精密零件制造：如何选择合适的钻头

什么是钻头？

钻头是连接在钻机/钻床上的切削刀具，具有锋利的切削点，能在材料或产品上钻孔。它是钻削和镗削中至关重要的组件。

钻头的组成部分

每种钻头都独具特色，但它们拥有相同的部件，仅有细微差别。以下是零件制造中所有类型钻头的通用部件：

• 钻身：钻柄与钻尖之间的部分
• 钻尖：呈圆锥形，是钻头末端，角度为180°
• 钻柄：适配钻机的部分
• 钻颈：连接钻柄和钻身的部分
• 切屑槽：钻身上加工的螺旋、螺旋或直槽。具有切削刃，将切屑卷曲以便排出，并允许冷却液进入
• 刃带：也称边缘，是带有切屑槽的钻身部分
• 钻身后隙：直径小于钻头直径的钻身部分，功能是减少钻头与孔壁的摩擦
• 钻芯：分隔两个切屑槽的部分
• 钻颈：连接钻柄和钻身的部分

钻头类型

零件制造中使用不同类型的钻头，主要分为两大类：涂层类和工件材料类。以下介绍每类包含的不同钻头类型。

类别一：涂层钻头类型

涂层是施加在零件上以赋予其更好功能或美学价值的材料，是钻头的主要分类之一。以下是属于此类的钻头类型：

1.1 氮化钛钻头

氮化钛涂层钻头硬度高、切削速度快、寿命长，适合钻削硬质和软质金属。因其性能，广泛应用于工业。唯一缺点是切削刃磨损后无法修复，除非重新涂覆涂层。

1.2 碳氮化钛钻头

此类钻头与氮化钛钻头相似，具有滑腻感，呈特征性蓝色或紫色。但硬度更高，主要适用于钻削硬质材料。

1.3 氮化钛铝钻头

氮化钛铝涂层钻头高温稳定性好，适合钻削不锈钢、钢及其他高温材料。但不适合钻削铝材。

1.4 黑氧化钻头

黑氧化是施加在高速钢上的廉价涂层。可使钻头耐热、防锈防腐、降低摩擦。因摩擦降低，钻削更轻松。黑氧化钻头适合钻削钢、PVC、亚克力、枫木、尼龙等，被视为最佳通用钻头。

1.5 金刚石钻头

金刚石涂层钻头在此类中硬度最高，适合钻削金属等硬质材料。精度极高，适用于玻璃、海玻璃等材料。

类别二：适用于不同工件材料的钻头类型

许多钻头按可加工材料分类。此类别下有四个常见子类：通用、金属、木材和其他。以下是各子类下的不同钻头类型及其应用。

2.1 通用工件钻头

此子类钻头适用于所有材料。零件制造中常用的四种通用钻头：

• 麻花钻头：具有圆柱形钻身和螺旋切屑槽，形似螺旋开瓶器，钻削快速准确。螺旋切屑槽可控制钻削时的粉尘排出。麻花钻头是最常见钻头，工业应用广泛，适用于木材和墙壁钻孔。
• 阶梯钻头：定制钻头，呈圆锥形，带有直角或倾斜的运行切屑槽，确保钻削时切屑排出。适合钻削铝等软质材料。因定制化，价格较贵。
• 单刃钻头：类似阶梯钻头但切屑槽笔直。设计适用于扩孔，像阶梯钻头一样确保钻削时切屑高效排出。广泛用于薄板金属加工和钻削胶合板等软质材料。
• 孔锯钻头：带有锯齿的短开口圆筒。适用于钻削木材和薄板金属等薄材料。

2.2 金属工件钻头

此子类钻头适用于金属材料。零件制造中常用的包括：

• 中心定位钻头：也称Slocombe钻头，适合在工件上制作起始孔或圆锥形压痕。
• 芯钻头：无切削尖，有3-4个切屑槽，适合在已有孔基础上进一步钻削。
• 排屑钻头：设计独特，呈套中套结构，硬质合金钻尖。适合直径19-102mm的深孔钻削。
• 可转位钻头：由硬质合金或陶瓷制成的昂贵钻头，在CNC钻削中更突出。耐磨，有多个冷却液通道延长寿命。适合钻削约5倍直径的孔，因钻削速度快而受青睐。
• 直槽钻头：类似麻花钻头，但切屑槽平行。因平行切屑槽，钻削时切屑不易弹出，限制工业应用。但适合钻削黄铜、铜等软质材料，且易于使用。

此子类其他钻头包括沉孔钻、排屑钻、左旋钻和金属铲钻。

2.3 木材工件钻头

此子类钻头适用于木材。零件制造中常用的包括：

• 定心钻头：带有橡胶塞，有助于达到特定深度的精度。适合需要高精度孔的材料，直径3-16mm。适用于木材和软塑料。
• 中心钻头：呈锥形螺纹钻尖。是木工重要钻头，通过转动在木材上钻孔。主要用软钢制造，适合作为手工具。
• 铲形木工钻头：钻身长但钻头呈铲形带针状钻尖。直径6-36mm，适合木材粗镗。
• 螺旋钻头：适合在坚硬干燥木材上钻孔。特殊设计使钻透厚木材无需施加过大压力。

