直槽钻头的特点与应用 _小知识

直槽钻头的特点与应用
关于“螺旋槽钻头不可替代”的传统观念如今正被直槽钻头的加工效能所颠覆。在某些加工场合，直槽钻正成为比麻花钻更佳的刀具选择。
现代直槽钻的“先驱”是模具钻头（die drills），这种钻头尺寸短、刚性好，钻尖结实，适合以较低的主轴转速和较小的进给率钻削加工硬钢材料，它的高强度和高刚性使其能够加工出直线度和圆度俱佳的孔。模具钻头之所以能取得好的加工效果，是因为设计钻头时所针对的加工材料通常是产生短切屑的金属。在直槽钻头的加工应用中，切屑控制仍然是一个关键问题。直槽钻只有在加工那些不会产生长卷须状切屑的材料时才能获得最佳效果，这些材料包括铸铁、粉末合金（P/M）、中－高硅含量（6％或更高）硅铝合金等。
但是，随着机床技术、冷却液输送技术以及刀具几何形状设计的进步，直槽钻的加工应用范围正在不断扩展。传统的思维方式认为钻头的螺旋槽对于排屑来说是必不可少的，直槽钻只能用于在铝和铸铁上钻削孔深为2D～3D（D为孔径）的浅孔。但如今开发的高压冷却系统和更高的机床主轴转速，使得采用内冷却的直槽钻的断屑和排屑性能大大提高。
在条件适宜的加工场合，直槽钻头可表现出远远优于螺旋槽钻头的良好加工性能。直槽钻头的优势是能够加工出圆度和直线度较高的孔，而且其切削速度比标准的钴或高速钢钻头更快。例如，用直径0.394″（φ10mm）的Guhring RT150GG直槽钻替代麻花钻加工铝件时，麻花钻的切削速度为50sfm（15m/min），进给量为0.005ipr（0.127mm/r）；而直槽钻的切削速度可达800sfm（245m/min），进给量达0.007ipr（0.178mm/r）。直槽钻所用切削时间仅为麻花钻的1/10 。
直槽钻能显著提高加工效率的部分原因是基于钻头的基本设计——直槽为切屑排出孔外提供了一个直接通道。但是，由于直槽钻头的切削刃缺少一个正前角，因此它的卷屑和断屑能力很差，在加工延展性较好的材料时尤其如此。
【直槽钻头的特点与应用】切削速度（特别是足够高的切削速度）是成功应用直槽钻的另一个因素。切削速度越快，形成的切屑就越小。直槽钻正是通过较快的主轴转速而不是较高的进给率来达到高生产率的。
许多高性能、高钻进率的麻花钻头在切削刃上都有相当大的倒棱，这就要求钻头进入工作的进给量应超过切削刃的倒棱尺寸，从而使切削刃能够对工件材料进行切削而不只是推挤它。对于某些加工应用及被加工材料，麻花钻的切削刃倒棱工作状态良好，而这些麻花钻通常是以高于直槽钻的进给率和低于直槽钻的切削速度进行钻削的。
以汽车制造商Saturn公司的钻削加工为例。该公司所用钻头以前采用大约500sfm（150m/min）的切削速度进行加工。后来他们决定做一下切削试验，想确定这些钻头到底能以多高的转速进行加工。结果他们发现，当转速提高后，刀具寿命延长，加工周期缩短，排屑效率提高。使用未涂层整体硬质合金钻头加工时，切削速度能够达到1000sfm（300m/min），同时刀具寿命和孔的质量均有显著提高。
通过采用合理组合的冷却液压力和切削速度，直槽钻也能有效加工那些并非必然产生短切屑的工件材料。例如，用直槽钻加工1144耐应力钢的效果就非常好，断屑顺利且切屑细小，也未形成积屑瘤。加工所用钻头为H.A.M.Precision公司的294-0500非涂层内冷却直槽钻头（直径φ5mm），钻孔深度为48mm，切削速度为185sfm（63m/min），进给量为0.003ipr（0.076mm/r），冷却液压力为1500psi 。1144合金中硫化锰的含量较高，有利于断屑。但要成功加工这种材料，需要采用很高的冷却液压力（经验表明，冷却液压力应在600psi以上，最好采用1000psi、1200psi或更高的压力）。
对于直槽钻，除了切屑控制以外，积屑瘤也可能成为一个问题。这是因为被切除的工件材料从直槽钻中心排出时要经过切削刃，并被推向钻头的钻尖。避免产生积屑瘤的方法之一是使用表面平滑、光洁度高的钻头；使用涂层钻头也有助于防止产生积屑瘤，如广泛用于铝加工的二硫化钼（MoS2）涂层就具有与特氟龙（Teflon）类似的特性，不易与其它物质发生粘结，在需要防止产生积屑瘤的加工场合使用这种涂层钻头效果极佳。
直槽钻的钻尖结构使其可在每条直槽的外缘处刃磨出2条刃带，由于钻头与工件有4个接触点，钻头在加工中更为稳定，从而可以提高加工精度。
直槽钻头采用的大顶角也有助于改善其加工性能。例如，H.A.M.Precision公司的标准直槽钻头采用140°顶角，类似于一个分离式钻顶，这种结构可以非常小的推挤力钻入孔中。此外，大顶角还可确保钻头的整个直径与工件材料快速接合，使钻头“跑偏”的可能降至最小。