钻头由什么材料制成，它们可以加工什么？

选择钻头的成分会根据其用途而有所不同。通常，钻头材料分为三类。

高速钢 （HSS）

高速钢钻头是钻削软钢和塑料的不错选择。它们经济实惠，适用于许多钻孔应用。

高速钴 （HSCO）

HCSCO 钻头添加了 5-8% 的钴，提高了硬度和耐磨性，适用于钻孔钢、铸钢、钛和其他硬质材料。

硬质合金

硬质合金钻头比任何其他钻头材料都更能保持锋利度，最适合加工最硬的材料，包括陶瓷、玻璃、不锈钢和铸铁。虽然性能优于所有其他钻头材料，但硬质合金钻头更脆且更昂贵。

有哪些不同的钻头尺寸？

钻头几乎可以定制成任何尺寸，具体取决于应用。但是，行业标准已经规定了通常由钻头制造商生产的定义钻头尺寸。

钻孔长度也是可变的，但是，有一些定义的类型：

• Jobber length （工作长度） – 最常见的通用钻头类型，适用于各种工作，结合了强度和精度。

• 机械长度 – 这些钻头的排屑槽比工作长度短，提供更高的强度和刚度。

• 螺丝机长度 – 这些是标准钻头中最短的，具有更高的刚度，可以减少挠度。

• 加长型 – 加长型钻头设计用于钻深孔，包括长的轴和排屑槽。

• 锥长 – 这些钻头在尺寸方面介于工作长度 和加长钻头之间。

  
  

切削几何角度

钻孔几何角度是钻孔的各个角度和方面之间的复杂关系。钻头的长度和孔以及切削刃的配置、容屑槽轮廓和钻尖角都会影响性能、精度和刀具寿命。

优化这些与应用、生产目标和工件的关系对于高效、经济的钻孔至关重要。

要考虑的钻孔几何角度的组成部分是：

• 钻尖角 – 钻尖角位于钻头的头部，它决定了漂移、定心难易程度、热传导和切屑流动。

• 主切削刃 – 由横刃连接，切削刃执行实际的钻孔过程。

• 横刃 – 位于钻尖中间，横刃长度决定了钻头的锋利度。

• 排屑槽轮廓 – 便于排屑和冷却液流动。

• 导向刃带– 引导钻头穿过孔。

前角

钻头的前角或螺旋角是钻头前缘与其轴线之间的角度。前角通常在 18 到 45 度之间，其中 30 度是典型值。较大的前角会形成紧密轧制的切屑。较小的前角往往会形成更松散的切屑。前角也会影响切削温度和刀具寿命。

在钻削较软的材料时，通常采用较大的前角，而在钻削产生更小、更短切屑的硬质材料时，通常使用较小的前角。

DIN 1836 将螺旋角分为三组：

• N 型 – 用于正常硬度的材料（如有色金属和铸铁）的正常螺旋。N 型螺旋不适用于较软的材料。

• H 型 – 用于钢、硬塑料和层压板等脆性材料的较长螺旋。

• W 型 – 紧密螺旋的螺旋形，可在软塑料和金属中产生长而卷曲的切屑。

切削刃

钻头的切削刃由横刃连接，并负责实际的钻孔过程。长切削刃在钻孔过程中提供更好的性能。

有哪些钻头涂层可用，哪些最适合给定的应用？

钻头有多种涂层可供选择，每一种都有特定的优点，比其他涂层更适合特定应用。与大多数刀具选择问题一样，哪个最好的答案主要由作和工件驱动。钻头涂层还可以延长刀具寿命，从而降低每个孔的总成本。

涂层通常通过一种称为物理气相沉积 （PVD） 的工艺应用于钻头切削刃。PVD 使用加热或溅射等物理过程来产生材料蒸汽，然后沉积在被涂层物体上。

最常见的钻孔涂层是：

• TiN 或氮化钛，由钛和氮组成，已被证明可将通用钻孔的刀具寿命延长一倍甚至四倍。

• TiAIN 或氮化铝钛，可将刀具寿命延长多达 10 倍，并提供出色的耐热性和抗氧化性。适用于中高切削速度的合金钢和不锈钢。

• TiCN 或碳氮化钛具有非常高的硬度和耐磨性，可以将刀具寿命延长至无涂层工具的五倍。最适合青铜和铜合金以及铝青铜和镍合金。

• ALTiN 或氮化铝钛 在钻削非常坚硬或磨蚀性工件时为高温应用提供卓越的硬度。

然而，涂层钻头的主要缺点是它们有时无法重新磨锐。

有哪些类型的冷却剂可供选择，我应该如何使用它们？

钻削过程中的冷却液和润滑可显著提高刀具寿命、排屑和孔质量，尤其是在加工合金或不锈钢等坚硬工件时。在钻削作业中，减少热量更为重要，因为大部分能量都转化为热量。在具有多个刃带的钻头中，孔表面和刀具之间的接触更多，这使得热量控制变得更加重要。

