人們公認，鉆削是切削加工中應用的工藝，無(wú)論是在加工中心、數控車(chē)床，還是在專(zhuān)用鉆床上，都可以進(jìn)行鉆削加工。每孔加工成本、鉆孔質(zhì)量和孔的完整性都是選擇鉆頭和工藝時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素。常?？梢园岩恍┫嚓P(guān)的加工工序如鉸孔、倒角、擴鉆、鏜孔等集成在一把刀具上，在鉆孔時(shí)很方便地一起完成。

可更換鉆尖的鉆頭于20世紀90年代后期問(wèn)世，當鉆頭上的硬質(zhì)合金鉆尖磨損后，可以方便地進(jìn)行更換，而無(wú)需將鉆頭的刀體從刀柄和/或機床主軸上取下。每一把鋼制刀體可適用于給定尺寸范圍內不同直徑的齒冠，用戶(hù)無(wú)需為鉆削每一直徑的孔而購買(mǎi)一支特定尺寸的鉆頭，從而可以節約成本。通常，鉆頭刀體可覆蓋的孔徑范圍約為1mm，許多刀具供應商提供的鉆尖直徑增量為0.10mm。

在鉆頭鋼制刀體上更換硬質(zhì)合金鉆尖的概念引導了可換刀頭銑刀和模塊化鉸削系統的開(kāi)發(fā)，并同樣取得了成功，使用戶(hù)獲益非淺。

可換鉆尖式鉆頭在以下方面具有優(yōu)勢：

(1)節省大量加工操作和刀具管理費用;
(2)減少刀體使用的硬質(zhì)合金材料;
(3)更長(cháng)的刀具壽命和孔加工的可預測性;
(4)減少鉆頭庫存;
(5)消除了對鉆頭進(jìn)行重磨、返回和所需備份刀具的流動(dòng)性;
(6)裝刀時(shí)間大幅縮短，因為是在機床和刀柄上更換鉆尖，無(wú)需預調、補償和對刀。

為了正確選擇鉆頭類(lèi)型，就需要正確回答關(guān)于鉆孔尺寸、公差和表面光潔度要求，以及加工任務(wù)或車(chē)間的經(jīng)濟性等問(wèn)題。對于孔徑小于12.7mm的加工，考慮到加工精度和加工性能，整體硬質(zhì)合金鉆頭仍然是推薦的解決方案;對于孔徑大于25mm的加工(特別是粗加工)，推薦使用可轉位刀片式鉆頭。在大功率機床上加工孔徑大于25mm乃至51mm的孔時(shí)，采用可轉位刀片式鉆頭尤其有效。

在孔徑范圍為12.7-25.4mm之間的鉆削加工中，可換鉆尖式鉆頭已成為一種常見(jiàn)的選擇，因為這種鉆頭可提供兼具精密制孔能力和成本效益的、可衡量的綜合競爭優(yōu)勢。硬質(zhì)合金鉆尖具有針對工件材料和加工要求優(yōu)化鉆尖形狀設計的特點(diǎn)，并且通常不進(jìn)行重磨，因此更換的每個(gè)鉆尖都是新的，其加工性能與所有其它新鉆尖完全相同，而重磨的整體硬質(zhì)合金鉆頭則做不到這一點(diǎn)。

肯納旗下Widia公司新開(kāi)發(fā)的Top Drill M1模塊化鉆頭在8-25.99mm的標準孔徑范圍內，兼具模塊化鉆削系統的經(jīng)濟性和整體硬質(zhì)合金刀具的加工性能及孔加工質(zhì)量，適用于長(cháng)徑比(L∶D)為 3D和5D的孔加工，鉆頭刀體既可以配法蘭刀柄(公制)，也可以配圓刀柄(英制)。

肯納公司的Chris Merlin解釋說(shuō)，TDM1模塊化鉆頭是Widia公司新上市的Victory產(chǎn)品線(xiàn)的組成部分，它是一種采用精磨鉆尖和精磨刀體的免夾緊可換刀片式鉆削系統。這種非重磨刀片避免了使用可重磨刀片所帶來(lái)的物流和刀具壽命方面的難題。

