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在難加工材料上鉆削高精度的孔可能極具挑戰(zhàn)性。為了成功完成難加工材料——從航空工業(yè)的大型鈦合金或復合材料零部件，到尺寸很小的Inconel合金醫(yī)療器件——的鉆削加工，需要克服包括切削熱、高磨蝕性（如復合材料）、高硬度（如淬硬鋼）、高粘性（如奧氏體不銹鋼）在內的各種困難。為了應對這些難題，必須多管齊下，在鉆尖幾何形狀、刃口制備、基體牌號、刀具涂層和冷卻液輸送等方面對鉆頭進行綜合優(yōu)化。
形成易于處理的切屑
美國聯(lián)合機械與工程公司（AMEC）研發(fā)主管Joseph Nuzzi指出，“最終用戶總是希望獲得更高的鉆進率、更長的刀具壽命和更好的孔形質量。在我們每年為用戶和經(jīng)銷商舉辦的技術培訓研討會上，我們首先會告訴他們，在任何高效鉆削加工中，首先必須形成足夠小的切屑，使其能順暢地排出孔外。鉆頭必須具有合理的切削刃形狀，而一旦形成了合適的切屑，還必須由切削液介質提供足夠的動能，使切屑流從孔中排出。為了實現(xiàn)順利排屑，由內冷卻刀具和高壓冷卻液組成的冷卻液系統(tǒng)必不可少，因為合適的冷卻液系統(tǒng)能將更多熱量從刀具中帶走。”
AMEC推出的GEN3SYS XT可換鉆尖式高效鉆頭的幾何形狀、切削刃強度、材料牌號和涂層都是針對不銹鋼、高溫合金和鎳基合金（如Hastelloy、Monel和Waspaloy合金）的鉆削加工而專門開發(fā)的。用于食品機械和壓力容器行業(yè)的奧氏體不銹鋼（通常為304、316、350、321系列）很難加工。這些材料具有極大的變形率（切屑厚度與每齒進給量的比率），而在鉆削奧氏體不銹鋼時，大變形率將轉化為很厚的切屑。在這種情況下，鉆頭必須具有正確的幾何形狀，并對切削刃進行制備，還需采用合適的涂層，以確保鉆頭不易折斷，并能承受切削高溫。
Nuzzi指出，“GEN3SYS XT鉆頭（‘SS’刃型）鉆削奧氏體不銹鋼時能形成理想的切屑。需要牢記，如果成屑不良，就不可能實現(xiàn)高效鉆削。為了確保排屑順暢，必須形成裹緊的圓錐形切屑，或裹緊的‘6’形和‘C’形切屑。所鉆的孔越深，排屑就越困難。”
Nuzzi說，“復合材料、金屬基復合材料、酚醛樹脂材料和碳纖維復合材料都具有很小的拉伸強度和極大的磨蝕性，鉆削這些材料時，就像用砂紙裹著鉆頭使勁摩擦一樣，后刀面極易磨損。我們開發(fā)了鉆削復合材料的TA鉆頭系列，以及采用金剛石薄膜涂層或PCD涂層的GEN3SYS鉆頭系列，并為TA鉆頭產品線開發(fā)了一種能去除鉆削復合材料時所產生粉塵的真空抽吸式鉆頭?！?
