机械加工制造钻孔技术101
钻头作为孔加工中最常用的刀具，在机械制造中应用广泛。尤其是冷却装置、发电设备管板、蒸汽发生器等零件的加工，应用尤为广泛和重要。
特点 O f D 钻孔
钻头通常有两个主切削刃，在加工过程中，钻头在旋转的同时进行切削。钻头的前角从中心轴到外缘越来越大。越靠近外圆，钻头的切削速度越高，向中心处切削速度逐渐减小，钻头旋转中心的切削速度为零。钻头横刃位于旋转中心轴线附近，横刃二次前角大，没有容屑空间，切削速度低，会产生很大的轴向阻力。如果将横刃磨成DIN1414中的A型或C型，并且靠近中心轴的切削刃具有正前角，可以降低切削阻力，显着提高切削性能。
根据工件的形状、材料、结构和功能，钻头可分为多种类型，如高速钢钻头（麻花钻、组钻、扁钻）、整体硬质合金钻头、可转位浅孔钻头、深孔钻、套料钻和互换钻头等。
断屑和排屑
钻头的切削是在一个狭窄的孔中进行的，切屑必须通过钻头的凹槽排出。因此，切屑的形状对钻头的切削性能影响很大。常见的切屑形状有片状切屑、管状切屑、针状切屑、锥形螺旋切屑、带状切屑、扇形切屑、粉状切屑等。
当芯片形状不合适时，会出现以下问题：
①细碎屑堵塞切削刃槽，影响钻孔精度，降低钻头寿命，甚至折断钻头（如粉状碎屑、扇形碎屑等）；
②长切屑缠绕钻头，阻碍作业，造成钻头折断或阻止切削液进入孔内（如螺旋切屑、带状切屑等）。
如何解决芯片形状不合适的问题：
① 提高进给速度、间歇进给、磨削横刃、安装断屑槽等方法可单独或组合使用，提高断屑排屑效果，消除切屑问题。
②可使用专业断屑钻打孔。例如：在钻头的凹槽中添加设计的断屑器，将切屑破碎成更容易清洁的切屑。杂物沿凹槽顺利清除，不会堵塞凹槽。因此，新型断屑槽钻头的切削效果比传统钻头更平滑。
同时，短断的铁屑使冷却液更容易流向钻尖，进一步提高了加工过程中的散热效果和切削性能。并且由于新添加的断屑槽贯穿钻头的整个凹槽，经过反复磨削后仍能保持其形状和功能。除了上述功能上的改进外，值得一提的是，这种设计加强了钻体的刚性，显着增加了单次磨削前的钻孔数量。
钻孔精度
孔的精度主要由孔径尺寸、位置精度、同轴度、圆度、表面粗糙度和孔毛刺等因素组成。
钻孔时影响加工孔精度的因素：
① 钻头的装夹精度和切削条件，如刀柄、切削速度、进给量、切削液等。
② 钻头尺寸和形状，如钻头长度、刀片形状、钻芯形状等。
③工件形状，如孔口侧面形状、孔口形状、厚度、夹紧状态等。
扩孔
铰孔是由加工过程中钻头的摆动引起的。刀架的摆动对孔的孔径和定位精度影响很大，所以当刀架磨损严重时，应及时更换新的刀架。钻小孔时，很难测量和调整摆动，所以最好使用刀片与手柄同轴度好的粗柄小刀片钻头。使用修磨钻头时，孔精度下降的原因多半是由于背形不对称。控制刀片高度差可以有效抑制孔的切割和扩大。
孔圆度
由于钻头的振动，钻孔容易出现多边形，孔壁上出现步枪状线条。常见的多边形孔多为三角形或五边形。三角孔的原因是钻头在钻孔时有两个旋转中心。它们以每 600 次交换 600 次的频率振动。振动的主要原因是切削阻力不平衡。钻头旋转一圈时，加工孔的圆度不好，切削第二圈时阻力不平衡，再次重复上一次振动，但振动相位有一定偏移，导致孔壁上的步枪线。当钻孔深度达到一定程度时，钻头刃面与孔壁的摩擦力增大，振动减弱，步枪线消失，圆度变好。这种类型的孔在纵向截面上看是漏斗形的。同理，切割时也可能出现五角孔和七角孔。为了消除这种现象，除了控制夹头的振动、切削刃的高度差、背面的不对称性和刀片的形状等外，还应增加钻头的刚性，每转进给量、后角和磨削应改进。尖端等措施。
在斜面和曲面上钻孔
当钻头的切削面或钻孔面呈倾斜、弯曲或阶梯状时，定位精度较差。此时钻头采用径向单面切削刀具，降低了刀具寿命。
为提高定位精度，可采取以下措施：
