HUANG

　　模具制造业钻削加工中的几个关键要素往往与常规钻削不同。首先，在不规则表面上钻孔的情况更为常见；其次，该行业所用的工件材料通常比常规材料更难加工。为了成功应对这些加工特点，需要采用具有针对性的加工策略。

　　无论是使用可转位刀片式钻头、可换钻尖式钻头，还是整体硬质合金钻头乃至高速钢钻头，在不规则表面上钻孔或进行断续切削都有可能出现问题，这是因为加工表面越不规则，钻头挠曲变形的可能性就越大。不过，在考虑钻头挠曲变形前，首先应该考虑选用哪种类型的钻头。这个答案取决于技术性和经济性两方面的考虑。

图1  各类钻头特点与适用条件

　　对于直径在12.7mm以下、孔深在70倍孔径（70×D）以内的孔，适合用整体硬质合金钻头加工。而在加工直径更大、孔深为5×D以内的孔时，可转位刀片式钻头往往能提供最有效的解决方案。对于孔深为（5－10）×D的孔，可换钻尖式钻头则是首选的刀具。对于所有这些加工都推荐采用内冷却式钻头。
　　此外，还需要考虑加工的经济性。不同类型钻头的每孔加工成本存在差异（见图2），每孔加工成本会随着加工批量（钻孔数）的增加而下降。如果每孔加工成本居高不下（处于曲线峰值），则表明需要选用另一种钻头或另一组刀片。每孔加工成本（即决策点）的权衡要素为孔的加工数量和加工质量，在某种程度上还包括机床和夹具。

图2  不同类型钻头的每孔加工成本曲线

　　当加工批量很小时，加工循环时间和每孔加工成本并不太重要，采用经济性较好的高速钢钻头可能足够了。而对于批量较大的加工，整体硬质合金钻头可能更具优势，因为这种钻头虽然价格比较贵，但可以采用更高的切削速度和更大的切削参数，从而能提供更低的每孔加工成本和更高的生产能力。不过，对于孔径大于12.7mm、孔深在5×D以内的孔加工，可转位刀片式钻头通常可以提供更佳的加工循环时间和每孔加工成本，这是因为其刀具材料与孔壁的接触面较小，因此产生的摩擦也较小，可以采用更高的切削速度。
　　与高速钢钻头或整体硬质合金钻头相比，可转位刀片式钻头还有一个优势——无需重磨和重新涂层。不足之处是孔的加工精度（孔的位置精度和直径公差）略比整体硬质合金钻头稍逊一筹，这是因为可转位钻头更容易发生挠曲变形。

图3  用高效整体硬质合金内冷却钻头加工连续冲模

　　为了最大限度地减小钻头挠曲变形和/或提高孔的加工精度，可以采用各种不同的策略。为了减小累积误差，可以采用精磨刀片，而不是用刀具的外周刃加工，此外还可以采用可调偏距的刀具夹头。由于靠近中心处的刀片切削速度较低，因此其承受的切削力比靠近外缘处的刀片更大，从而会产生更大的偏斜力。刀具设计工程师可以通过调整刀片在刀具内的分布位置来抵消这种偏斜力。无论采用何种类型的钻头，都可以先在不规则表面上进行预加工，然后再钻削定心孔。采用诸如此类的加工策略，可以根据用户的需求和当务之急，提高钻削加工的性能。
　　由于模具制造业大量采用高硬度、高强度的工件材料，因此必须对刀片牌号与几何形状的最佳组合进行评估。由于中心刀片比外周刀片承受的切削力更大，因此通常需要采用非常强韧的刀片牌号和不容易崩刃的几何形状。由于外周刀片的切削速度更高，因此应采用耐磨性更好的硬质合金牌号，这种组合匹配可以优化加工性能。
　　为模具加工选择合适的钻头是一项相当复杂的工作，因此，最后的秘诀是：正确选择拥有能帮助你优化孔加工所需专业知识的钻头供应商。