孔加工业的技术新篇

符照豪

【摘要】 高效率孔加工对于促使零部件生产合理化是不可或缺的重要工艺过程。无论哪个领域的孔加工，实现高精度和高速化都是取得用户订单的重要竞争手段。

【关键词】 孔加工；机械零件

在机械零件加工作业中，孔加工所占比例相当大，高效率孔加工对于促使零部件生产合理化是不可或缺的重要工艺过程。无论哪个领域的孔加工，实现高精度和高速化都是取得用户订单的重要手段。

一、跨入高速钻孔加工新时期

在孔加工作业中，目前仍大量使用高速钢麻花钻，但各企业之间在孔加工精度和加工效率方面已逐渐拉开了差距。钻头的切削条件总的趋势是高速化，随着被加工材料的不同，切削速度已可分别达到200～300m/min。 高速钻头切削是一种高速大进给量的发展趋势，类似球头立铣刀切削条件的发展趋势。切削实践表明，提高切削速度有利于切屑形态的合理化和改善加工表面的粗糙度，预计今后仍将沿着高速切削的方向发展；提高进给量对断屑排屑和延长刀具寿命非常有利，因此，今后也仍将沿着大进给的方向不断发展。

二、延长钻头使用寿命的技术措施

高速切削对钻头寿命的影响因素甚多，诸如由于切削热较高而引起刃部磨损，切削振动将导致崩刃、切屑缠绕，甚至引起钻头折断等。 为了减少上述故障对钻头寿命的影响，可采取如下一些技术措施：

⑴选用耐磨性优异，适宜于高速钻削的刀具材料，例如涂层硬质合金等。

⑵选取适应高速切削的切削刃形状，如确定合适的钻尖角和刃口倒棱等。通常钻尖角可选为130°～140°，这种角度可有效减小切削扭矩；另外，可采取十字形修磨等方式，使切削刃与被切削面的接触面积尽可能减小。同时，应尽量提高柄部和切削刃部分的振摆精度及凸缘部分的高度精度。

⑶选用夹持刚性和振摆精度高的夹具，同时应减轻夹具重量，以利于动作快捷化。例如，HSK刀柄的热装式结构就是目前比较理想的夹持系统。

⑷高速钻削时，为了提高刃口冷却和排屑效果，可采用直接向切削刃供给冷却液的供液方式，以获得稳定的切削效果。冷却液中，除切削液外，还可添加少量植物油和空气，形成混合的雾状冷却剂。

三、CNC孔加工技术

CNC切削是使切削加工更加合理化的加工方式，进行CNC孔加工时，可采用具有多方向切削功能的立铣刀、螺旋切削插补及等高切入插补等方式，它要求选用尽可能少的刀具来对少量孔进行最为合理的加工。近来，生产中采用高速铣削方式进行孔加工即为此类加工的应用实例。高速铣削具有下述特点：

⑴利用球头立铣刀和螺旋插补的钻头，可进行镗削和倒棱加 工；

⑵球头立铣刀配合螺旋插补法，可进行锥度孔的连续加工；

⑶加工螺纹用的立铣刀配合螺旋插补法，可进行各种螺纹孔加工；

⑷立铣刀配合等高切入插补，可对孔进行半精加工和精加工。

四、高速高精度孔加工

除采用CNC切削方式对孔进行精密加工外，还可采用镗削和铰削等方式对孔进行高精度加工。随着加工中心主轴的高速化，已可采用镗削工具对孔进行高速精密加工。目前在铝合金材料上进行φ40mm左右的镗削加工时，切削速度已可提高到1500m/min以上。在用CBN烧结体作切削刃加工钢材、铸铁及高硬度钢时，也可采用这样的切削速度。

为了实现镗削加工的高速化和高精度化，必须注意刀齿振动对加工表面粗糙度和工具寿命的影响。为了防止加工精度和工具寿命下降，所选用的加工中心必须配备动平衡性能优异的主轴，所选镗削刀具也必须具有很高的动平衡特性。尤其是镗削工具的刀齿部分，应选择适用于高速切削的几何形状、刀具材料及装卡方式。切削刃端部的R应较大，以利于提高加工效率；在保证获得同等加工表面粗糙度的前提下，应加大进给量。但加大进给量应适可而止，否则将增大切削阻力，不利于提高加工效率。切削刃带应设置0.1mm以下的负倒棱，这样可有效保持刀具寿命的稳定。

在铰削加工方面，目前尚未见到高速、高精度的新型刀具问世，该领域的研究开发工作似乎处于停滞不前的状态。高速铰刀迄今仍被某些特定的用户用来进行高速高精度孔加工。这种铰刀带有负前角，刚性高，断屑效果好，在高速切削条件下，可进行稳定的精密孔加工。该铰刀的特点是，采用较大的负前角和奇数刀齿，其高速切削的速度是过去的铰刀无法达到的，因此，可以说此种设计对铰刀的传统概念进行了大胆的突破，是一种高效率的铰削刀具。

五、微细孔加工技术的发展趋势

其中，微细孔加工技术的开发应用尤其引人注目。微细孔加工早已在印刷电路板等加工中加以应用，包括钢材在内的多种被加工材料，均可用钻头进行小直径加工。随着高速铣削的出现，以铣削刀具为中心的切削加工正在进入高速高精度化的加工时期。目前，孔加工的高速化明显滞后于其他切削加工。零件的快捷生产是制造业赖以生存的重要条件，因而孔加工技术不能成为机械加工的瓶颈工艺，它必须沿着切削高速化的方向快速跟进，尽快步入高速高精度化的加工行列。随着IT相关产业的发展，近年来，光学和电子工业所用装置的零部件产品的需求急速增长，这种增长刺激了微细形状及高精度加工技术的迅速发展。

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