此类别其他钻头类型包括螺纹钻、勺形钻和铰链沉孔钻。

2.4 其他材料钻头

此子类钻头适用于石材、混凝土、陶瓷等其他材料。零件制造中常用的包括：

• 金刚石钻头：设计仅适用作铣刀和钻头组合。钢制外壳嵌入金属段的金刚石。适合切削多种材料，但速度相对较低。
• 石材钻头：常用于混凝土或石材钻孔。因材质硬，需频繁更换。
• 玻璃钻头：产生高温，寿命短。但适用于低速钻孔。

钻头制造材料

制造不同钻头类型使用多种材料。每种钻头基于材料固有机械性能具有独特特性，从而拥有独特应用。以下是基于材料的常见钻头类型：

高速钢

高速钢含钨、铬、碳、钒。因此钻头硬度、强度、耐磨性、耐热性更高。因能高速钻削而得名。适合钻削金属和硬木。

碳钢

碳钢钻头根据含碳量分低碳和高碳。低碳钢钻头适合软木、塑料等软质材料，因不能很好保持切削刃。高碳钢钻头经热处理和淬火，耐用性更高。适合钻削硬木、金属和塑料，但过热会失去切削刃。

钴钢合金

钴钢合金含约5-8%钴，使其硬、耐热、脆。适合钻削不锈钢等硬质材料。

碳化钨

由碳化钨制成，以极高硬度著称。因此昂贵但兼容几乎所有材料。因成本高，多设计为钻头尖端。

多晶金刚石

由金刚石颗粒与碳化钨烧结体结合制成。由此材料制造的钻头最硬。应用广泛，适用于所有材料。但高成本限制工业使用。

如何选择合适的钻头？

市场上钻头种类繁多，选择合适的可能是挑战。但可参考以下提示在市场众多钻头类型中选择：

选择合适材料制造的钻头

钻头材料是选择合适钻头类型的关键。因为每种材料硬度和机械特性独特。例如，高速钢可钻削玻璃纤维、PVC、铝和木材，而钴钻头极硬且散热更快。

考虑钻头涂层

涂层重要，因可提升钻头功能和美学价值。例如，高速钻头涂氮化钛后变得极硬，增加钻削硬质材料适用性。因此，钻削硬质材料需涂层钻头时，请检查其性能。

工件材料

工件由金属、木材、石材、陶瓷或其他材料制成。每种材料特性不同，需选择合适钻头。例如，金属工件可用麻花钻、阶梯钻等通用钻头或直槽钻头。木材可用螺旋钻和铲形钻。选择前务必了解钻头预期用途。

钻头几何/规格

需考虑钻头几何和尺寸的几个方面：

钻芯厚度

合适钻头钻芯应足够厚以避免钻削时断裂。因此应考虑投资重型几何结构。

长度

短钻头刚性更好，精度更高。若必须用长钻头，确保切屑槽短（即钻头直径2倍）。长切屑槽的长钻头稳定性差，易产生切削偏差。

钻尖角度

常见钻尖角度为118°和135°。118°钻尖角适合低碳钢、铝等软质材料。135°钻尖角适合钻削硬质材料。

螺旋角/螺旋角

钻削用螺旋角多，常见为10-29°、19-40°、27-45°。

• 19-40°螺旋角为通用型，适合主要应用
• 10-29°螺旋角适合铝等硬质材料，切屑排出更好、抗断裂、刃口强度高
• 27-45°螺旋角适合不锈钢等最硬材料，需低扭矩、切削阻力小

钻头尺寸

有不同钻头标准尺寸，如分数英寸、线规字母和公制钻头尺寸。使用合适的钻头尺寸表获取正确尺寸和规格。

结论

钻头是零件制造关键环节，特别是需要组装的产品。它们由不同材料制成，形状、尺寸等因素不同，导致CNC铣削、钻削等加工工艺中使用不同类型钻头。为帮您选择合适类型，请联系WayKen获取更多信息。

常见问题

哪种钻头保持锋利时间最长？

钛钻头锋利且比其他钻头更持久。但磨削需重新涂层，这是巨大劣势。

钻削硬质材料，钴钻还是硬质合金更好？

硬质合金钻头最硬最脆，因此适合硬质材料。

哪种钻头最适合金属？

钴钻头最适合不锈钢、铝等金属。但选择时也要考虑尺寸、长度等因素。

最强钻头是什么？

多晶金刚石（PCD）钻头最强。被认为最硬钻头，适合玻璃、陶瓷等最硬材料。