在機械零件加工作業(yè)中盟步，孔加工所占比例相當大休玩，與高速銑削相類似的高速、高精度鉆削加工已提上議事日程片择，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潜的。近年來，零部件生產大都采用以CNC機床為中心的生產形態(tài)字管，進行孔加工時啰挪，也大都采用加工中心、CNC電加工機床等先進設備纤掸。無論哪個領域的孔加工脐供，實現高精度和高速化都是取得用戶訂單的重要競爭手段浑塞。

　　1 高速孔加工所用加工中心（MC）的條件

　　實現孔加工高速化的先決條件是必須采用高速加工中心借跪，而機床的高速化必須滿足下列條件。

　　1.1 配備高速回轉主軸

　　鉆頭和立銑刀一樣帶有中心齒酌壕，由于中心齒附近有一種圓周速度掏愁，因此，切削速度向高速化發(fā)展時卵牍，主軸的轉速也必須實現高速化果港。特別是在使用小直徑鉆頭時，主軸的高速化更是不可缺少的陋锚。今后潘谴，隨著孔加工高速化的進展，預計轉速達30000～100000r/min的主軸需求將不斷增多是菇。同時哆沽，由于達到規(guī)定的高速回轉所需時間很短以及要求Z向（鉆頭切削方向）主軸伸出長度應控制在最小程度之內，因此枣肚，高速主軸的配置是實現高速高精度孔加工不可缺少的條件贬嚷。

　　1.2 可動部分具有動作敏捷的功能

　　主軸和工作臺等可動部分應盡可能減輕重量僧少，以實現動作快捷化，這也是進行高速孔加工必須具備的條件汇光。1個孔的加工時間只需數秒鐘供撵，因此，必須縮短孔與孔之間的工具移動時間旱谐，這是實現高效率切削的關鍵問題蔗括，解決此問題的途徑首先即為可動部件的動作必須靈活快捷。例如淋袖，即便達到了高精度的定位精度鸿市，但如機床可動部分的動作不夠靈敏快捷，也就不可能滿足當前用戶提出的實現高速孔加工的要求即碗。通常是用加速度特性（G值）來判斷機床可動部分的快捷性能焰情，當G=0.8～1.5時，可判斷該機床為具有高度快捷性能的加工中心剥懒。

　　1.3 工作臺與機床整體面積的比例應較小

　　作為加工中心的用戶内舟，他們希望工作臺及工作臺以外的部分所占空間應盡可能少一些。尤其是孔加工這類加工成本較高而附加價值又較低的加工領域初橘，最好使用那種結構緊湊的加工中心验游。如日本理化研究所試制的高速CNC銑床，其加工范圍為300mm2保檐，機床本體所占面積950mm2耕蝉，機床所占面積約為可加工最大工件尺寸的三倍，整個結構相當緊湊夜只。該銑床主軸轉速為45000r/min垒在，可進行高速切削。主軸為XY方向移動式結構（工作臺僅限Z軸移動）扔亥，其加速度特性值G=1.5愚贩，表明該機床具有快捷動作功能。

　　1.4 主軸可直接供給冷卻液

　　在鉆削過程中摹跑，加工L/D（鉆頭直徑與孔深之比）在5以上的孔必須特別注意排屑問題米搭，最好選用帶供油孔的鉆頭，以便進行穩(wěn)定的加工胚砰。采用由主軸中心供給冷卻液的方式避纤，對于更換卡具的鎖緊螺栓則更為方便。

　　1.5 具有孔加工用CNC工具插補功能

　　CNC切削的特點在于可以進行控制工具軌跡的合理加工敬魏，在對孔進行CNC切削加工時蜂棒，可采用螺旋切削、等高走刀、對切等工具插補方式沸稻，具有這些功能的CNC控制系統(tǒng)均可在孔加工中加以應用扁钥。

　　2 跨入高速鉆孔加工新時期

　　長期以來都是利用鉆頭進行高精度孔、螺紋孔等通孔及螺栓孔等的加工所饺，最近捐煤，這類加工已經向高速切削方向迅速發(fā)展。

　　在孔加工作業(yè)中蓄诽，目前仍大量使用高速鋼麻花鉆薛训，但各企業(yè)之間在孔加工精度和加工效率方面已逐漸拉開了差距。高速切削鉆頭的材料以陶瓷涂層硬質合金為主仑氛，如MAZAK公司和森精機制作所在加工鑄鐵時乙埃，即采用了陶瓷涂層鉆頭。在加工鋁合金等有色材料時锯岖，可采用金剛石涂層硬質合金鉆頭介袜、DLC涂層硬質合金鉆頭或帶金剛石燒結體刀齒的鉆頭〕龃担總之遇伞，今后將會不斷開發(fā)出許多新型的高速切削鉆頭。

