一、常規鉆頭加工

　　常規鉆頭加工不銹鋼和耐熱合金通常面臨很大問題。加工時會發出尖銳的嘯叫聲、迅速增大的磨損或者刀具切削刃崩裂。典型的現象是副切削刃崩裂，也被稱為導向棱邊(圖1)。如果在合金的鉆削加工時發生這種現象，最有可能導致的是刀具使用壽命縮短甚至刀具報廢。

　　二、硬質金屬刀具重磨

圖1

　　對高質量的硬質金屬刀具進行重磨通常不具有經濟性甚至根本不可能。

　　圖1：硬質金屬鉆頭上導向棱邊發生的崩裂是切削不銹鋼以及耐熱合金材料時出現的典型現象，如圖中顯示的雙相鋼鉆頭。

　　導致上述現象的原因主要是鉆削刀具的擺動，而擺動現象的原因多種多樣。一種原因是刀具受到被切削材料作用的而回彈。發生擺動時刀具的頭部按照橢圓形軌跡運動，同時刀刃或者刀尖按照多邊形(大多數情況下是三角形)軌跡進行運動。這種運動對刀具的切削路程有著不利影響。一種鉆削刀具是否擺動以及其擺動幅度的大小主要取決于刀頭的刃磨形式、導向棱邊類型、打磨精度以及刃磨工作的精密程度。

　　針對硬質金屬刀具的刃磨通常采用4面以及圓錐面刃磨工藝。此外，Kennametal公司還能夠提供已注冊專利的SE或者HP刃磨工藝(圖2)。與常規刃磨工藝相比，這種獨特的工藝在刃磨切削刃時需要深入到鉆頭中心。刀頭形式將保證較高的精度，并且盡可能按照切削技術的最新研究成果進行刃磨。如果開始鉆入時的對中精度不高，刀具因此可能產生較大幅度幅度的擺動，從而也可能導致加工中的精度下降。

圖2

　　圖2：Kennametal公司除了能夠提供常規的面以及圓錐面刃磨工藝外，還可以針對硬質金屬鉆頭提供專利的HP刃磨技術。

　　諸如同心度偏低或者刀具對稱度偏低等的刃磨誤差都有可能加劇上述現象的發生。周邊環節的誤差還有可能進一步影響加工精度。因此，首先需要將夾緊系統和機床主軸的偏差和公差合并到一起，比如可以將同心度偏差和傾斜度合并。最終，扭轉和軸向振動以及鉆頭和機床之間產生的低頻折彎振動(擺動運動)會導致出現棱角或者不圓的孔徑。

　　三、刀具加劇擺動運動

　　不銹鋼和耐熱合金對鉆削刀具提出了較高的要求。由于刀具材料硬度很高，因此需要很高的切削力。鋼材的可切削性將受到較高的冷作硬化趨勢、較低的熱傳導性和較低的韌性的不利影響。材料的可延展性將導致鉆削后的孔徑通常因為材料的回彈而比其公稱直徑偏小。直徑和圓度方面的偏差將使導向棱邊上承受的壓力增大，導致鉆頭與孔壁的接觸加劇，甚至也可能導致鉆頭折斷。導向棱邊上所受壓力的增大主要與摩擦和局部溫度上升有關，而且也可能導致材料邊緣出現損傷�？梢圆槊饔捎跀D壓或者擺動引起刀尖上所受的負荷，從而預先提示哪些區域會比標準使用壽命提前折斷。

　　四、切削參數

　　切削參數也會對鉆孔質量產生影響，其中不僅包括切削速度，而且還包括進給量也是其中一個決定性的因素。目前，調質鋼的切削速度最大約為200米/分鐘，進給量一般可遠高于0.1毫米/圈。例如，一根直徑為8.5毫米的鉆頭可以承受0.25毫米/圈甚至更高的進給量。較高的進給量可以穩定鉆頭，并且可以略微消除擺動趨勢，因此可以適當提高鉆削加工的質量。

