鑽頭種類百百種，如何快速選到你要的那一種？
這篇文章對將切削加工會使用的鑽頭種類進行廣泛與關鍵點點的匯整，提供你在選擇與採購鑽頭時快速找到適用的鑽頭種類。
鑽頭的 2 大功能
鑽頭(Drill Bits)是一種常見的切削工具，主要用途是在工件上鑽出圓形的孔洞或鑽孔前置的定位。
鑽孔
透過旋轉鑽頭，將工件上的材料切除，形成一個圓柱形的孔。
- 在金屬材料上鑽孔，經常作為螺紋加工的前置作業，用於固定螺絲、螺栓、鉚釘等，或是製作零件的孔洞。
- 在木材上鑽孔，用於固定螺絲、釘子，或是製作木工接合。
- 在塑膠製品上鑽孔，用於組裝、固定或作為導孔。
- 除了金屬、木材、塑膠外，鑽頭還可用於鑽孔其他材料，如陶瓷、玻璃等。
定位
中心鑽打點
在鑽孔前，先用中心鑽在工件上打出一個小凹坑，這個凹坑就成為了鑽頭的起點，確保鑽頭在鑽孔時能準確地從這個點開始，防止鑽頭滑移或打偏。
定位鑽導引： 定位鑽是一種專門用於定位的鑽頭，其尖端角度設計得更尖銳，可以更精確地定位。在使用普通鑽頭前，先用定位鑽打出一個小孔，然後再用普通鑽頭進行鑽孔。
鑽頭的結構
一體式鑽頭
鑽頭的結構設計對於鑽孔效率、精度和壽命有著重要的影響。通常，一個完整的鑽頭主要由以下幾個部分組成：
鑽尖(Point)
鑽頭的尖角大小直接影響鑽孔的切削力、切屑形成和排屑能力。
鑽刃或溝長(Flute)
與工件接觸進行切削，並起到一定的導向作用。
鑽頸（Shank）
用來夾持鎖附於鑽床、加工機、電鑽或鑽頭套筒中，有圓柱型、六角型等鑽頸。
鑽身（Body）
用於排屑，有的鑽中的鑽身為中空，作為切削液的通道。
捨棄式鑽頭
當鑽頭磨損或損壞後，我們只需更換鑽頭的刀片部分，而不需要更換整個鑽頭。這種設計大幅提升了刀具的使用效率，降低了生產成本，但初期購置成本較高。
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鑽頭種類
依鑽頭的材料分類
高速工具鋼(HSS)鑽頭
- 特性： 主要成份是鋼，並含有少數比例的鎢、鉬、釩等合金元素，具有不錯的硬度、在600度高溫下仍保持硬度和韌性。
- 優點： 價格相對便宜，適用於硬木頭與一般金屬材料的鑽孔，如碳鋼、合金鋼等。
- 缺點： 耐磨性不如硬質合金鑽頭、鎢鋼鑽頭，不適合加工高硬度材料。
鈷鋼合金鑽頭
- 特性： 在高速工具鋼的基礎上添加鈷元素，進一步提高了紅硬性和韌性。
- 優點： 適用於高溫下的鑽孔作業，如不鏽鋼、耐熱合金等。
- 缺點： 鈷的原材料成本極為昂貴，鈷鋼合金鑽頭價格較高，加工成本較高。
碳化鎢鑽頭
- 特性： 由鎢碳合金製成，具有極高的硬度、耐磨性和耐熱性。
- 優點： 幾乎與所有金屬材料相容，適用於加工高硬度材料，如鑄鐵、淬硬鋼、耐熱合金等，加工速度快、精度高。
- 缺點： 韌性較差，易於崩刃，價格比高速工具鋼高。
聚晶金剛石鑽頭
- 特性： 由多個金剛石微粒燒結而成，具有極高的硬度、耐磨性和熱穩定性。
- 優點： 適用於加工非金屬材料，如陶瓷、玻璃、複合材料等，以及硬度極高的材料。
- 缺點： 價格昂貴，且對熱衝擊敏感，產生裂紋、變形或失效的現象。
依適用工件材質分類
在精密加行業內，老師傅都會說：「不鏽鋼很黏、鋁很軟！」需要有專門針對這類難切削的金屬材質的切削刀具才會好加工。這類鑽頭會透過刀具上的幾何設計與塗層來達到對工件材質的切削效能並且延長刀具壽命。