　　在各種涂層鉆頭中捶牢，陶瓷涂層硬質合金鉆頭特別重視耐磨性鸠珠、耐熱性及潤滑性，其涂層工藝也采取多層涂覆方式秋麸，如利用TiAlN渐排、TiN、TiCN等復合氮化物形成復合涂層結構筒臂。鉆頭的切削條件總的趨勢是高速化烤酌，隨著被加工材料的不同，切削速度已可分別達到200～300m/min墅糯。
高速鉆頭切削是一種高速大進給量的發(fā)展趨勢慷啊，類似球頭立銑刀切削條件的發(fā)展趨勢况魔。切削實踐表明况逼，提高切削速度有利于切屑形態(tài)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(fā)展奢赡；提高進給量對斷屑排屑和延長刀具壽命非常有利了槽，因此，今后也仍將沿著大進給的方向不斷發(fā)展掷暇。

　　目前蛙疗，高速孔加工大都采用主軸帶供液孔的加工中心，這種設備有利于提高鉆頭的切削速度。例如曾蚊，用φ10mm涂層硬質合金鉆頭在S45C材料上加工淺孔時赃阀，切削速度可達250m/min，進給速度可達1600mm/min（相當于0.2mm/r）擎颖，在此條件下榛斯，加工1個孔只需1秒鐘左右。日立精機公司搂捧、布拉薩工業(yè)公司均采用此條件進行淺孔加工驮俗。布拉薩公司在此條件下，用金剛石涂層硬質合金鉆頭在鋁合金桿料上加工小直徑孔時允跑，1個孔只需0.2～0.5秒鐘左右即可完成王凑。預計，今后小直徑孔加工將進入1秒鐘加工1個孔的高速加工時期聋丝。

　　高速切削對鉆頭壽命的影響因素甚多索烹，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弱睦、切屑纏繞术荤，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每篷，可采取如下一些技術措施：

　“昶荨（1）選用耐磨性優(yōu)異，適宜于高速鉆削的刀具材料搁蛤，例如涂層硬質合金等挥痊。

　　（2）選取適應高速切削的切削刃形狀建搞，如確定合適的鉆尖角和刃口倒棱等芥嫉。通常鉆尖角可選為130°～140°，這種角度可有效減小切削扭矩祈岔；另外鲜附，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口纸。同時屋包，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。

　∨荨（3）選用夾持剛性和振擺精度高的夾具厌圈，同時應減輕夾具重量，以利于動作快捷化丸匀。例如摩疑，HSK刀柄的熱裝式結構就是目前比較理想的夾持系統(tǒng)危融。

　　（4）高速鉆削時雷袋，為了提高刃口冷卻和排屑效果吉殃，可采用直接向切削刃供給冷卻液的供液方式，以獲得穩(wěn)定的切削效果楷怒。冷卻液中寨腔，除切削液外，還可添加少量植物油和空氣率寡，形成混合的霧狀冷卻劑迫卢。

　　3 可轉位鉆頭的發(fā)展動向

　　可轉位鉆頭是一種作為切削刃的刀片可更換的工具，與普通鉆頭相比冶共，其直徑較大乾蛤，不過最近已開發(fā)出φ10mm的小型可轉位鉆頭。目前捅僵，可轉位鉆頭已系列化家卖，幾乎可以涵蓋整體式鉆頭系列的各類產品。鉆頭刀片一般采用涂層硬質合金材料制作荷右，只有少數產品采用燒結高速鋼度堤、金剛石燒結體、CBN燒結體等材料完簿∩陈荩可轉位鉆頭通常只有1個刀片，也可有兩個刀片聚灸，即分別為中心齒和外周齒娇皇。在進行大直徑孔加工時，鉆頭可安裝2個以上的刀片朱鹤。裝單個刀片的鉆頭與整體式鉆頭類似呛仁，尖端為三角形狀，這樣可減小切削阻力延杯；為了便于切屑的分斷捅没，刀片均帶有斷屑槽。刀片夾緊方式因廠家而異玫斋，在多數情況下舀黄，均采用1個或幾個螺釘緊固刀片。當帶有2個以上刀片時哼御，刀片形狀和斷屑槽形狀均各不相同坯临。最近這一趨勢尤為明顯焊唬。

