人類認(rèn)識和使用鉆頭的歷史可以上溯到史前時代轩苔。燧人氏“鉆木取火”所使用的石鉆篷就，可以看作最原始的鉆頭〉芮蹋現(xiàn)代工業(yè)加工中廣泛使用的麻花鉆(俗稱鉆頭)箩做，是一種形狀復(fù)雜的實工件孔加工刀具莽红，誕生于一百多年前。現(xiàn)在邦邦，全世界每年消耗的各類鉆頭數(shù)以億計安吁。據(jù)統(tǒng)計，在美國的汽車制造業(yè)燃辖，機械加工中鉆孔工序的比重約占50%柳畔；而在飛機制造業(yè)，鉆孔工序所占的比重則更高郭赐。盡管鉆頭的使用如此廣泛薪韩，但眾所周知，鉆削加工也是最復(fù)雜的機械加工方法之一捌锭。正因為如此俘陷，人們一直致力于鉆頭的改進和鉆削過程的研究。本文根據(jù)所能得到的英文文獻資料秋降，對兩溝槽麻花鉆的有關(guān)技術(shù)問題及鉆削研究的歷史颁膊、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行綜述。

　　1.研究的主要領(lǐng)域和技術(shù)問題

　　近幾十年來别逐，人們關(guān)于鉆頭和鉆削的研究除了鉆頭制作材料的改進以外撒殷，主要集中在以下五個方面：

　　①鉆頭數(shù)學(xué)模型和幾何設(shè)計研究：包括螺旋溝槽敢智、后刀面杏县、主刃和橫刃數(shù)學(xué)模型的建立，橫向截形與鉆尖結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化晚号，切削角度(分布)的計算與控制戳橱，鉆頭結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動態(tài)特性分析，鉆尖幾何形狀與切削和排屑性能關(guān)系的研究殃忠。

　×朔堋②鉆頭制造方法研究：包括鉆頭幾何參數(shù)與后刀面刃磨參數(shù)之間關(guān)系的建立與優(yōu)化，鉆頭制造精度和刃磨質(zhì)量的評價與制造誤差的測控趾始，鉆頭螺旋溝槽加工工具截形的設(shè)計計算秉馏，鉆頭加工設(shè)備特別是數(shù)控磨床與加工軟件的開發(fā)等耙旦。

　　③鉆削過程與鉆削質(zhì)量研究：包括影響鉆削過程的各種因素及出現(xiàn)的各種物理現(xiàn)象的分析萝究、建模與監(jiān)控(如鉆削力免都、切削刃應(yīng)力和溫度分布的測量、建模和預(yù)報)糊肤；鉆頭磨損、破損機理與鉆頭壽命的研究氓鄙；鉆頭的變形馆揉、偏斜、入鉆時的打滑和鉆尖擺動現(xiàn)象的研究抖拦；鉆削工藝(如振動鉆削升酣、高速鉆削、深孔鉆削态罪、鉆削過程的穩(wěn)定性等)與鉆削質(zhì)量(孔的位置精度噩茄、直線度、表面粗糙度复颈、圓柱度绩聘、直徑、孔口毛刺等)的研究圾董。

　∏尽④鉆削機理與各種高性能鉆頭(如群鉆、槍鉆几谐、干切削鉆頭恳瞄、微孔、深孔鉆頭坊欢、長鉆頭漩践、可轉(zhuǎn)位鉆頭、合成材料加工用鉆頭甥归、木工鉆頭肝唁、多螺旋槽鉆頭等)的研究。

　”氨！⑤鉆削過程模型驗證和鉆頭性能評估過程的自動化详毡，切削條件及鉆頭形狀選用數(shù)據(jù)庫和知識庫的建立等。

　　目前琳柱，最具活力的研究領(lǐng)域是鉆頭數(shù)學(xué)模型耻陕、幾何設(shè)計和制造方法(設(shè)備)的研究，鉆削過程建模與鉆削質(zhì)量的研究等刨沦。