不鏽鋼專用鑽頭
- 特性： 不鏽鋼具有較高的硬度、韌性與黏性，因此專用鑽頭需要具備良好的耐磨性、抗黏結性以及耐高溫性。
- 材質： 通常採用高速鋼（HSS）或硬質合金（Carbide）製成，並鍍上鈦鋁氮（TiAlN）等塗層，以提高耐磨性、降低切削力。
- 特點：
- 前角較小： 減少切屑與刀刃的摩擦，降低切削力。
- 螺旋角較大： 改善切屑排除，防止切屑堵塞。
- 塗層： 提高耐磨性、降低切削溫度、減少工具磨損。
應用： 廣泛應用於不鏽鋼板、管材、型材的鑽孔加工。
鋁合金專用鑽頭
- 特性： 鋁合金具有較低的硬度、良好的導熱性，但容易產生積屑瘤。專用鑽頭需要具備良好的排屑性、耐熱性，並能有效防止積屑瘤的產生。
- 材質： 通常採用高速鋼（HSS）或硬質合金（Carbide）製成，並鍍上適當的塗層，如TiN、AlTiN等。
- 特點：
- 前角較大： 減少切削力，降低積屑瘤產生的可能性。
- 螺旋角較小： 提高鑽孔的穩定性。
- 塗層： 改善排屑性，降低切削溫度。
- 應用： 廣泛應用於鋁合金型材、板材的鑽孔加工。
高硬度鋼專用鑽頭
- 特性： 高硬度鋼具有極高的硬度（HRC45以上)，難以切削，專用鑽頭需要具備極高的耐磨性、強度和韌性。
- 材質： 通常採用鎢鋼、硬質合金（Carbide）製成，並鍍上高性能塗層，如TiCN、DLC等。
- 特點：
- 前角較小： 提高鑽頭的強度和耐磨性。
- 螺旋角較小： 提高鑽孔的穩定性。
- 塗層： 提高耐磨性、降低切削溫度、減少工具磨損。
- 應用： 廣泛應用於淬硬鋼、工具鋼、模具鋼等高硬度材料的鑽孔加工。
依鑽頭的功能分類
定位鑽
- 功能： 在工件上鑽出一個小孔，作為後續鑽孔的定位點，以確保鑽孔的準確性。
- 特徵： 鑽尖通常較尖銳，鑽孔深度較淺。
- 材質： 一般採用高速鋼或硬質合金製成。
- 應用： 適用於需要精準定位的鑽孔作業，如模具加工、精密零件加工等。
中心鑽
- 功能： 在工件上鑽出一個中心孔，作為後續鑽孔的導向，以防止鑽頭偏離。
- 特徵： 鑽尖呈60度角，鑽孔深度較淺。
- 材質： 一般採用高速鋼或碳化鎢製成。
- 應用： 廣泛應用於金屬加工的鑽孔工序。
短刃鑽頭
- 功能： 鑽孔深度較淺，主要用於加工鋁、鋁合金、鋅等軟質金屬的薄板或工件表面。
- 特徵： 鑽刃較短，剛性較好，不易產生振動。
- 材質： 一般採用高速鋼或硬質合金製成。
- 應用： 適用於薄板鑽孔、盲孔鑽孔等。
深孔鑽頭
- 功能： 鑽頭剛性佳、對抗彎曲及振幅優，用於加工深孔，適用於鋼、合金鈽、鑄鐵等材料。
- 特徵： 鑽刃較長，通常3倍直徑以上，並配有內冷系統。
- 材質： 一般採用鎢鋼硬質合金製成。
- 應用： 常用於發動機缸體、油缸等深孔加工。
內冷鑽頭
- 功能： 鑽頭內部通道，可供應切削液，降低切削溫度、改善排屑，提高刀具壽命。
- 特徵： 鑽頭內部設有通道，用於輸送切削液。
- 材質： 一般採用鎢鋼、硬質合金製成。
- 應用： 適用於高溫、高負荷的鑽孔作業，如不鏽鋼、耐熱合金等材料的鑽孔。
階梯鑽頭
- 特徵：鑽頭前端有多個不同直徑的階梯狀切削刃，一次鑽孔即可獲得多種不同直徑的孔。
- 功能：主要用於快速擴孔、鑽出不同尺寸的階梯孔。
