我国铁路目前正处于高速发展时期，列车先后经历六次提速，而且根据国家铁路网中长期规划，到2020年我国将新建铁路约4万公里。铁路的大提速、大发展也意味着对铁路的基础建设提出了更高要求，而铁路道岔就是其中关键一环。我国道岔大多采用ZGMn13高锰钢作为材料。作为一种典型的难加工材料，高锰钢因其严重的加工硬化现象使得在道岔的关键工序——钻孔加工中钻头极易破损，刀具材料消耗严重。本文正是以解决工厂加工道岔的钻头破损问题作为研究方向。通过对工厂实际加工情况的调研，统计了钻头钻孔数，发现钻头破损情况特别严重，破损类型主要有崩刃与钻尖碎裂，破损部位主要集中在钻尖。并对工厂现有加工设备、钻头焊接状况以及几何角度刃磨情况进行了分析，发现钻头主要有焊接裂纹、刃磨裂纹等缺点，并针对机床问题、焊接问题、刃磨问题、刀具材料等方面对钻头破损的影响进行了详细的理论分析，总结了导致钻头破损的几大原因。本文利用ANSYS软件对工厂用钻头进行应力分析，首先利用Pro/E建立了钻头三维模型并通过Hypermesh对其划分单元网格，根据钻削力分布情况对模型施加载荷，通过应力分析得出了钻尖处受力集中的结论，解释了钻头破损主要集中在钻尖的原因，并根据已总结的钻头破损原因，提出了制作机夹式钻头的设想来避免焊接与刃磨对钻头强度的影响。本文以工厂实际加工中用的钻头为参照，设计了机夹式钻头，并进行了刀具材料优选实验与刀片结构优选实验，确定了适合加工高锰钢的刀片结构与刀片材料；然后将优选出来的刀片与工厂用的焊接硬质合金钻头实验钻削力与刀具寿命对比，实验表明机夹式钻头无论在钻削力还是刀具寿命上都优于工厂用的焊接式硬质合金钻头。通过机械夹固方式固定刀片，可以有效避免焊接带来的刀片裂纹和刃磨裂纹对刀片强度的削弱问题以及刀片质量受刃磨经验影响等问题，可以有效的提高钻头耐用度与加工效率。