在机械钻削加工中,钻孔加工所占比例相对较大,而且整体式结构钻头又是常用的钻孔刀具,它对机械制造业的发展起着至关重要的作用。现在生产中基本都是使用整体式钻头进行钻孔加工,和其它切削刀具一样,钻头在使用一段时间后出现不同程度的磨损,不能继续满足钻削加工的性能要求,从而需要对钻头进行重新修磨后再继续钻削,这样孔的加工质量就取决于钻头修磨的好坏程度;另外,对于整体式钻头(特别是整体硬质合金钻头),一旦报废,钻头整体报废,造成其材料资源的浪费、使用经济价值较低。为了改善这些状况,现在应用新型的可换头钻头代替传统的整体钻头已经成为一种发展趋势,可换头钻头从其诞生以来,在钻削加工中体现出诸多优势。目前国外已经开始在钻孔加工中大量采用可换头钻头,但是国内在可换头钻头研究方面起步较晚,到目前为止国内使用的可换头钻头基本上都是国外产品。基于这一状况,为了适应钻孔加工技术发展趋势和市场需求,本文基于西华大学和成都锋宜精密工具制造有限公司的技术合作项目,提出一种拥有自主知识产权的自锁式可换头钻头的研发。本文通过对国内外可换头钻头技术发展和研究现状的分析,充分分析了国内外可换头钻头的特点及存在的问题,根据钻削加工理论,结合整体式钻头的结构以及现有可换头钻头的结构等特点,基于反求工程的思想和方法,开发具有自主知识产权的新型自锁式可换头钻头。文中基于弹性理论和过盈配合技术,结合刀头和刀杆的轴向、径向的定位面,通过保证自锁联接的可靠性为目标,开发了新型钻头自锁结构;利用螺旋槽排屑原理,对不同类型的螺旋槽横向截面形状特点进行了分析,完成了刀头与刀杆螺旋槽的设计,保证了刀头和刀杆螺旋槽衔接排屑的顺畅性;通过分析现有钻头内冷却孔的加工方法,结合刀杆结构,完成了刀杆上内冷却孔的结构设计,保证了在钻削区域中切削刃的冷却和润滑,促使其寿命得到提高;运用系统设计的思想和方法,并结合自锁式可换头钻头结构的特点,设计了满足加工工艺要求的刀头和刀杆加工工艺;并采用现代三维设计手段建立了刀头和刀杆的结构模型,保证了模型信息导入数控机床便于制造加工;运用结构分析软件对自锁结构的止转斜面进行了结构分析,并做了优化,保证了自锁结构的可靠性;并通过数值模拟仿真,对不同螺旋角的刀头进行了模拟仿真,通过仿真中的磨损情况及排屑状态的分析,验证了刀头设计参数的可行性与可靠性。为了验证设计最终结果,对生产出的自锁式可换头钻头进行了钻削试验,证明了所开发的可换头钻头与同类型钻头相比,钻头自锁结构稳定、可靠,其磨损量相对较小,使用寿命较高。本研究开发的拥有自主知识产权的自锁式可换头钻头实现了可换头钻头国产化,为我国可换头钻头的发展开辟了一条新的途径,具有重要的实际应用价值。