切削钻头失效分析
使用新购买的钻头或重磨的钻头一段时间后，就会发现已加工表面粗糙度增大，切屑的颜色、形状和初始切削时不同，切削温度升高，切削力增大，切削加工系统甚至出现振动或不正常的声响。上述现象表明钻头已发生严重磨损，必须更换新刀或重新进行刃磨。
钻头磨损是切削加工过程中不可避免的现象，但钻头磨损过快或发生非正常磨损(也称破损)，必然会影响加工质量，增加钻头消耗，使生产效率降低，加工成本提高。因此，通过研究钻头磨损，可制订合理的切削加工方案，提高生产效率和零件加工质量，并有利于降低加工成本。
为了能使钻头经久耐用，尽量减少磨损，需要了解各种切削因素对钻头磨损的影响。影响钻头切削性能的主要因素有：钻头几何参数(后角、前角、主偏角、刀尖圆弧半径等)、钻头材料、切削用量、工件材料及其机械性能等。这些因素中工件材料属于不可控因素，改变其它因素的属性可控制钻头的磨损形式及磨损率，如通过改变工件材料的热处理状态可改变工件材料的机械性能，从而影响钻头的磨损；选择合理的钻头材料和钻头几何参数也可改善钻头磨损；生产上一般还可通过合理选择切削用量来减少钻头磨损，提高钻头的使用寿命。
要知道如何合理选择上述可控因素，还需要分析钻头失效的形式及其产生机理。钻头失效的形式(图1)可分为正常磨损和非正常磨损两大类：正常磨损是在切削过程中，钻头切削刃、前刀面、后刀面分别与加工表面、切屑和已加工表面接触，在接触区里受切削力和切削热的耦合作用，并发生强烈的摩擦产生的，切削刃、前刀面和后刀面都会产生磨损。正常磨损时，钻头的磨损量随切削时间增长而均匀地增加。钻头的先期破坏或使用过程中的剥落、突然崩刃、卷刃或刀片的整个破裂都称之为非正常磨损。
图1 钻头失效形式
钻头正常磨损主要是由以下几种原因造成的：
1) 磨料 磨损是切屑或工件表面存在硬质点(如碳化物颗粒以及积屑瘤碎片等)在钻头表面(前刀面和后刀面)上划出沟纹而造成的磨损。低速切削时，其它原因产生的磨损不明显，因此对低速切削的钻头而言， 磨料 磨损是钻头磨损的主要原因:
2) 黏结磨损是切削时切屑和工件材料沿钻头前、后刀面移动，破坏了钻头表面的氧化层和其它吸附膜，特别是刚从工件材料内部切削出的新鲜表面间形成强烈黏结造成的磨损。切削速度与黏结磨损之间存在着非常复杂的关系，一般黏结磨损主要发生在中等切削速度范围内，钻头材料与工件材料之间的亲和力、钻头材料和工件材料之间的硬度比以及钻头材料组分、晶粒粗细、钻头表面状态和切削液类型等都影响钻头黏结磨损速度；
3) 扩散磨损是由于切屑、工件与钻头前、后刀面在高温、高压下接触且有较大的化学活性，接触面上的化学元素互相扩散到对方去，改变了两者的化学成分和材料结构而形成的磨损。扩散磨损一般与黏结磨损同时发生。由于每种元素的扩散速度是不同的，因此扩散磨损的程度与钻头材料的组分有很大关系，另外扩散的速度与温度也有很大关系，温度越高，则扩散越快，因此扩散磨损主要发生在高速切削速度范围内。
4) 其它磨损如溶解磨损、氧化磨损等。
可见钻头磨损产生的原因非常复杂，牵涉到机械、热、化学、物理等各种因素，在不同的工件材料、钻头材料和切削条件下，磨损的原因和磨损程度是不同的，对于一定的工件材料与钻头材料组合，切削温度对钻头磨损具有决定性的影响。
钻头发生非正常磨损的原因也很多，主要有：
1) 钻头材料的韧性或硬度太低；
2) 钻头的结构或几何角度不合理，使得切削刃过于脆弱或切削力过大；