Merlin說(shuō)，“由于不存在刀片重磨問(wèn)題，模塊化鉆頭提供了加工性能的可預見(jiàn)性。TDM1鉆頭使用戶(hù)可以避免這樣的難題：為了保證重磨性能，有時(shí)要在可重磨鉆頭尚未達到使用率之前就更換刀具。”

像 TDM1這樣的模塊化刀具通過(guò)可更換刀片之間的一致性，保證了加工孔徑的一致性。而可重磨刀片因為存在背錐，會(huì )造成孔徑縮小。當然，可重磨刀片還會(huì )造成鉆頭長(cháng)度發(fā)生變化。使用TDM1鉆頭時(shí)，不再需要在工具室預調刀具長(cháng)度，也無(wú)需在工具室與機床之間來(lái)回搬運刀具，減少了編程時(shí)間和機床出錯的可能性。

TDM1可更換刀片采用了K20F氮鋁鈦涂層牌號和UPM幾何形狀設計，其特點(diǎn)是面向鋼和鑄鐵工件的加工設計鉆尖形狀。該鉆頭瞄準分銷(xiāo)商市場(chǎng)，鉆尖的設計具有柔性，只需準備一種類(lèi)型的鉆頭就足以適應80%-90%的加工需要。

山高刀具公司(Seco Tools Inc.)的Thomas Sandrud指出，該公司的Crownloc可換鉆尖鉆頭的應用已相當普遍，應用領(lǐng)域包括航空航天、發(fā)電、汽車(chē)和醫療等行業(yè)。該鉆頭有3種分別針對鋼、不銹鋼和耐熱合金、鑄鐵加工而優(yōu)化設計的幾何形狀。對于不同材料的加工，可以采用相同的刀體，只需更換鉆尖即可。

Crownloc鉆尖在刀體上的安全性通過(guò)內部緊固來(lái)保證，即將鉆尖拉緊或旋緊在一根拉桿上，由拉桿將鉆尖鎖緊在刀體的互鎖V形槽齒面上。Crownloc鉆頭可用于加工直徑10-25.99mm的孔。

Sandrud說(shuō)，Crownloc可換鉆尖鉆頭的加工性能接近整體硬質(zhì)合金鉆頭，并可以作為精加工刀具多次使用。標準Crownloc鉆頭可加工的孔深為7D，為滿(mǎn)足如今加工更深孔的要求，山高公司還能定制設計孔深達10D的Crownloc鉆頭。

伊斯卡公司(Iscar Metals Inc.)副總裁Bradley Teets說(shuō)，“鉆頭失效的后果總是非常嚴重。我們的SumoChamdrill(束魔變色龍鉆頭)是繼Chamdrill和Chamdrilljet可換鉆尖鉆頭后開(kāi)發(fā)的第三代產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)改進(jìn)的鉆尖和刀座使該鉆頭能進(jìn)行50次轉位，其刀具壽命比第壹代產(chǎn)品提高了一倍。

Teets介紹說(shuō)，“SumoChamdrill的特點(diǎn)是有4種不同的標準鉆尖幾何形狀、鋒利的切削刃和光滑的排屑槽。鉆尖上磨光的排屑槽使切屑可以順暢而不間斷地流動(dòng)，精磨的齒槽具有更好的鉆進(jìn)性能。”該鉆頭的特點(diǎn)是帶有螺旋狀冷卻液噴嘴的可轉位鉆尖，對于各類(lèi)不同材料的加工，可采用不同的鉆尖幾何形狀。 SumoChamdrill可用于銑削中心或車(chē)床上。

SumoChamdrill的刀柄設計基于德國標準DIN 9766，適用的鉆削深度為：長(cháng)徑比從1.5D、3D、5D到8D。鉆體內設有螺旋狀冷卻液孔。Teets說(shuō)，“鎖緊部分增加的精密圓柱體改善了刀具的剛性，并減小了內應力。刀具上精密磨制的止轉平面改善了對鉆尖定位和支承的控制。為了防止鉆削過(guò)程中刀片被甩出，在刀座上還設有軸向限動(dòng)件，它甚至在失去夾持力的情況下也能有效限制刀片移動(dòng)。