可預測的刀具磨損
山特維克可樂滿(Sandvik Coromant)的鉆削產品和John Dotday指出，在加工淬硬材料或復合材料時，最終用戶希望刀具的磨損具有可預測性?！半y加工材料會造成一些特殊的加工難題，但只要我們選用合適的刀具和切削參數(shù)，就能克服這些困難。如果我們告訴用戶，某種鉆頭一天可以鉆100個孔，他們就會期望該鉆頭每天都能穩(wěn)定地鉆100個孔。如今的趨勢是在材料淬硬狀態(tài)下進行鉆削加工，而過去是在材料較軟狀態(tài)下進行鉆削，然后將工件淬硬后，再進行鉸削加工。如有必要，或許還需要進行二次鉆削?，F(xiàn)在，用戶希望直接鉆削淬硬工件，從而省略后續(xù)工序?！鄙教鼐S克可樂滿推出了新的CoroDrill 860 PM 4234整體硬質合金鉆頭，該鉆頭采用TiAlN涂層，直徑范圍3－20mm，適合加工用不銹鋼板材制造的汽車零部件，以及材質從1018鋼到工具鋼的耐磨板材。
復合材料是一個特殊的加工領域。山特維克可樂滿針對復合材料加工推出了CVD涂層鉆頭CoroDrill 854和856。854鉆頭用于鉆削碳纖維含量較高（50％以上）的復合材料；856鉆頭則適合加工樹脂含量較高（50％以上）的復合材料。針對在航空工業(yè)十分常見的用手持電鉆鉆孔，該公司推出了未涂層的452系列鉆頭，該鉆頭鉆削復合材料零件時可防止材料撕裂和分層剝離。
肯納公司(Kennametal)提供了針對各種特定用途鉆削解決方案的完整產品線，包括整體硬質合金鉆頭、可轉位刀片式鉆頭和模塊化鉆頭，以及精加工鉸削刀具和攻絲刀具。該公司新開發(fā)的整體硬質合金鉆頭組合包括用于加工高溫合金和貴重金屬材料的解決方案?？霞{金屬公司全球產品經(jīng)理Frank Martin解釋說，“推出的Beyond整體硬質合金鉆頭系列采用了新的Beyond材質牌號，無論是刀具制造商生產的新刀，還是經(jīng)過工廠重磨后的刀具，在整個刀具生命周期中都能保持其優(yōu)異性能。Beyond鉆頭采用了專有的表面處理技術，可以減小鉆削壓力和扭矩，改善切屑流動性和鉆削性能。因此，Beyond技術能夠同時提高刀具壽命和加工一致性。”
肯納公司針對特定應用的鉆頭組合還包括為鉆削難加工材料而開發(fā)的Y-TECH鉆頭。該鉆頭獨特的刃型設計可以減小鉆削運動的隨意性，克服鉆頭偏移的傾向，并能提高孔的直線度、圓度、圓柱度和平行度。Martin解釋說，“所有的鉆頭——無論是高速鋼鉆頭、硬質合金鉆頭，還是可轉位刀片式鉆頭——鉆入工件時，工件材料都會迫使鉆頭發(fā)生偏斜，從而使其運動軌跡變?yōu)槿切危⒉粩鄶[動，導致孔形變差。這也是需要進行后續(xù)鉸削加工的根本原因。Y-TECH鉆頭采用了非對稱的切削刃和刃帶設計，以抗衡鉆頭的不規(guī)則擺動，使其運動更具可預測性，從而顯著提高鉆孔質量。
伊斯卡(Iscar)公司采用“M”刃型的SumoCham可換鉆尖式鉆頭非常適合加工鈦合金、Inconel合金、Waspaloy合金、Hastelloy合金和不銹鋼。該公司的鉆削產品經(jīng)理Ben Davis解釋說，“SumoCham鉆頭采用貫穿每條刃溝的兩個小孔來輸送冷卻液，與通過鉆體中心的單個內冷卻孔相比，這種雙孔設計能將更多冷卻液輸送到孔底，將切屑沖刷出孔外。將冷卻孔置于刃溝內還能增大刃溝深度，以提高排屑能力?！痹摴镜腄R Twist鉆頭系列也采用了相同的冷卻液輸送方式。
Davis指出，“切削工件材料時，通常要依靠切屑帶走一部分切削熱，但高溫合金的吸熱和散熱能力較差，因此必須通過采用合適的刀具幾何形狀、涂層和冷卻液來減少切削刃處的熱量。因此我建議，在鉆削高溫合金材料時，應采用比鉆削合金鋼等材料更低的切削速度。降低鉆削速度可以減少切削熱，并防止工件發(fā)生冷作硬化?！?
