我們開發了壹種特殊的空心鉆，供用戶加工難加工材料。待處理的物料為鈾錳，其主要化學成分包括:碳(0.56% ~ 0.68%)、錳(1.35% ~ 1.65%)、矽(0.2% ~ 0.35%)等。材料抗拉強度≥882N/ mm2，硬度和耐磨性高。這種鉆頭用於加工厚度為17mm的材料？30+0.5mm通孔，手提鉆機功率< 1000W，要求鉆頭壽命>:30min，鉆頭材料W6Mo5Gr4V2。在空心鉆的研制過程中，通過反復調整鉆頭的設計參數和鉆孔試驗，最終確定鉆頭的幾何參數為:前角G = 12，前角A = 9，輔助前角a1 = 3。
下面簡要分析空心鉆頭設計對切削性能的影響。
1°前角變化對鉆頭切削性能的影響
前角對切削力的影響
前角的變化會影響切屑材料的變形程度，從而改變切削力。切屑變形越大，切削力越大；切屑變形越小，切削力越小。當前角在0 ~ 15範圍內變化時，切削力修正系數在1.18 ~ 1範圍內變化。
前角對鉆頭耐久性的影響
增大鉆頭的前角，會降低刀尖的強度和散熱量，影響刀尖上的應力。當前角為正時，尖端受拉應力；當前角為負時，刀尖的壓縮應力。如果前角過大，可以增加鉆頭的鋒利度，降低切削力，但刀尖上的拉應力大，刀尖強度降低，容易折斷。在切削試驗中，許多鉆頭因前角過大而損壞。但由於被加工材料的硬度和強度較高，而輕便鉆機的主軸和整機的剛度較低，如果前角過小，鉆孔時切削力的增加會使主軸振動，加工表面會出現明顯的振紋，鉆頭的耐用度也會降低。
2後角變化對鉆頭切削性能的影響
增大前角可以減小前刀面與切削材料之間的摩擦，減少加工表面的擠壓變形。但如果背角過大，葉片的強度和散熱能力就會降低。
後角直接影響鉆頭的耐用性。在鉆井過程中，鉆頭的主要磨損形式是機械磨損和相變磨損。考慮機械磨損和磨損，當切削壽命不變時，前角越大，可用切削時間越長；考慮到相變磨損，後角的增大會降低鉆頭的散熱能力。鉆頭磨損後，隨著後刀面磨損區的逐漸加寬，切削功率會逐漸增大，摩擦產生的熱量也會逐漸增加，從而使鉆頭的溫度升高。當溫度上升到鉆頭的相變溫度時，鉆頭會迅速磨損。
3鉆頭設計對磨削的影響。
空心鉆用量少，加工批量小。因此，在設計鉆頭時應考慮加工工藝，盡可能使用普通的加工設備和工具來實現加工和磨削。
切屑通過前刀面流出，所以前刀面的形狀直接影響切屑形狀和排屑性能。切屑在流出的過程中受到前刀面的擠壓和摩擦，發生進壹步的變形。切屑底層金屬最大程度變形，沿前刀面滑移，使切屑底層變長，形成各種卷曲形狀。當用空心鉆鉆孔時，希望切屑變成切屑或帶狀切屑，以便於排屑。為了便於加工和刃磨，前刀面必須設計成沒有斷屑槽的平面。前刀面在使用中不需要重新研磨。
空心鉆的後刀面是最容易重磨的表面，也是磨損最快的表面，所以空心鉆的磨削是通過刃磨後刀面來實現的。
副側面被分成內部副側面和外部副側面。從重磨的角度來看，內外副的齒面不容易重磨，因此副的齒面應設計成不重磨的形式。
根據以上分析，空心鉆的刀片設計如圖1所示。加工實踐證明，該設計完全能夠滿足使用和刀具重磨的要求。
切削液的使用及其對鉆頭切削性能的影響
空心鉆的主要特點是加工時不切削孔的內芯，所以空心鉆的切削量明顯小於麻花鉆，鉆頭所需的功率和切削時產生的熱量也更小。
用高速鋼空心鉆頭鉆孔時，加工區的溫度對鉆頭的硬度影響很大，所以鉆孔時必須用冷卻液降溫(如果不使用冷卻液，鉆頭從壹開始就磨損很快)。壹開始我們用的是外噴冷卻的方式，但是由於鉆臺是水平軸方向加工的，冷卻液不容易進入鉆頭的刀片部分，所以冷卻液消耗量大，冷卻效果不理想。重新設計後，改變了鉆機主軸的結構，將外噴霧冷卻改為內噴霧冷卻，並從空心鉆頭芯部加入冷卻液，使冷卻液能順利到達鉆頭切削部分，從而明顯降低了冷卻液的消耗量，提高了冷卻效果。
5空心鉆使用效果
壹個設計良好的空心鉆應同時滿足以下要求:①易於制造，可以用普通機床和通用工具加工；(2)便於重新刃磨，普通磨床即可刃磨；③生產效率高，使用壽命長；4價格低。
我們研制的空心鉆頭基本滿足上述要求。實際使用中，鉆頭的耐用度可穩定達到50分鐘，孔徑公差和表面粗糙度滿足設計要求。由於前刀面只需重磨，鉆頭的前角容易控制，在普通磨床上就可以輕松實現磨削。