- 優點：提高工作效率，減少換鑽時間’ 可一次完成多道工序。
- 應用：白鐵與薄板金屬的快速擴孔
微小徑鑽頭
- 功能： 加工直徑小於1mm以下鑽孔。
- 特徵： 鑽頭直徑在1mm以下。
- 材質： 採用高硬度、高耐磨性的材料製成，如超微粒硬質合金、鑽石等。
- 應用： 在精密機械、電子、醫療器械等領域有著廣泛的應用。
特殊加工的鑽頭
平頭鑽頭
- 特徵： 鑽頭前端為平面，而非傳統的尖銳鑽尖。
- 功能： 平頭鑽頭專門用來處理非水平面的工件加工，例如：傾斜表面、曲面，以及深孔加工、平底孔、偏心孔等。
- 優點：
- 可產生平整的孔底，提高螺絲的結合力。
- 可用於加工塑膠、木材、金屬等軟質材料。
- 應用：
- 傾斜面與曲面的鑽孔加工
- 銑削工序中的初步加工
- 沉孔加工
斜柄鑽頭(Taper Shank Drill)
- 特徵： 鑽頭柄部呈圓錐形，與機床的莫氏錐孔配合。
- 功能： 具有較高的剛性，適用於較大的鑽孔和深孔加工。
- 優點：
- 緊固力強，不易鬆脫。
- 可承受較大的切削力。
- 應用：
- 大型工件的鑽孔
- 深孔鑽孔
左旋鑽頭
大多數的鑽頭上的螺旋方向是順時針的右旋，但是少數情況使用左旋鑽頭會更加方便。
- 特徵： 螺旋方向與一般鑽頭相反，為左旋。
- 功能： 主要用於特殊加工需求，如：
- 鑽通孔時，防止鑽頭被工件夾住。
- 加工內螺紋時，避免鑽頭產生反作用力。
- 一些特殊材料的加工，如複合材料。
- 優點：
- 可改善切屑的排出。
- 可提高加工的安全性。
- 應用：
- 盲孔加工
- 內螺紋加工
- 特殊材料加工
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鑽頭種類的關鍵重點總結
以上是最完整的鑽頭種類清單，與每一種鑽頭的功能、特徵、優點與應用都提供重點整理。最後總結５個關鍵要點，協助你採購到最具有成本效益的鑽頭：
- 首先，評估工件材質與鑽頭材質的匹配性，硬度、韌性、與耐高溫是鑽孔三大基本要求。
- 第二，評估鑽孔尺寸與深度的精準度、公差、導向方式和冷卻方式。
- 第三，依照加工需求選擇鑽頭幾何形狀與功能。
- 第四，查看鑽頭的加工條件與切削參數進行優化，提升加工效率與產能。
- 第五，建立完善的刀具管理系，避免缺料停工與定期檢查和保養鑽頭，延長其使用壽命。
關於切削加工的鑽頭的常見問題FAQ
Q1: 端銑刀可以代替鑽頭用來鑽孔嗎？
A1: 可以，但一般不推薦把端銑刀用來作為主要的鑽孔工具。因為端銑刀的刀刃設計用來銑工件表面，長時間用來鑽子會加速刀刃磨損，縮短刀具壽命。而且精確度、表面粗糙度、加工效率等，都比使用鑽頭的來的差。因此，端銑刀雖然可以應緊作為鑽孔使用，但不建議作為主要鑽孔的切削工具。
參考資料
- Types Of Drill Bits Used in Part Manufacturing
- Buying Guide: How to Choose the Right Carbide Drill Bit
- DRILL BITS FOR STRUCTURAL STEEL
- The mesh structure of twist drill bit and workpiece
- The Ultimate Guide to Carbide Drill Bits