住友電工硬質(zhì)合金公司(Sumitomo Electric Carbide Inc.)推出了SMD系列可換鉆尖式鉆頭，用戶(hù)購買(mǎi)一個(gè)刀體，可以適配5種直徑尺寸的刀頭，而每種尺寸的刀頭又有3種用于加工不同材料的鉆尖類(lèi)型：SMDT-MTL刀頭用于加工鋼件，而SMDT-C刀頭經(jīng)過(guò)倒棱的切削刃在加工鑄鐵時(shí)可避免崩刃。SMDT-MEL則是為加工耐熱合金、不銹鋼和鑄鐵而設計的。

SMD鉆頭刀體系列的規格由原有的3D和5D(長(cháng)徑比)擴展到了8D。Rich Maton說(shuō)，“據稱(chēng)，SMD的鍍鎳刀體比傳統的可換鉆尖鉆頭刀體提供了更長(cháng)的刀具壽命。剛性良好的齒槽聯(lián)接系統確保了鉆尖的穩定性，而鉆尖的硬質(zhì)合金基體與住友ZX涂層相結合，提供了很好的耐磨性。”SMD鉆頭的加工直徑范圍為12-30.5mm，適用于加工各種不同工件材料的生產(chǎn)車(chē)間，以及汽車(chē)、航空航天和石油行業(yè)的零部件加工車(chē)間。

瓦爾特美國公司(Walter USA Inc.)生產(chǎn)的Xtra-tec Point Drills鉆頭具有針對不同材料優(yōu)化設計的可換式鉆尖，分別用于加工鋼件(P6001)，鑄鐵(P6002)，不銹鋼、球墨鑄鐵和難加工材料(P6003)，鋁和鋁合金(P6004)，以及在鋼、鑄鐵、不銹鋼和難加工材料上加工長(cháng)徑比達10D的深孔(B4010)。

可換式鉆尖的設計與其加工對象相互匹配。例如，P6003采用優(yōu)化設計的幾何形狀和新型涂層，用于加工通用機械、能源和航空工業(yè)的各種不銹鋼和長(cháng)切屑鋼件。 P6004采用了鋒利的切削刃和新型涂層，用于加工通用機械、汽車(chē)和航空工業(yè)的鋁件和含硅(或不含硅)鋁合金的加工。B4010采用了內冷卻設計，可對切削刃進(jìn)行冷卻并輔助排屑，可加工長(cháng)徑比達10D的深孔。硬鎳鍍層改善了鉆頭的排屑性能并能防止腐蝕，適用于通用機械、能源和航空工業(yè)的加工。

聯(lián)合機械工程公司(Allied Machine and Engineering Corp.)設計開(kāi)發(fā)的GEN3SYS可換鉆尖式強力鉆頭可使機床的加工時(shí)間zui大化，并減少價(jià)值不菲的裝刀時(shí)間。該公司稱(chēng)，與同類(lèi)產(chǎn)品相比，該鉆頭可以提高鉆孔質(zhì)量、表面光潔度和定位準確性。GEN3SYS鉆頭涂覆了該公司的AM200涂層;初期產(chǎn)品的直徑范圍為12-32mm，可選擇螺旋槽或直槽鉆頭;鉆頭長(cháng)徑比為3D、5D和7D;可選擇C1和C2基體牌號。

在英格索爾刀具公司(Ingersoll Cutting Tools)，可換鉆尖或刀頭的概念已被應用于三類(lèi)切削刀具，包括Qwik-Twist可換鉆尖式鉆頭系列、Qwik-Ream可換式鉸刀和Chip-Surfer銑刀系列。

Qwik- Twist系列鉆頭解決了使用整體硬質(zhì)合金鉆頭時(shí)鉆頭數量通常變化不定的問(wèn)題。英格索爾公司的Bob Jennings解釋說(shuō)，“在生產(chǎn)加工中，我們發(fā)現，用戶(hù)通過(guò)在機床上快速更換刀具，可以更好地管理加工過(guò)程：不必卸下刀具夾頭和刀具，無(wú)需重調刀具、Z 軸和與工件接觸，只需更換鉆尖即可。在無(wú)人值守加工中，一旦確定了刀具壽命，機床就可以按照刀具的預期壽命來(lái)設定和運行。因此，用于無(wú)人值守加工的刀具應該具有相同的刀尖、相同的幾何形狀、相同的切削刃制備以及采用相同的涂層。”

