钻头的顶角为什么是118度

硬质合金钻头顶角的角度一般都是118°，这并不是完全靠理论计算得出的。钢的使用量最多，钻削此类金属硬质合金钻头顶角均为118°，这是由长期经验得出的结论。

为什么硬质合金钻头顶角要选118°呢？为什么钻头顶角为118°的硬质合金钻头效果要好一些呢？

首先，我们来分析一下改变顶角角度后电钻的切削效果吧！

切削效果图解

图b的顶角角度是118°，三幅图的顶角为a>b>c。剖面线部分是钻头旋转半圈时的进给量ƒ，是由两条切削刃钻出的截面。截面面积均为ƒD，D为钻头直径。因此，实际钻孔时钻头受到三种作用力(切削力、背向力、进给力)，钻头的进给量即为ƒ。钻头旋转后，切削刃处对应的进给量ƒ’会变成ƒ’=ƒsin2Ф/2，即2Ф越小，ƒ’就越小。切屑厚度也按a、b、c的顺序减小。那么，切削力的大小顺序为c>b>a。

图a的切削力最小，进给力因切削力靠近主轴方向，所以较大；与其相反，图c的切削力较大，而背向力却较小，即背向力大小依次为a>b>c。
众所周知，2Ф越小，钻头越尖，所以可以简单地认为背向力越小。
在不考虑切削刃是否锋利的基础上，钻头顶角为180°时，进给力会变得非常大。
既然已经知道顶角越小，产生的钻削压力就越小，那么，只需尽量将钻头顶角变小一些不就可以了吗？如此一来，根本不需要118°，90°甚至30°都可以，但事实证那是不可行的。

如果硬质合金钻头的前角γ0变小的话，垂直于进给向的分力即背向力Fp就会增大，上文已讲述清楚。这种背向力大小与进给力相反，顶角越大则其越小。要使硬质合金钻头转动并排出切屑就需要很大的转矩。
比较图a和图c，与切削刃成直角的进给量ƒ’与切削力的大小无关，但实际钻孔时，图c产生的扭矩是图a的几倍。
用锥形铰刀加工过锥形孔的人都很清楚，即使加工余量很小，还是需要很大的扭矩，因此，把锥形铰刀看作是顶角2Ф变小了的三角钻就能理解了。所以，只要在能提供很大转矩、功率很大的机器上使用进给力小、顶角小的钻头就可以了。但仅仅靠提高机床功率是不行的。

无论如何，进行实际切削的是硬质合金钻头，不管使用多大转矩的机床，硬质合金钻头仍必须能承受足够大的强度。若机床的扭矩过大，硬质合金钻头本身会承受不住而扭断。

如上所述，钻头顶角的一条切削刃确定好了之后，另一条又会倾斜，如此一来，要磨出标准的钻头顶角便相当困难。因此经过长时间的经验累积，用顶角为118°的硬质合金钻头切削钢材的效果最好，所以118°就变成了标准的钻头顶角。
那么，硬质合金钻头顶角都是118°吗？其实不然，118°只是标准角度，用于钻削钢材时最为合适。
但是，加工时若更换了工件材料的话，建议最好还是改变钻头顶角的大小。
从进给力、背向力等来看，118°的切削效果很好，但实际钻削中，刀具寿命是必须考虑的问题。从这一点来看，根据工件材料来改变钻头顶角是很普通的。
仔细观察硬质合金钻头就能知道，硬质合金钻头的顶角为118°时，切削刃为一条直线。但在生产现场，根据材料的不同，钻头顶角可能大于118°也可能小于118°。此时的切削刃会变为曲线，对应的切屑形状也会有所不同。