- 先钻中心孔；
- 用立铣刀铣削孔座；
- 选择具有良好穿透性和刚性的钻头；
- 降低进纸速度。
毛刺处理
钻孔时，孔的入口和出口处会出现毛刺，特别是在加工坚韧的材料和薄板时。原因是当钻头即将钻穿时，被加工材料发生塑性变形。此时，外刃附近本应被钻头切削刃切削的三角形部分在受到轴向切削力影响后向外侧变形，在钻头外刃的作用下弯曲倒角和切削刃，进一步卷曲形成卷曲或毛刺。
钻孔加工条件
在通用钻头产品目录中，有按加工材料排列的“基本切削参数参考表”。用户可参考提供的切削参数选择钻孔的切削条件。切削条件的选择是否合适，应根据加工精度、加工效率、钻头寿命等因素，通过试切削综合判断。
1.钻头寿命和加工效率
在满足被加工工件技术要求的前提下，应根据钻头的使用寿命和加工效率综合衡量钻头是否使用得当。钻头使用寿命的评价指标可选择切削距离；加工效率的评价指标可以选择进给速度。对于高速钢钻头，钻头的使用寿命受转速的影响较大，而受每转进给量的影响较小。因此，可以通过增加每转进给量来提高加工效率，同时确保更长的钻头寿命。但需要注意的是，如果每转进给量太大，切屑会变厚，断屑困难。因此，有必要确定每转进给的范围，以便通过试切削顺利断屑。对于硬质合金钻头，其切削刃在负前角方向的倒角较大，每转进给的可选范围比高速钢钻头小。如果在加工过程中每转进给量超过这个范围，钻头的使用寿命就会降低。由于硬质合金钻头的耐热性高于高速钢钻头，因此转速对钻头的寿命影响不大。因此，可以采用提高转速的方法，在保证钻头寿命的同时，提高硬质合金钻头的加工效率。
2.合理使用切削液
钻头的切削是在空间狭窄的孔中进行的。因此，切削液的种类和注入方式对钻头的寿命和孔的加工精度有很大的影响。切削液可分为水溶性和非水溶性两大类。非水溶性切削液具有良好的润滑性、润湿性和抗粘连性，还具有防锈作用。水溶性切削液具有良好的冷却性能、不冒烟、不燃性。出于环保的考虑，近年来水溶性切削液的使用量比较大。但如果水溶性切削液的稀释比例不当或切削液变质，会大大缩短刀具寿命，因此在使用时必须小心。无论是水溶性切削液还是非水溶性切削液，在使用过程中切削液都必须充分到达切削点。同时，必须严格控制切削液的流量、压力、喷嘴数量、冷却方式（内冷或外冷）。
重磨钻头
钻头重磨判断
重磨钻头的标准是：
- 切削刃、横刃和刃口的磨损量。
- 加工孔的尺寸精度和表面粗糙度。
- 芯片的颜色和形状。
- 切削阻力（主轴电流、噪音、振动等的间接值）。
- 加工数量等
在实际使用中，应根据具体情况，从上述指标中确定准确、方便的判断标准。以磨损量为标准时，应找到经济性最好的最佳重磨周期。由于主要刃磨部位是头后部和横刃，如果钻头磨损量过大，刀片磨损时间长，磨削量大，再磨次数减少（总刀具寿命=重磨后刀具寿命×可用重磨次数），会缩短钻头的总使用寿命。以加工孔的尺寸精度为标准时，用柱规或限位规检查孔的切、扩、不平整等，一旦超过控制值，应立即重新锐化。当以切削阻力为标准时，可采用如超出设定限值（如主轴电流）立即自动停机等方法。采用加工数量限额管理时，应综合上述判别内容设定标准。
钻头的打磨方法
重新修磨钻头时，最好使用专用机床修磨钻头或万能工具磨床，这对保证钻头的使用寿命和加工精度非常重要。如果原钻型加工状况良好，可作为原钻型重新研磨；如原钻型有缺陷，可根据使用目的适当改善背形，刃口锐化。
锐化时注意以下几点：
- 防止过热，降低钻头硬度。
- 应彻底清除钻头上的损伤（尤其是切削刃边缘的损伤）。
- 钻孔类型应该是对称的。
- 磨刀时注意不要损坏刃口，磨刀后要清除毛刺。
- 对于硬质合金钻头，刃口形状对钻头的性能影响很大。出厂的钻形是经过科学设计和反复试验得到的最佳钻形。因此，重磨时一般应保持原来的刀片形状。
制造工艺