在高速鉸削加工中，英格索爾的Qwik-Ream可換鉸削頭式鉸刀適合常用的小尺寸范圍加工，以及用于難加工材料鉸削的專(zhuān)用、涂層、釬焊PCD或CBN鉸刀。加工尺寸范圍為12.7-32mm。英格索爾公司的 Michael Butler解釋說(shuō)，“該鉸刀可用于加工中心或數控車(chē)床，以發(fā)揮高性能涂層和基體的優(yōu)勢。我們希望采用內冷卻方式，因為在高速鉸削時(shí)，需要非常有效的冷卻方式，以有利于排屑、潤滑和冷卻。”

Butler說(shuō)，“我們還建議，在加工中心上進(jìn)行鉸削加工時(shí)，zui好使用可調式心軸，使用戶(hù)能通過(guò)拼合式快調刀柄上的徑向、軸向螺釘和指示表來(lái)調整工件與主軸的偏差。如果采用一臺精密現代機床和良好的冷卻方式，用戶(hù)可以期望將進(jìn)給率和切削速度提高 25-30倍。而且，由于無(wú)需從機床上卸下刀柄，因此其安裝時(shí)間為零。”

英格索爾的Chip-Surfer銑刀系列采用可與直柄和錐柄適配的各種可換式硬質(zhì)合金刀頭，刀柄可選用鋼、重金屬和硬質(zhì)合金三種材料。Michael Dieken介紹說(shuō)，“采用同時(shí)配合連接方式使該產(chǎn)品與眾不同。采用對稱(chēng)結構設計、轉速可高達30000rpm的各種類(lèi)型刀頭包括立銑、球頭銑、倒角和沉孔銑、鉆銑、圓角銑、強力(大進(jìn)給)銑、環(huán)面精銑等硬質(zhì)合金刀頭。刀頭與刀柄通過(guò)一個(gè)錐體實(shí)現配合，旋緊后直徑公差可保持在5/10;用扳手在90°方肩處擰緊時(shí)，刀頭高度的重復性小于5/10。”

通過(guò)可選用的刀頭和刀柄類(lèi)型的快速增加，可以看出可換頭銑削概念已被廣泛接受。Chip- Surfer系列在2000年剛推出時(shí)，只有10種刀柄和20種刀頭，而現在該系列已包括100種不同類(lèi)型的刀柄(算上公制刀柄則多達250種)和 1500種不同的刀頭。“典型的應用領(lǐng)域包括航空航天、醫療和通用機械加工業(yè)。由于Chip-Surfer刀具的高精度，模具制造業(yè)成為其較早的用戶(hù)行業(yè)。采用整體ER配合的刀柄開(kāi)拓了該刀具在瑞士式機床、銑/車(chē)加工中心上的應用(尤其是加工醫療器件)。”

KOMET美國公司(KOMET of America, Inc.)開(kāi)發(fā)的模塊式Reamax TS刀具系統旨在降低刀具成本，同時(shí)提高其加工柔性，以滿(mǎn)足被加工材料和直徑的各種不同需求。Reamax TS刀具系統的主要特點(diǎn)是鉸削頭與刀柄之間的聯(lián)接。這種高精度聯(lián)接保證了鉸削時(shí)安全傳遞扭矩，并可獲得精密鉸孔所要求的同心度，還能保證在更換刀頭后孔與孔之間保持相同質(zhì)量的光潔度。該系統可用于加工通孔、盲孔、高精度孔、長(cháng)徑比達5D的深孔，以及用于高速切削加工。

Reamax TS刀具系統采用單個(gè)刀柄與多個(gè)Dihart鉸削頭的標準聯(lián)接，適用直徑范圍為18-64.999 mm。利用其徑向夾緊系統，無(wú)需將刀柄從主軸接口卸下，即可進(jìn)行鉸刀的更換。為了對刀具磨損進(jìn)行補償，以滿(mǎn)足小至IT4的公差要求，Reamax TS多槽鉸刀具有微調功能。

