学文网【摘要】文章探讨在钻削过程中出现的摩擦、切削力、切削热、切削瘤、孔壁的冷作硬化、钻头的磨损、排屑困难七大问题，并指出了钻头切削角度的改进、正确对待钻头几何角度及钻头的质量要求。
【关键词】摩擦 切削力 切削热 切削瘤
一、钻削过程中的基本问题
钻削时，被切材料内部聚合力受到破坏，多余材料变成切屑排出孔外，在这一过程中产生了一系列问题。
（一）摩擦
钻削过程中充满了摩擦运动，一是切屑被切下时，材料内部组织发生变化，金属内部晶粒互相错动和变形，分子或原子产生滑移，形成内摩擦；二是钻头主后刀面和副后刀面与切屑及孔壁的摩擦，切屑从钻头前刀面向外排出时，与钻头螺旋槽、孔壁的摩擦以及切屑本身相互之间挤压和碰撞形成外摩擦。因钻削运动处于半封闭状态，这种摩擦就更加严重。钻削中摩擦是产生一切不利因素的主要根源。
（二）切削力
内、外摩擦力反应在钻头上就是产生了钻削力，它包含轴向力和扭矩，消耗大量的能量。
影响钻削力的主要因素有：被切材料的性能；刀具锋利程度；切削用量等。钻削力的增大限制了大直径钻头和大切削用量的使用，影响了钻削生产率，同时对刀具和工件质量都受到很坏的影响。
（三）切削热
摩擦和钻削力所消耗的能量转化为切削热。能量消耗越多，产生的热烈也越多。因钻孔处于半封闭状态，冷却条件较差，因此钻削热不易消散，钻削的时间越长，热量也越多，在散热条件一点条件下，温升也越高，会引起工件的变形、刀具模式加剧。
（四）切削瘤
钻削时，靠近钻头外缘刃口工件材料变形最大，内、外摩擦也最严重，因此此处切削温度最高，切屑在排除时就会有一部分金属在刃口前停滞下来形成小楔块――切屑瘤，当温度持续升高达到一定值时，切屑瘤又开始软化并被切屑带走。由于切削情况不断变化，切屑瘤也时生时灭，变化速度极快。
切屑瘤的产生也有其有利一面。有利的是：刀具刃口由于切屑瘤的变形强化，硬度提高；又因切屑瘤突出于刀尖外，此处工作前角变大，故能代替刀尖切削且减少了刃口与刀尖的摩擦。不利的一面是：切屑瘤不锋利，使摩擦力增大，且钻头外缘处的切屑瘤对孔壁质量有不利影响，有时还会引起孔径变大；切屑瘤在消失流去时会带走刀具材料，造成切削刃的磨损。
（五）孔壁的冷作硬化
钻削时因钻头主后刀面和副后刀面对孔底和孔壁的摩擦和挤压，使工件的这些部分表面金属晶粒发生歪扭和破碎，从而产生了冷作硬化。虽切削热传至工件已加工表面会引起一定的软化作用，但只要钻削中使用切削液则已加工表面的冷作硬化就是主要问题。冷作硬化的程度与材质有关，如钻削不锈钢冷作硬化就非常严重。孔壁产生冷作硬化后，对下一工序如扩孔、铰孔、攻丝等会增加一定困难，会加剧扩孔钻、铰刀、和丝锥的磨损；孔底的硬化使继续钻削时钻头磨损严重；冷作硬化有时还会使孔壁产生裂纹和残余应力，使产品的疲劳强度降低。
（六）钻头的磨损
上述五个方面对钻头的磨损都有直接关系。此外钻头的刃口过于锋利，还会发生崩刃、卷刃现象，但钻头主要的还是磨损。
当切削力变大，磨损严重，切削温度升高，因热效应的作用，切削刃与工件、切屑之间产生了焊接的趋势（高速钢与钢的熔接温度约为550～600℃），切削刃上的材料不断被切屑带走，这样在钻头的前刀面、后刀面及副后刀面上都会产生磨损。一般情况下钻头后刀面磨损最严重。
（七）排屑困难
钻削较深的孔时，排除切屑要经过一段较长的距离，在这段距离中，因切屑与孔壁、钻头间发生摩擦和碰撞，不易顺利排出。虽成螺旋形的带状切屑可以靠切屑自身顶出来，但在到达孔外时又会缠绕在钻头上，影响钻削的正常进行，而且也不安全。切屑很细时，容易和钻头、孔壁粘附在一起，尽管能排出来，但孔中还是始终充满切屑。这两种情况都会阻碍切削液输入，使切削温度升高，钻头磨损加剧。
二、钻削中在钻头上采取的基本技术措施
一般情况下如何正确选择钻头的切削角度各方面资料均有详细叙述，这里主要从钻头切削角度的改进、正确对待钻头几何角度及钻头的质量要求三方面进行阐述。
（一）钻头切削角度的改进
磨短横刃。使新磨钻头横刃长为原来的1/2～1/5，减小轴向力和挤刮，提高钻头定心作用。
加大主切削刃靠近钻心处的前角。即在修磨横刃同时把靠近钻心处前角磨大至-15°左右，以提高切削能力。
磨出副后角α′=4～6°，并保留刃带宽度为原来的1/3～1/2，以减少对孔壁的摩擦。
在外缘处磨出过渡刃形成第二锋角（约为80～90°），这样可改善散热条件，增大刀齿强度，延长钻头寿命，同时也减少了孔壁的残留面积，利于减小表面粗糙度。
（二）正确对待钻头的几何角度
切削刃锋利，可减少切削变形，提高切削能力；但过于锋利，就易产生崩刃、卷刃、扎刀现象。加大后角可减少钻头与工件摩擦，刃口锋利，容易切入工件，便于切削液的输入；但过大的后角会降低刃齿的强度，钻孔时易扎刀和崩刃，散热条件也差；后刀面与工件接触面减小，加工中易振动。磨窄横刃能降低轴向力，减少挤刮现象；但过窄的横刃使其强度降低，切削时易崩刃。
（三）钻头的质量要求
钻头的直线性要好，特别是细钻头，在使用前要检查其是否弯曲。简单的方法是：把钻头放在平板上慢慢转动，视其刃带与平板的接触情况来判断钻头的弯曲程度；或将钻头装夹在钻床上，启动钻床慢速转动检查钻头的摆动量。一般情况下当钻头的弯曲量超过0.1mm时，就不能用于精度要求较高孔的钻削。
钻头各切削刃要锋利、整齐、对称，不能有崩刃、裂纹、碰伤、退火等缺陷。当刃口伤有切削瘤和严重锈蚀时，应用油石磨去。钻头的柄部要光洁，有毛刺或锈蚀时，也要用油石磨光。
各切削刃要有良好的对称性，横刃要对正钻心，两条主切削刃长度和主偏角大小要一致，外缘处尖角修磨要相同，否则会把孔钻大或钻偏。
钻头刃磨后，应用油石研磨其前、后刀面，使其粗糙度Ra=0.8～1.6μm，以减少摩擦和产生切削瘤的机会。
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