有几种不同类型的冷却剂可供选择，选择取决于应用。其中包括：

• 直切削油 – 切削油也称为纯油，是 100% 石油或矿物油，用于拉削、攻丝和深孔钻削。它们特别适合钻削高温合金和不锈钢。

• 水溶性切削油 – 虽然它缺乏纯油的润滑性，但可溶性油的用途更广，可用于各种轻型到中型应用。

• 合成和半合成流体 – 为中度到重度应用中的高速钻孔提供冷却和润滑。

内冷

内冷却液始终推荐用于钻孔，是高温合金和不锈钢等坚硬工作材料的最佳选择。为了实现有效的内部冷却，内冷刀具具有冷却通道，可将冷却液直接引导至切削区域。

外冷却液

如果使用外冷却液，则必须确保在冷却液流到达切削区域时尽可能平行于钻头。对于可接受的排屑，使用外冷却液的最大推荐钻孔深度应不超过直径的 3 倍，与使用内冷却液的工序相比，切削速度降低 20%。

常见的钻削问题和解决方案有哪些？

钻头破损 

尽管可能会出现许多问题，但到目前为止，最令人担忧的是钻头破损。显然，必须以时间和金钱为代价更换破损的刀具，但它们也增加了零件报废和浪费的风险。

钻头破损的一些原因是：

• 速度不当 – 大直径钻头的运行速度低于小直径钻头。钻孔速度过快或过慢都可能导致钻头卡住和断裂。工件硬度也决定了钻孔速度。请查阅制造商表格以了解合适的速度。

• 盲孔底部压力过大 – 由于去除不充分而导致的盲孔底部切屑堆积会导致破损。接近底部时降低压力。

• 堵塞的排屑槽 – 当排屑槽被碎屑堵塞时，它们没有被正确排空，导致钻头卡在孔中并断裂。选择排屑槽更宽的钻头和/或定期撤回钻头。

• 应用钻尖不当 – 根据工件的硬度，需要不同的钻尖角度。请查阅制造表，了解适合您应用的正确钻尖角。

• 进给速率过高 – 超过建议的进给速率会破坏切削刃和钻尖，导致裂缝或破损。降低进给速率以减轻钻孔压力。

   

刀具过度磨损

高效的钻孔需要最大限度地降低每个孔的成本。磨损过快的钻头需要停机更换刀具，这会增加每个孔的成本。为避免过于频繁地更换刀具：

• 检查冷却液以确保其达到切削点。

• 查看速度和进给参数。

• 使用正确的刀具来完成工作 - 为您的特定应用选择合适的钻头和钻头几何角度状可以发挥重要作用。

切削刃微崩

微崩的切削刃不会钻出高质量的孔。切削刃上的碎屑可能由以下原因引起：

• 跳动过大/夹持松动。

• 速度和进给量过高/不当。

• 未使用或未充分使用切削液。

长而细的切屑

未能断裂的切屑会变得又长又细，需要中断工作才能将它们从刀具中解开。要使得切屑可控：

• 提高进给速度。

• 检查钻头以确保它很锋利。

• 考虑更改为不同的钻尖几何角度。

有哪些常见的钻孔技巧和窍门？

遵循这些一般准则，实现经济高效、可持续的钻孔。

使用尽可能短的钻孔长度

较短的钻头会降低钻头在钻孔过程中偏离或偏离起点的能力。因此，较短的钻头可提供更高的精度。因为它们更坚固，所以它们不太可能断裂，并且更容易在狭窄区域使用。

自定心钻头几何角度

自定心钻头几何角度可实现精确和准确的孔放置，无需额外的对中工具或过度调整。钻头会自动在起点内居中，确保孔的位置完全符合零件要求。自定心钻头可节省时间、简化设置并降低每个孔的成本。

通过安全的钻削操作最大限度地提高稳定性

使用经过精心设计的钻头，优先考虑安全钻孔并在整个钻孔过程中保持位置，以最大限度地减少意外移动或偏差。稳定性对于获得准确、一致的结果至关重要，尤其是在处理精度至关重要的复杂部件时。

优化排屑

高效的排屑和防止切屑堆积对于平稳钻孔和最大化生产率至关重要。合适的排屑可以减少停机时间，提高钻孔性能，并提高加工过程中的整体生产率。

导向钻孔

对于深孔钻削和超过 16XD 的长钻，需要导向钻。首先钻导向孔将从工件上去除一些材料，并减少产生最终孔所需的力。导向孔可减少孔的跳动并确保最大精度。

倾斜入口

如果钻入倾斜表面，则通过插补方法使用整体立铣刀加工平面。如果无法采用铣削，则将钻孔进给量降低 50%，直到钻头达到完全切削。使用具有多个刃带的钻头，并在出口期间将进给率降低 30% 至 50%。

交叉孔

要钻交叉孔，应在交叉孔前 3 mm 将进给降低 50%，并在通过交叉孔后保持低进给率，最高可达 3 mm。如果可能，使用多刃带钻头来改善导向。

堆叠材料

只要牢固地夹紧工件，使它们之间没有气隙，就可以有效地钻孔堆叠材料。气隙对排屑有不利影响，并会导致钻头损坏。

如何为我的应用选择最佳刀具？

为给定应用程序选择最佳刀具涉及广泛的考虑因素。除了通用的钻头几何角度能够适应不断变化的应用和生产需求外，选择具有正确特征、尺寸、涂层和切削特性的钻头将直接影响您的性能。