拋物線型鑽頭

拋物線型鑽頭是指拋物線型鑽頭的排屑槽型為拋物線設計的，從而具有較大的排屑空間，普通拋物線型鑽頭可將切削刃處的切屑快速排出，同時可容許更多的切削液進入切削區，顯著減小切削摩擦以及發生切屑焊死現象的可能性，此外還可減小加工時的功率消耗、扭矩載荷和切削衝擊。 拋物線鑽頭是專為深孔加工而設計生產的。

基本介紹

• 中文名：拋物線型鑽頭
• 外文名：Parabolic type drill
• 含義：拋物線型鑽頭的排屑槽型拋物線形
• 類型：寬刃，普通

深孔加工

當機械加工工藝人員為某一特定的孔加工任務選擇鑽頭時，首先需要考慮被加工孔的深度，被加工的孔越深，則加工過程中需要排出的切屑量越大，如果加工中產生的切屑不能及時、有效地排出，則可能阻塞鑽頭的排屑槽，從而延緩加工進程，並最終影響孔的加工質量。因此，有效排屑是成功完成任何材料的孔加工任務的關鍵因素。

鑽頭長徑比

當工藝人員為特定的孔加工任務選擇最合適的鑽頭類型時，需要計算鑽頭的長徑比。長徑比為被加工孔的深度與鑽頭直徑之比，例如，鑽頭直徑為 12.7mm，需要加工的孔深度為 38.1mm，則其長徑比為 3:1。當長徑比約為 4:1 或更小時，大多數標準麻花鑽頭的排屑槽均能較順利地排出鑽頭切削刃切除的切屑。而當長徑比超出上述範圍時，則需採用專門設計的深孔鑽頭才能實現有效的加工。

一旦被加工孔的長徑比大於 4:1，標準麻花鑽就很難將切屑頂離切削區並排出孔外，切屑很快會阻塞鑽頭排屑槽，此時需要停止鑽削，從孔中退出鑽頭，清除排屑槽中的切屑，然後重新下鑽繼續切削，上述操作需重複多次才能加工出要求的孔深，這種鑽削方式通常稱為“啄擊”法。採用“啄擊”法加工深孔會縮短刀具壽命，降低加工效率，影響被加工孔的質量。每一次將鑽頭從孔中退出，清除切屑後重新插入孔中時，都有可能偏離孔的中心線，從而使孔徑變大，超出規定的尺寸公差範圍。 為了解決深孔加工難題，近年來鑽頭製造商開發出了兩種新型深孔加工鑽頭,普通拋物線型鑽頭和寬刃拋物線型鑽頭。

鑽頭分類

普通拋物線型鑽頭

拋物線型鑽頭的排屑槽型為拋物線，專門用於連續鑽削加工長徑比達15:1、材料硬度不超過25～26HRC(包括低碳鋼、各種鋁合金、銅合金等)的深孔。例如，直徑為12.7mm的拋物線型鑽頭可成功加工出孔深達190mm的孔。由於具有較大的排屑空間，普通拋物線型鑽頭可將切削刃處的切屑快速排出，同時可容許更多的切削液進入切削區，從而顯著減小切削摩擦以及發生切屑焊死現象的可能性，此外還可減小加工時的功率消耗、扭矩載荷和切削衝擊。這個在澳大利亞神盾（sutton）拋物線鑽頭測試實驗中得到了很好的體現。

拋物線型鑽頭的螺旋角為 36°～38°，大於標準麻花鑽的螺旋角(28°～30°)。螺旋角可表示鑽頭的“扭轉”程度，螺旋角越大，鑽頭&排屑速度越快。普通拋物線型鑽頭適合深孔加工的另一特點是鑽芯較厚(鑽頭的鑽芯是指鑽頭排屑槽成形後未被磨削的中心部分)。標準麻花鑽的鑽芯部分約占整個成品鑽頭的 20%，而拋物線型鑽頭的鑽芯則可占到整個鑽頭的約 40%。在深孔鑽削中，較厚的鑽芯可增加鑽頭的剛性，提高鑽削加工的穩定性。拋物線型鑽頭的鑽尖處開有槽口，因此可採用較大的鑽芯直徑，此外還可防止鑽孔開始階段容易發生的鑽頭移位現象。

拋物線型鑽頭採用高速鋼材料製造，為強化切削性能，也可對鑽頭進行表面塗層處理。

寬刃拋物線型鑽頭

為了適應難加工材料(冷作硬化材料)深孔鑽削加工的需要，一些刀具製造商開發出了寬刃拋物線型鑽頭。這種鑽頭的許多特點與普通拋物線型鑽頭類似，如螺旋角較大(36°～38°)，易於排屑；鑽芯較厚，深孔加工時鑽頭剛性和穩定性較好等。它與普通拋物線型鑽頭的不同之處在於排屑槽和刃帶形狀。寬刃拋物線型鑽頭的刃帶平滑過渡到排屑槽，從而使鑽頭切削刃具有較高的強度和剛性，同時切屑也可通過排屑槽順利排出。

在深孔鑽削中，摩擦引起的高溫可能引起鑽頭切削刃輕微軟化或回火，從而加速鑽頭磨損。鑽頭切削刃在加工中保持硬度的能力可用“紅硬性”來表示。寬刃拋物線型鑽頭通常採用高速鋼和鈷高速鋼材料製造，由於鈷高速鋼寬刃拋物線型鑽頭具有較高的紅硬性，因此刀具壽命更長，抗磨損能力更強。

鑽頭表面塗層

普通拋物線型鑽頭和寬刃拋物線型鑽頭經常採用以下幾種表面塗層：①氮化鈦(TiN)塗層：該塗層可顯著改善鑽頭的使用壽命和被加工孔的質量，與未塗層鑽頭相比，TiN 塗層鑽頭更適合對多種材料工件(尤其是各種鋼件)進行高速鑽削加工。②碳氮化鈦(TiCN)塗層：在適當的切削溫度下，TiCN 塗層比 TiN 塗層硬度更高、韌性更強、耐磨性更好，同樣適合對多種工件材料(尤其是鋼件)進行高速鑽削加工。但在加工有色金屬材料時應特別小心，因為 TiCN 塗層與有色金屬具有較高化學親和性，極易磨損。③氮化鋁鈦(TiAlN)塗層：該塗層可改善鑽頭的使用壽命，尤其適用於切削溫度較高的加工場合。與TiCN塗層類似，TiAlN塗層也不太適合加工有色金屬材料。

鑽削參數最佳化

在深孔加工中，為了最大限度地發揮鑽頭的切削性能，必須根據特定的長徑比最佳化調整鑽削速度和進給量。當鑽削加工的長徑比為4:1時，應將切削速度降低20%，進給率減小10%；當長徑比為5:1 時，應將切削速度降低30%，進給率減小 20%；當長徑比達到 6:1～8:1 時，應將切削速度降低 40%；此外，當長徑比為 5:1～8:1 時，應將進給率減小20%。（這些數據可從神盾（sutton）拋物線鑽頭測試實驗中得出。）

雖然拋物線型鑽頭的價格是標準麻花鑽頭的2～3 倍，但它在深孔(長徑比大於4:1)加工中表現出的的優異性能大大降低了每孔加工成本，因此成為機械工藝人員加工深孔的首選刀具。