　　而不銹鋼和鎳基合金由于材料自身性質的限制就無法采用如此之高的切削速度和進給量，否則將導致鉆頭過載甚至損壞。通常情況下的進給量需要保持在較低的水平，遠遠低于0.1毫米/圈的進給量。由于鉆頭的橫向切削刃在切入時不僅僅切削工件，還將擠壓工件，因此采用這樣的參數有利于避免發生擺動運動。鉆頭將擠壓工件表面，如果工件與鉆頭的導向棱邊發生干涉，那么對稱度較好的鉆頭基本上可以保持穩定的切削過程，而擺動運動也將按照螺旋線進行。切屑過程中出現的切屑需要迅速從排屑槽排出。另外需要控制切屑的產生速度，以便比較通暢的排出，以避免損壞孔徑內壁。調整后的排屑槽輪廓以及優化的切屑形狀可以使得切屑盡可能卷曲。根據不同的材料需要將切屑盡可能的卷曲在一起。另外，還需要盡可能避免不受控的短小切屑進入排屑槽，導致孔徑內壁受到破壞。利用Y型鉆頭可以在保證相同使用壽命的前提下獲得更好的表面質量，同時可以確保切屑迅速順暢地排入排屑槽。

　　五、圓錐形刀頭

　　圓錐形的刀頭形狀更有利于對中，Y型鉆頭給人留下的第一印象就是不同排屑槽之間的夾角并不一致。3根導向棱邊按照字母Y的形式就行排列，盡管這把鉆頭只擁有2根切削刃(圖3)。Y型鉆頭具備了圓錐形的頭部結構，經過精密打磨，可以確保準確對中。TiAlN涂層帶來了很高的耐磨性能和生產效率，同時具備了非常廣泛的應用范圍。全世界范圍內的鉆頭均可以在很短的時間內得到重磨和重新涂層。Kennametal公司在北美、歐洲和亞洲均建立了刀具重磨服務站，以便給重要的市場提供貼身服務。

圖3：Y型鉆頭上排屑槽的不同部分可以產生對準導向棱邊的分力，有利于切削加工。

　　六、非均勻布置的排屑槽

　　借助非均勻布置的排屑槽可以獲得具有指向性的切削力。沿著力的方向，切削刃上有一根導向棱邊(2)，在鉆頭刀背末端還有還有一根導向棱邊(3)。Y型結構支撐了這跟額外的導向棱邊。與上述兩根棱邊相對布置的棱邊(1)上的負荷相應減少。在進行切削加工時，3根導向棱邊起到了不同的作用：導向棱邊(1)負責切削，導向棱邊(2)負責切削和支撐，導向棱邊或者稱為滑移棱邊(3)負責支撐。通過這種結構布置，刀具的擺動基本上可以得到消除，尤其是在進行鉆削加工時可以保證加工的圓度公差和圓柱度公差。如果對切削刃繼續進行優化可以將磨損降到最低限度。鉆削加工的高質量要求和棱邊形狀向鉆頭尤其是切削刃和導向棱邊上施加的“壓力”得到了降低。

　　利用上述的技術可以適當延長刀具的切削路程�？着c鉆削深度之間有一定的規律，比如加工完成的孔徑略大于鉆頭的名義直徑。也就是說：鉆頭不再卡在孔當中。在較好的前提條件下，IT8等級的孔徑質量是可以達到的。同一把鉆頭鉆削的第一個和最后一個孔徑能夠保持連續、穩定。諸如鉸刀和絲攻等的后續工序的刀具壽命也能夠得到提高。

　　Y型鉆頭在許多場合已經得到了成功應用。例如，即使在加工諸如1.3916、1.4350或者1.4542等尚未生銹的不銹鋼時也可以獲得很好的效果。在使用壽命中，效率提升�？梢赃_到100%以上。即使是在加工熱穩定性甚至是硬度達55HRC的硬化鋼材時，Y型鉆頭依然能夠給出令人滿意的結果。