó）好後，再磨另一邊刃口，必須保證刃口在鑽頭軸線的中間，兩（liǎng）邊刃（rèn）口要對稱。有經驗的師（shī）傅會對著（zhe）亮光察看鑽尖的對稱性，慢慢進行修磨。鑽頭（tóu）切削刃的後角一般為10°-14°，後角大了，切削刃太薄，鑽削時振動厲害，孔口呈三（sān）邊或（huò）五邊形，切屑呈針狀；後角小了（le），鑽削時軸向（xiàng）力很大，不易切（qiē）入，切削力（lì）增加（jiā），溫升大，鑽頭發熱（rè）嚴重，甚至無法鑽削。後角角度（dù）磨的（de）適合，鋒尖對中，兩刃對稱，鑽（zuàn）削時，鑽頭排屑輕快，無振動，孔徑也不會擴大。
6、兩（liǎng）刃磨好（hǎo）後，對（duì）直徑大一些的鑽頭還要注（zhù）意磨一下鑽頭（tóu）鋒尖。
鑽頭兩刃磨好後，兩刃鋒尖處（chù）會有一（yī）個平麵，影響鑽頭的（de）中（zhōng）心定位，需要在刃後麵倒一下角，把刃尖部（bù）的平麵盡量磨小。方法是將鑽頭豎起，對準砂輪的角（jiǎo），在刃後麵的根部，對著刃尖倒一個小槽。這也是（shì）鑽頭定中心和切削輕快的重要一（yī）點（diǎn）。注意在修磨刃尖倒角時，千萬不能磨到主切削刃上，這樣（yàng）會使主切削刃的前角偏大，直接（jiē）影響鑽孔。
鑽頭刃口修磨和強（qiáng）化對鑽削加工的改善 孔加工在金屬切削加工中占（zhàn）有重要地位，一般約占機械加工量的（de）1/3。其中鑽孔約占22%～25%，其餘孔加工約占11%～13%。由（yóu）於孔加工條件苛（kē）刻（kè）的緣故，孔加工刀具（jù）的技術發展要比車、銑類刀具（jù）遲緩一些。近（jìn）年來，隨著中、小批量生產對（duì）生產效（xiào）率、自（zì）動（dòng）化程度以及加工中心性能要求的不（bú）斷提升，刀具磨鋒技術、多軸數控刀具刃磨設備的發（fā）展帶動（dòng）了孔加工刀具的發展，其中（zhōng）最典型的就是在機械生產中已應用多年、使用最為廣（guǎng）泛的整體結構的鑽頭修磨技術逐（zhú）漸成熟起來。通過（guò）對鑽頭刃（rèn）口的修磨和強化改善鑽削（xuē）加工條件，要從鑽頭的結構特點和實際使用情況中尋求解決方法。
鑽頭的特點（diǎn）
1．鑽頭的材質分為高速鋼和硬質合金，高速鋼（gāng）主要采用高速鋼W係、Mo係（xì）材料（liào）；硬質合（hé）金（jīn）采用鎢（wū）鈦類（YG）、鎢鈦鈷類（YT）材料。比較（jiào）有代表性的如表1中所列的W18Gr4V、YC6和YT14。

2．麻花鑽的（de）基本形狀和結構（gòu）並沒（méi）有太大的改變（biàn）（見圖1）

3．麻花鑽切削刃（rèn）的幾何角（jiǎo）度之間具有一定的特點（diǎn）和關聯性。如圖2所示，主偏角為Kr，刃傾角為λs，前角為λs，後角為αf，鋒角為2φ（傳統為118°）。

切（qiē）削刃的幾何角度其（qí）中，鑽頭螺旋型結構（gòu）具有如下特點：

（1）主偏角Kr在鋒角2φ確定後也隨之確定。（2）由於鑽頭（tóu）切削刃（rèn）的刀尖（鑽頭直徑處（chù））為切削刃的最低點，從結構可知鑽頭切削（xuē）刃的刃傾角λs為負。（3）在鑽（zuàn）頭螺旋槽形狀結構影響下，刃部（bù）前角λs由鑽頭外（wài）徑的韌帶處向鑽心方向逐漸變小。（4）切削刃的前角主偏（piān）角λs，隨主偏角Kr的增（zēng）大而隨之增大。
4．麻花鑽的橫刃也是切削刃的重要組成部分。
橫刃的前角γom、後角αf、斜角φ，也隨著鑽頭（tóu）切削刃的不同有著（zhe）一定的變化。鑽頭在加工過程中的磨損情況
1．鑽頭的磨損主要發生在切削刃部分鑽（zuàn）頭在加工過程中的磨損（見圖3）