提高鉆孔質量
三菱材料美國公司提供的MHS WSTAR鉆頭系列用于鉆削工具鋼和淬硬材料，其特點是鉆芯比傳統(tǒng)鉆頭增厚了6%－8%。此外，雙刃帶可確保鉆孔的直線度，防止鉆頭發(fā)生偏移和折斷。該公司Nika Alex解釋說，“為了增大鉆頭強度，MHS鉆頭的螺旋角比我們的常規(guī)鉆頭略小一點，而鉆尖角上的主后角和副后角則更大一些。所有這些參數(shù)的變化都是為了確保當切削力增大時鉆頭不易折斷?！痹摴居糜阢@削CFRP材料的MCS鉆頭系列有8種尺寸規(guī)格。該鉆頭采用了新開發(fā)的PVD金剛石涂層牌號，靠近刃帶的刃背從鉆尖角頂端向下延伸，并采用了較大的刃背，以提高鉆頭的排屑性能。
BIG Kaiser精密工具公司的Phoenix鉆頭采用了一種獨具特色的鉆尖幾何形狀，在鉆削淬硬鋼和不銹鋼時，可減小作用于鉆頭上的切削力，延長刀具壽命。該產品線一個較新的分支是鉆削深度可達30倍孔徑的Power-Phoenix深孔鉆頭。即使在冷卻液壓力較低的情況下，該鉆頭也能有效地進行加工。為了便于排屑，對鉆頭刃溝進行了精磨和涂層。其加工對象包括醫(yī)療行業(yè)用于植入人體的小型不銹鋼和鈦合金器件，以及航空航天工業(yè)使用的不銹鋼、鈦合金和高鎳合金零部件。
加工復合材料的金剛石涂層鉆頭
高邁特(Komet)美國公司的Mark Blosser指出，納米晶粒金剛石涂層刀具的出現(xiàn)是一個重大技術突破，這種刀具具有硬度很高、極其鋒利的切削刃，非常適合鉆削或銑削復合材料、鋁及鋁合金和石墨材料。Blosser解釋說，“超細晶粒的高純度金剛石涂層可以涂覆于各種尺寸的刀具上，包括大型刀具和具有復雜表面形狀的刀具。其結果是，涂層的粘附性、穩(wěn)定性和機械性能，以及對涂層表面粗糙度的控制均大幅提高。在航空航天、模具制造和能源行業(yè)，納米晶粒涂層刀具的應用已經(jīng)使最終用戶獲益非淺。這種例子包括：切削碳纖維復合材料時，可使進給率提高一倍；鉆削碳纖維/鋁/鈦復合材料時，可使刀具壽命提高8倍?！?
山高刀具(Secotools)公司已推出了用于鉆削CFRP復合材料的新型鉆頭。該公司鉆削產品經(jīng)理Thomas Sandrud表示，“我們主要有兩種不同的鉆頭幾何形狀。C1鉆頭經(jīng)過優(yōu)化的鉆尖適合加工碳纖維和鈦/碳纖維疊層材料，或出口處為碳纖維層的鋁/碳纖維疊層材料。”為了在鉆出孔口時防止碳纖維材料撕裂和分層剝離，這種金剛石涂層鉆頭采用了雙棱面和兩個不同的鉆尖角。C2鉆頭用于加工入口處為碳纖維、出口處為鈦或鋁的疊層材料，通過對切屑的控制，使金屬切屑不會將碳纖維表面刮毛。C1和C2鉆頭都涂覆了CVD Dura涂層。
住友電工硬質合金公司可提供三種用于鉆削難加工材料的鉆頭系列：MDW GS系列、SMD可換鉆尖式鉆頭和用于加工CFRP材料的金剛石涂層鉆頭。MDW GS鉆頭系列有兩種不同類型：非內冷式GS鉆頭和具有兩條刃帶的HGS內冷卻鉆頭。鉆頭所用涂層包括TiSi和TiAlCrN復合超晶格PVD涂層。高硬度的含鉻涂層有助于實現(xiàn)對高溫合金（如Inconel合金和鈦合金）的大長徑比鉆削（鉆頭長徑比分別為12D、20D、25D和30D）。該公司建議，使用這些新型涂層鉆頭時，可采用比以往的鉆頭或涂層更高的進給率。
瓦爾特(Walter)美國公司的Patrick Nehls表示，“我們的瓦爾特蒂泰克斯(Walter Titex)X-treme鉆頭可用于各種不銹鋼、碳鋼、鑄鐵、有色金屬、鈦合金和淬硬材料的小批量或大批量鉆削加工。在考慮鉆孔數(shù)量時，重要的是應盡量降低每件加工成本，以較大限度地提高回報率。X-treme鉆頭性能的提高延長了刀具壽命。自從該鉆頭于2009年底推出后，我們一直在對其進行測試，并幫助最終用戶用加工效率更高的X-treme鉆頭替換Alpha 4鉆頭。雖然由于鉆頭壽命延長，我們向這些用戶銷售的鉆頭數(shù)量可能會減少，但X-treme鉆頭優(yōu)異的加工性能將為我們提供更多機會，帶來更多新客戶?！?