　　2.鉆頭數(shù)學(xué)模型與幾何設(shè)計研究

　　2.1鉆頭的數(shù)學(xué)模型

　　建立鉆頭的數(shù)學(xué)模型是對鉆頭進行幾何設(shè)計诗宣、制造膘怕、切削性能分析和對鉆削過程進行建模的基礎(chǔ)。第一個鉆頭數(shù)學(xué)模型由Galloway D F于1957年提出召庞。他推導(dǎo)了直線刃鉆頭前刀面的參數(shù)方程岛心，給出了主刃前、后角和橫刃斜角的定義篮灼、計算公式和測量方法忘古，提出了“把鉆頭后刀面作為鉆頭在刃磨過程中與砂輪相互作用后形成的磨削錐的一部分”的觀點。20世紀(jì)70年代初期诅诱，F(xiàn)ujii S等人對Galloway D F提出的模型進行了進一步研究髓堪，提出采用割平面法，將三維空間曲面后刀面化為二維平面曲線進行分析娘荡，并開發(fā)了一個麻花鉆計算機輔助設(shè)計程序干旁。1972年，Armarego E J A和Rotenbery A發(fā)現(xiàn)：后刀面錐面刃磨法有4個獨立的刃磨參數(shù)炮沐，而一般給出的鉆尖幾何參數(shù)只有3個朋暴，因此不能唯一確定鉆尖后刀面形狀和刃磨參數(shù)。為此碉伙，他們提出用后刀面尾隙角作為補充幾何參數(shù)下抬，以獲得刃磨參數(shù)的唯一解。1979年真译，Tsai W D和Wu S M證明：錐面鉆頭视以、Racon鉆頭、螺旋鉆頭和Bickford鉆頭等的后刀面都可以用二次曲面來表示己倾，并提出了表示鉆頭幾何形狀的綜合數(shù)學(xué)模型购哺，該模型可用于控制刃磨過程。1983年蔫迅，Radhakrishnan L等人提出了十字鉆尖鉆頭后刀面的一個數(shù)學(xué)模型人狞。他們將后刀面分為第一后刀面和第二后刀面：對第一后刀面，以Tsai模型為基礎(chǔ)具藐，建立了一個改進的錐面模型欢礼；對第二后刀面，建立了一個平面模型庞溜。Fugelso M A則提出了圓柱面鉆尖的數(shù)學(xué)模型革半。1985年，F(xiàn)uh K H等人建立了一個用二次曲面表示的鉆頭后刀面數(shù)學(xué)模型流码，以便用計算機將其設(shè)計成橢球面又官、雙曲面、錐面、圓柱面或它們的任意組合六敬。

　　長期以來碘赖，人們一直將麻花鉆的主刃設(shè)計為直線。1990年外构，F(xiàn)ugelso M A發(fā)現(xiàn)普泡，由于要求錐面麻花鉆的主刃為直線，使靠近鉆芯處的主刃后角變得過小审编，如果在刃磨之前撼班，將鉆頭繞自身軸線旋轉(zhuǎn)5°～10°，就可以解決這一問題垒酬，只是主刃將變得微微彎曲砰嘁。同年，Wang Y將主刃看作曲線勉惋，利用多項式插補方法建立了鉆頭螺旋前刀面的幾何模型励邓。1991年肄琉，Lin C和Cao Z提出了一種適合于直線和曲線刃丧爸，采用錐面、柱面和平面后刀面的麻花鉆綜合數(shù)學(xué)模型洋训。1999年带超，Ren K C和Ni J提出用二項式表示任意形狀的主刃曲線，鉆頭前刀面采用新的數(shù)學(xué)模型妙散，并用向量分析方法昨宋，建立了二次曲面后刀面的刃磨參數(shù)與幾何參數(shù)之間的關(guān)系。

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