2．鑽頭在實際加工中受力的（de）分析，其切削力主要集中在鑽（zuàn）頭的切削刃部分，其中切削刃受到的轉矩最大，橫刃部分軸向力較為集中（見（jiàn）表2，圖4）

3．鑽頭在加工（gōng）過程中產生的切削熱的分布情況。在加（jiā）工中，鑽頭的鑽心處由於切（qiē）削角度較小並且是始終保持切入加工件的最前沿，承受的軸向力占到57%左右，切削過程產生的熱量不能及時排出（chū），是整個鑽（zuàn）頭溫度最高的部分。圖5所示鑽心和鑽（zuàn）頭刃部紅色（sè）區域的溫度為最高（gāo），而鑽心（xīn）橫（héng）刃處熱度（dù）最為集（jí）中。切削熱的分布情況

改善鑽削加工的途徑
1．改進鑽頭的切削刃
采用新型的刃磨法改進鑽尖、橫刃的幾何形狀。以往鑽頭的鑽尖刃磨采用普通（tōng）刃磨法，先行磨出鋒角即（jí）2φ角（jiǎo）後（hòu），再用砂輪圓周的90°成形棱邊（biān）靠手工方式修磨鑽心部分。受到傳統的刃磨（mó）方法的限製，鑽頭修磨後對稱性較（jiào）差，精度較低，隻有采（cǎi）用傳統（tǒng）的118°鋒角才可保證切削刃為直刃。
近年來，我公司引進了數控（kòng）萬能工（gōng）具磨（mó）床，該機床采用的是比較先進的五軸數控係統，可實現對鑽（zuàn）頭的切削刃部進行鏟磨，改動鑽頭的切削刃形式，仍可保證（zhèng）較高的刀具精度。於是，我們通過一些改進鑽（zuàn）頭鑽尖的幾何角度來嚐試提高鑽頭的使用壽命，提高鑽頭和（hé）改善鑽削加工條件。
根據鑽頭的結構特點我們先對麻花鑽的鋒角（2φ角）進行了改變，采用118°～140°的鋒角分別進行試驗。在生產現場對（duì）加工情況進（jìn）行跟蹤和掌握，我們（men）發現在加（jiā）工鑄鐵時，采用加大鋒角的鑽頭有一定效果：鑽（zuàn）削加工（gōng）時，加工變得輕快，聲（shēng）音和振動明顯減（jiǎn）小，孔的表麵粗糙度得到提高。從切屑的形狀判斷加工過程平穩。但（dàn）隨著鑽頭的鋒角加大，鑽（zuàn）頭的磨損情況加劇。多（duō）次嚐試後（hòu）發現，在鋒角為130°左右時加工最為平（píng）穩，加工數量和質量明顯提高。
在改善加工中鑽頭橫刃部分軸向受力（lì）情況（kuàng）時，要克服橫（héng）刃處負前（qián）角等惡劣（liè）的切削條件。我們在橫刃處理時，采用大切除的形式鏟磨橫刃，縮短橫刃的寬度，使鑽心（xīn）的橫刃與主切削刃（rèn）接近十（shí）字交叉，減少鑽削中的（de）軸向力和鑽削中的轉矩（見圖6）。經實踐中檢驗，鑽頭軸向受力情況改善（shàn）後，定（dìng）心精度大為提高。在殼體加（jiā）工中心上采用此結構的鑽頭（tóu），可在（zài）一定條件下取消中心鑽，提高加工效率和縮短（duǎn）生產節（jiē）拍。該鑽頭已在我公司生產中逐步試驗推廣采用。鑽頭橫刃的改進

與高速鋼鑽頭相比較，硬質合金鑽頭的加工條件更為苛刻（kè）。我公司在突緣上加工的螺釘孔工序中采用的硬質合金鑽頭，原加（jiā）工數量和加工效率較低，我們也嚐試進行了一些改進：

根據硬質（zhì）合金材料硬度高的優勢（shì），采（cǎi）用大鋒角140°從而加大切削前角，改變鑽頭受力情（qíng）況，減小了切削力，使加工（gōng）更為順暢。依據所（suǒ）加（jiā）工材料的特點對鑽頭的橫刃部分進行改進，采用R型刃口過渡，在R型刃口基礎上加大了橫刃前（qián）角，鑽心部（bù）分進行鑽孔前先行切入定位，實現了（le）自定心，取消（xiāo）了（le）中心鑽的工序（xù），滿足了位置度要求，並在直徑處進行（háng）棱邊的（de）削邊處理，形（xíng）成保護刃，使鑽頭在鑽出時不易造成崩刃，極大地（dì）提高了鑽頭的壽命。
此種（zhǒng）結構對小直徑的鑽頭改善尤為適用。現在我公司同步器車間加工二速同步器鎖銷孔直徑為φ7.5mm，公差範圍0～+0.016mm，每個零件上（shàng）共加工6個孔，相對位置度要求0.05mm。
原加工（gōng）方式為鑽定心、鑽孔和（hé）鉸孔成形，位置度較（jiào）難以保證，並且加（jiā）工節拍較長，效率較低。現由硬質合金鑽頭直（zhí）接鑽（zuàn）削成形，能夠保證孔的加工精度和孔的位置精度，滿足了工藝產品的（de）需要，極大地提高了加工效率。改進後的鑽頭切削刃