山特維克可樂(lè )滿(mǎn)銑刀開(kāi)發(fā)專(zhuān)家David Öhlund解釋說(shuō)，“CoroMill 316銑刀具有多種刀頭，可與多種刀體聯(lián)接，開(kāi)發(fā)該刀具是為了填補整體硬質(zhì)合金銑刀與可轉位銑刀之間的空白。我們既有鋼制刀柄，也有硬質(zhì)合金刀柄。硬質(zhì)合金刀柄的剛性是鋼刀柄的3倍，用于精加工和遠距離加工時(shí)特別有效。在懸伸量超過(guò)4D的遠距離加工中，可獲得更好的表面光潔度，并可減少各次走刀之間的工步。”

銑削專(zhuān)家William Durow解釋說(shuō)，“我們發(fā)現，整體硬質(zhì)合金刀具采用的切削深度通常小于1D，因此不需要在刀槽全長(cháng)上都采用昂貴的硬質(zhì)合金，需要做的只是給刀具裝上一個(gè)整體硬質(zhì)合金刀頭。CoroMill 316銑刀正是作為整體硬質(zhì)合金銑刀的一種具有成本效益的替代品而開(kāi)發(fā)的。”

Durow表示，“我們開(kāi)發(fā)CoroMill 316的目標之一是用于那些更換刀具困難的加工場(chǎng)合，但這一概念很快得到拓展。例如，在醫療加工行業(yè)，特別是在瑞士式機床上，你會(huì )發(fā)現，對一把整體硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行裝卸、調整并從頭啟動(dòng)加工程序是多么困難。而采用CoroMill 316銑刀，你只需換上新的刀頭擰緊即可。由于換刀重復性很高，你只需按下按鈕，就能繼續加工。”

CoroMill 316銑刀具有各種刀頭類(lèi)型，可用于立銑、球頭銑、強力(大進(jìn)給)銑、倒角銑、粗銑和精銑，以及徑向球頭銑等，直徑尺寸范圍10-25.7mm。刀柄材料有鋼和硬質(zhì)合金，分為直柄和錐柄，懸伸長(cháng)度從短到長(cháng)。典型的加工包括大進(jìn)給面銑、槽銑、螺旋插補銑削、方肩銑、輪廓銑削和斜面銑削。需要采用昂貴的整體硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行長(cháng)懸伸加工的航空發(fā)動(dòng)機機匣、框架加工，以及醫療器件加工也是該刀具典型的應用領(lǐng)域。

Öhlund說(shuō)，“CoroMill 316采用擁有專(zhuān)利的螺紋機構來(lái)實(shí)現精密而穩定的連接?；旧蠌膬蓚€(gè)方面來(lái)確保刀具的徑向和軸向精度：為了保證刀頭與刀體對中，可換刀頭與刀體之間采用了錐形接口，以確保在中心線(xiàn)上定位。還采用了表面接觸定位。當你將刀頭連接緊固到刀體上時(shí)，是在軸向接口的端面實(shí)現接觸定位。”

BIG Kaiser精密工具有限公司將可換刀頭概念提升到了一個(gè)新水平。該公司很快將推出由其母公司大昭和(BIG Daishowa)工具公司開(kāi)發(fā)的一種可換頭式銑刀，以拓展其Fullcut Mill高性能整體式銑刀系列，其適用直徑范圍為16-32mm。

據稱(chēng)，這種可換式刀頭新穎的模塊化連接機構使該刀具像整體式刀具一樣牢固，可避免因撞擊造成的災難性失效。這種稱(chēng)為Fullcut Mill Contact Grip的連接機構能在刀頭受損后快速進(jìn)行更換。更重要的是，它能夠在FCM(方肩銑和槽銑)與FCR(斜坡銑、螺旋銑、插銑)所用的刀片(或刀座)之間實(shí)現互換。Contact Grip的奧秘在于帶有錐面和端面接觸定位的精密螺紋連接。通過(guò)在徑向和軸向采用大正前角切削刃，Fullcut Mill銑刀可成功地實(shí)現平滑、無(wú)噪聲的立銑加工。