　　可轉位鉆頭開發(fā)的初期恋昼，只能加工深度為鉆頭直徑3倍左右的孔，目前已發(fā)展到可加工5D～8D（D為鉆頭直徑）的深孔。在加工那些孔規(guī)格統(tǒng)一的零件時液肌，使用可轉位鉆頭效果最為明顯挟炬。例如，利用裝有多刀片的鉆頭嗦哆，可同時對孔入口處進行倒棱和锪孔等作業(yè)谤祖，這對提高孔加工效率是極為有利的。

　　4 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老速，進行CNC孔加工時粥喜，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橘券，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额湘。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荞诡。高速銑削具有下述特點：

　⊥摺（1）利用球頭立銑刀和螺旋插補的鉆頭，可進行鏜削和倒棱加
工灸尾；

　∠乔睢（2）球頭立銑刀配合螺旋插補法，可進行錐度孔的連續(xù)加工汗势；

　「诤（3）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锁熟；

　∈鸢浴（4）立銑刀配合等高切入插補，可對孔進行半精加工和精加工继锰。

　　總之赠魂，利用工具插補功能，可對任意尺寸的高精度孔進行高效率精密加工及窃。尤其在采用高速銑削時缆刁，各刀齒所承受的負荷相對較輕，因而用同一把涂層硬質合金立銑刀起趾，可對多種被加工材料進行高速高精度孔加工诗舰。今后，這種加工方式可望進一步用于干式切削領域训裆。

　　5 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眶根，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边琉，已可采用鏜削工具對孔進行高速精密加工属百。據報道记劝，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以上族扰。在用CBN燒結體作切削刃加工鋼材厌丑、鑄鐵及高硬度鋼時，也可采用這樣的切削速度渔呵。預計怒竿，今后鏜削加工的高速化將會迅速普及推廣。

　　為了實現鏜削加工的高速化和高精度化扩氢，必須注意刀齒振動對加工表面粗糙度和工具壽命的影響耕驰。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(yōu)異的主軸椎裕，所選鏜削刀具也必須具有很高的動平衡特性幌瓦。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终太、刀具材料及裝卡方式苫担。切削刃端部的R應較大，以利于提高加工效率辰丛；在保證獲得同等加工表面粗糙度的前提下滓层，應加大進給量。但加大進給量應適可而止向酝，否則將增大切削阻力禁糖，不利于提高加工效率。切削刃帶應設置0.1mm以下的負倒棱盖疾，這樣可有效保持刀具壽命的穩(wěn)定狞穗。

　　至于刀具材料，則視被加工材料性質而有所不同警沧。如加工40HRC以下的鋼等材料時民轴，可選用金屬陶瓷刀具，這種刀具在v=300m/min以上的高速切削條件下球订，可獲得良好的加工表面粗糙度與較長的刀具壽命后裸。涂層硬質合金刀具則適用于對60HRC以下的鋼材等進行高速切削，刀具壽命非常穩(wěn)定冒滩，但切削速度稍低于金屬陶瓷刀具微驶。

　　CBN燒結體刀具適用于加工高硬度鋼、鑄鐵等材料开睡，切削速度可達1000m/min以上因苹，而且刀具壽命非常穩(wěn)定。CBN刀齒的刃帶部分應進行適當的倒棱處理篇恒，這種處理對進行穩(wěn)定的高速切削和延長刀具壽命極為有利扶檐。在對鋁合金等有色金屬及非金屬材料進行超高速切削時凶杖，可選用金剛石燒結體刀具，這種刀具切削穩(wěn)定蘸秘，刀具壽命也很長官卡。應注意的是蝗茁，使用金剛石刀具時僚洋，刀齒刃帶必須進行倒棱處理，這是保證切削穩(wěn)定的重要條件泊术。

　　在鉸削加工方面候赏，目前尚未見到高速、高精度的新型刀具問世沃菩，該領域的研究開發(fā)工作似乎處于停滯不前的狀態(tài)盯媚。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片迁，剛性高抖唧，斷屑效果好，在高速切削條件下煞肠，可進行穩(wěn)定的精密孔加工瓤鬓。該鉸刀的特點是，采用較大的負前角和奇數刀齒乏束，其高速切削的速度是過去的鉸刀無法達到的四乱，因此，可以說此種設計對鉸刀的傳統(tǒng)概念進行了大膽的突破糖埋，是一種高效率的鉸削刀具宣吱。

