孔加工業的技術新篇

【摘要】 高效率孔加工對于促使零部件生產合理化是不可或缺的重要工藝過程。無論哪個領域的孔加工，實現高精度和高速化都是取得用戶訂單的重要競爭手段。

【關鍵詞】 孔加工；機械零件

在機械零件加工作業中，孔加工所占比例相當大，高效率孔加工對于促使零部件生產合理化是不可或缺的重要工藝過程。無論哪個領域的孔加工，實現高精度和高速化都是取得用戶訂單的重要手段。

一、跨入高速鉆孔加工新時期

在孔加工作業中，目前仍大量使用高速鋼麻花鉆，但各企業之間在孔加工精度和加工效率方面已逐漸拉開了差距。鉆頭的切削條件總的趨勢是高速化，隨著被加工材料的不同，切削速度已可分別達到200～300m/min。 高速鉆頭切削是一種高速大進給量的發展趨勢，類似球頭立銑刀切削條件的發展趨勢。切削實踐表明，提高切削速度有利于切屑形態的合理化和改善加工表面的粗糙度，預計今后仍將沿著高速切削的方向發展；提高進給量對斷屑排屑和延長刀具壽命非常有利，因此，今后也仍將沿著大進給的方向不斷發展。

二、延長鉆頭使用壽命的技術措施

高速切削對鉆頭壽命的影響因素甚多，諸如由于切削熱較高而引起刃部磨損，切削振動將導致崩刃、切屑纏繞，甚至引起鉆頭折斷等。 為了減少上述故障對鉆頭壽命的影響，可采取如下一些技術措施：

⑴選用耐磨性優異，適宜于高速鉆削的刀具材料，例如涂層硬質合金等。

⑵選取適應高速切削的切削刃形狀，如確定合適的鉆尖角和刃口倒棱等。通常鉆尖角可選為130°～140°，這種角度可有效減小切削扭矩；另外，可采取十字形修磨等方式，使切削刃與被切削面的接觸面積盡可能減小。同時，應盡量提高柄部和切削刃部分的振擺精度及凸緣部分的高度精度。

⑶選用夾持剛性和振擺精度高的夾具，同時應減輕夾具重量，以利于動作快捷化。例如，HSK刀柄的熱裝式結構就是目前比較理想的夾持系統。

⑷高速鉆削時，為了提高刃口冷卻和排屑效果，可采用直接向切削刃供給冷卻液的供液方式，以獲得穩定的切削效果。冷卻液中，除切削液外，還可添加少量植物油和空氣，形成混合的霧狀冷卻劑。

三、CNC孔加工技術

CNC切削是使切削加工更加合理化的加工方式，進行CNC孔加工時，可采用具有多方向切削功能的立銑刀、螺旋切削插補及等高切入插補等方式，它要求選用盡可能少的刀具來對少量孔進行最為合理的加工。近來，生產中采用高速銑削方式進行孔加工即為此類加工的應用實例。高速銑削具有下述特點：

⑴利用球頭立銑刀和螺旋插補的鉆頭，可進行鏜削和倒棱加 工；

⑵球頭立銑刀配合螺旋插補法，可進行錐度孔的連續加工；

⑶加工螺紋用的立銑刀配合螺旋插補法，可進行各種螺紋孔加工；

⑷立銑刀配合等高切入插補，可對孔進行半精加工和精加工。

四、高速高精度孔加工

除采用CNC切削方式對孔進行精密加工外，還可采用鏜削和鉸削等方式對孔進行高精度加工。隨著加工中心主軸的高速化，已可采用鏜削工具對孔進行高速精密加工。目前在鋁合金材料上進行φ40mm左右的鏜削加工時，切削速度已可提高到1500m/min以上。在用CBN燒結體作切削刃加工鋼材、鑄鐵及高硬度鋼時，也可采用這樣的切削速度。

為了實現鏜削加工的高速化和高精度化，必須注意刀齒振動對加工表面粗糙度和工具壽命的影響。為了防止加工精度和工具壽命下降，所選用的加工中心必須配備動平衡性能優異的主軸，所選鏜削刀具也必須具有很高的動平衡特性。尤其是鏜削工具的刀齒部分，應選擇適用于高速切削的幾何形狀、刀具材料及裝卡方式。切削刃端部的R應較大，以利于提高加工效率；在保證獲得同等加工表面粗糙度的前提下，應加大進給量。但加大進給量應適可而止，否則將增大切削阻力，不利于提高加工效率。切削刃帶應設置0.1mm以下的負倒棱，這樣可有效保持刀具壽命的穩定。

在鉸削加工方面，目前尚未見到高速、高精度的新型刀具問世，該領域的研究開發工作似乎處于停滯不前的狀態。高速鉸刀迄今仍被某些特定的用戶用來進行高速高精度孔加工。這種鉸刀帶有負前角，剛性高，斷屑效果好，在高速切削條件下，可進行穩定的精密孔加工。該鉸刀的特點是，采用較大的負前角和奇數刀齒，其高速切削的速度是過去的鉸刀無法達到的，因此，可以說此種設計對鉸刀的傳統概念進行了大膽的突破，是一種高效率的鉸削刀具。

五、微細孔加工技術的發展趨勢

其中，微細孔加工技術的開發應用尤其引人注目。微細孔加工早已在印刷電路板等加工中加以應用，包括鋼材在內的多種被加工材料，均可用鉆頭進行小直徑加工。隨著高速銑削的出現，以銑削刀具為中心的切削加工正在進入高速高精度化的加工時期。目前，孔加工的高速化明顯滯后于其他切削加工。零件的快捷生產是制造業賴以生存的重要條件，因而孔加工技術不能成為機械加工的瓶頸工藝，它必須沿著切削高速化的方向快速跟進，盡快步入高速高精度化的加工行列。隨著IT相關產業的發展，近年來，光學和電子工業所用裝置的零部件產品的需求急速增長，這種增長刺激了微細形狀及高精度加工技術的迅速發展。

參考文獻：

[1]張廷發，曲軸滾磨光整加工機理及實驗研究[D]，中國優秀碩士學位論文全文數據庫，2008

[2]侯志燕，高能液粒兩相螺旋流光整加工技術的基本理論研究[D]，中國優秀博碩士學位論文全文數據庫 (碩士)，2005

[3]薛百文，超高壓磨料水射流切割技術研究及其在光整加工中的應用方案[D]，中國優秀博碩士學位論文全文數據庫 (碩士)，2005

[4]茹秋生，液體磁性磨具光整加工機理和物理性質的研究[D]，中國優秀博碩士學位論文全文數據庫 (碩士)，2006