2．強化鑽頭刃（rèn）口（鈍化（huà）、塗層）

通過（guò）在修磨方麵的嚐試和摸索，我們還發現一個重要的（de）現象，就是無論是高速鋼還是硬質合金材料的鑽頭，修磨後（hòu）切削（xuē）部分的刃口總是存在一些細小的缺口， 約（yuē）0.1mm。這些缺口（kǒu）最初並不（bú）引（yǐn）起大家的（de）重視，但（dàn）在實踐加工時往往就（jiù）是這些缺口給（gěi）鑽頭帶來了致命（mìng）的傷害。這種情況在使用硬質合金材料鑽頭和在各類鑽頭鑽削加工鋼材料的時候尤為明顯。一般的修磨方法是采用金剛石銼刀將主刀刃與橫刃的（de）交叉處倒圓，同時將主切（qiē）削刃處倒棱（léng）角30°，刃口倒（dǎo）鈍寬度根據（jù）鑽頭直徑而定。（見圖8）

經過實踐檢驗我（wǒ）們發現這種倒鈍方式不（bú）能完全實現鈍化的目的，倒鈍後（hòu）的刃口受（shòu）倒鈍時的手法（fǎ）限製，容易使兩個切（qiē）削刃鈍（dùn）化程度不一致而造成切削刃刃邊不平整，致使鑽頭兩（liǎng）個切削刃的對稱度降低，影響鑽頭的定心（xīn）精度和使用壽命（mìng）。

我（wǒ）們（men）選用了含（hán）金（jīn）剛石微粉的尼龍鈍化輪，利用高速旋轉，通（tōng）過不同的角度對鑽（zuàn）頭的刃部進行刷式運動，靠柔性的接觸通過調整時間和空間的角度將刃口每一部分都加工到位。鈍化後（hòu）在鑽頭的切削刃口形成圓滑過（guò）渡。刃口經過鈍化後（hòu）刀刃強度顯（xiǎn）著提高，切削（xuē）時能（néng）經受較大的壓力，增強了刀（dāo）具穩定性，有效地延長了鑽（zuàn）頭的壽命。
塗（tú）層處理也是（shì）提高鑽頭（tóu）使用（yòng）壽命的一個重要的方法。根據加工條件采用不同的塗層可提高鑽（zuàn）頭的表麵（miàn）硬度（dù）和氧化溫度，降低摩擦係數，大幅提（tí）高鑽頭的使用壽命。其中TiN塗層（塗層顏色為黃色）對高速鋼類鑽頭的使用性能有很大的提高，可有效地提（tí）高高速鋼鑽（zuàn）頭硬度，提（tí）高鑽頭（tóu）的（de）表麵粗糙度並降低摩擦，改善鑽削（xuē）條件。而TiCN （塗層顏色為灰黑色）和（hé）TiALN（塗層顏色紫褐色）這兩種塗層廣泛應用在硬質（zhì）合金材料的鑽（zuàn）頭上。這幾種塗層（céng）材料（liào）的（de）性能對（duì）比見表3。
刃口（kǒu）的強化（huà）（鈍化）和塗（tú）層的結合可大大提高鑽頭的使用效果。其中對鑽頭的刃口強化（鈍化（huà））也是為塗層做準備，鈍化使（shǐ）塗（tú）層材料有足夠的結合（hé）表麵。實踐（jiàn）表明，通過刃口強（qiáng）化（huà）的鑽（zuàn）頭比未經強化處（chù）理的鑽（zuàn）頭使用壽命提高40%～50%。結語 鑽頭由於其尺寸必須限製在孔的尺寸以（yǐ）內，而且受到自身結構的限製所以技術改進難度較大。但隨著科學技術的進步，數控刃磨設備不斷（duàn）發展，麻花鑽（zuàn）的設計、製造水（shuǐ）平（píng）較以（yǐ）往有了很大改進。鑽頭作為孔加工刀具中最基本、最廣泛的工具之一，在機械加工領域中得到了長足（zú）的發展和進（jìn）步。