　　6 高速螺紋切削刀具

　　隨著CNC切削的發(fā)展，目前已開發(fā)出一些相應的復合型刀具產品瞳别，如將鉆削和螺紋切削融為一體的新型螺紋加工刀具征候，鉆孔和螺紋切削在一個行程內完成。這種復合型刀具使螺紋孔加工更加合理祟敛，加工效率也大為提高倍奢。

　　螺紋切削用的新型立銑刀采用了螺旋切削插補方式，該立銑刀可加工M3以上的螺紋孔垒棋，排屑性能良好卒煞，可獲得穩(wěn)定的高精度加工效果。一般的絲錐也正在朝著高速切削和加工高硬度鋼的方向發(fā)展叼架，攻絲刀具的應用范圍正在不斷擴大畔裕。

　　絲錐實現高速切削的基本條件如下：

　　（1）應重視刀齒的切削功能乖订，例如扮饶，選擇刀齒設計有后角的絲錐具练，切削效果比較理想；

　∠唷（2）絲錐的夾持應選用剛性良好的夾具喝壹，如選用彈簧夾具、熱裝式夾具等盲狈。

　『狄选（3）加工中心等機床在切削回轉過程中，應具有很高的同步精
度螺矮。

　　對于高速攻絲作業(yè)殿漆，如能滿足攻絲刀具、工具軌跡及切削條件畅型、夾具及所用加工中心的功能肾蕉，即可實現穩(wěn)定的高精度高效率螺紋切削加
工。

　　7 今后所要求的微細孔加工技術

　　隨著IT相關產業(yè)的發(fā)展乘澈，近年來笤敞，光學和電子工業(yè)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(fā)展尝鬓。其中瞻绝，微細孔加工技術的開發(fā)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吐句，包括鋼材在內的多種被加工材料胁后，均可用鉆頭進行小直徑加工。例如嗦枢，Dijet公司最近開發(fā)出一種新型麻花鉆攀芯，它將聚晶金剛石和硬質合金燒結成一個整體作為切削刃，這種鉆頭可對鋁合金文虏、鎂合金侣诺、石墨和塑料等進行高速高精度加工，刀具壽命也大幅度延長氧秘。該鉆頭的螺旋角為30°年鸳，最小直徑為φ0.4mm，同時還生產一種擠光鉆頭丸相，最小直徑為φ0.88mm搔确。這類鉆頭產品已系列化，最顯著的特點是加工表面粗糙度得到極大的改善灭忠。

　　三菱綜合材料公司開發(fā)出一種金剛石涂層硬質合金鉆頭膳算，直徑為φ0.2～3.0mm。這種鉆頭在加工鋁合金時，轉速可高達32000r/min好浆，進給量為0.09mm/r门痕，進給速度為3008mm/min，在此條件下浓朋，刀具壽命為加工30萬個孔困喜。

　　在加工高硬度工件的鉆頭品種中，MMC神鋼工具公司開發(fā)的鉆頭表現極佳磨搭。用該公司的φ0.4mm鉆頭加工SKD11材料（60HRC）時裤能，可在轉速6000r/min、進給速度30mm/min條件下武慨，進行長時間穩(wěn)定的切削加工晋劫。三菱綜合材料公司最近推出一種帶供油孔的小直徑鉆頭（φ2mm）层焚，在切削速度60m/min行掰、進給量0.02mm/r的條件下，加工SUS630材料（長徑比為L/D=6）的深孔岸腔，其刀具壽命為加工600個孔以上坪江。

　　目前，小直徑孔加工中脑溢，利用鉆頭切削的直徑最小可至φ50μm左右僵朗。小于φ50μm的孔則多采用電加工來完成。為了抑制毛刺的產生屑彻，許多研究者提出可采用超聲波振動切削的方式验庙。目前，正在探索一種應用范圍廣而且工藝合理的超聲波振動切削模式社牲，其中包括研究機床的適應特性等內容粪薛。隨著這些問題的順利解決，今后可望更好地實現直徑更小搏恤、L/D值更大的微小深孔加工违寿，鉆削的速度會更快，加工精度會更
高熟空。

　　近年來藤巢，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息罗。目前掂咒，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(yè)賴以生存的重要條件轴艇，因而孔加工技術不能成為機械加工的瓶頸工藝谊阐，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丈蛇。

（王 文 光）

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