常規(guī)鉆削加工是最常用的金屬切削工藝碗短。根據(jù)美國一家市場研究機構(gòu)ReadexResearch公司的調(diào)查庸追，在《切削刀具工程》雜志的讀者中，有92%都在應(yīng)用這種加工方式枕泽。但是唆蕾，常規(guī)鉆削并非唯一的制孔方式潭拖。根據(jù)不同的加工對象，以及制造商可利用的加工設(shè)備衡辨，某些替代性的孔加工方法有可能是一種更好的選擇厦螟。

　　例如，與使用整體硬質(zhì)合金鉆頭或可轉(zhuǎn)位刀片式鉆頭的鉆孔加工以及使用立銑刀的圓形插補銑孔加工相比，套料孔加工對機床功率的要求更低癣二，加工時會產(chǎn)生一個可用于制造其他零件的孔芯牵字，并能加工出具有更大深度/直徑比的深孔。BTA Heller公司總裁Mark Sollich指出哥谷，“如果人們希望加工大直徑孔岸夯，而他們的機床并不具備能驅(qū)動整體硬質(zhì)合金鉆頭進行加工的足夠功率，那么们妥，套料鉆頭就是一種不錯的替代刀具猜扮。”

　　另一種可供選擇的加工方式是加熱鉆孔监婶。據(jù)加熱鉆孔和滾壓成形螺紋刀具制造商Flowdrill公司總裁Mitch Ray介紹旅赢，與常規(guī)鉆削相比，加熱鉆孔的優(yōu)勢是可以縮短加工循環(huán)時間惑惶。該工藝又稱為摩擦（或流動）鉆孔煮盼，它能節(jié)省成本的主要原因是減少了操作步驟。例如集惋，用戶可能需要在鉆出的孔中放入一個緊固裝置（如帶螺紋的嵌件或帶肋螺母）孕似，而他們可以在加熱鉆孔的同時形成與緊固裝置類似的結(jié)構(gòu)，并在其上加工出螺紋刮刑，這樣就無需專門制備緊固裝置喉祭，并節(jié)省了對其定位和清除加工產(chǎn)生碎屑的勞動力。

　　套料鉆削深孔

　　與孔加工本身類似张重，深孔鉆削也存在多種方法抛惶，如使用空心的旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)刀具在工件上切孔的套料加工。

　　據(jù)Sollich介紹斥稍，BTA Heller公司提供的標準可轉(zhuǎn)位刀片式套料刀具具有可更換的硬質(zhì)合金刀墊和直徑范圍63.5－762mm的套筒（多數(shù)直徑在76.2－203.2mm范圍內(nèi)）衡蟹。刀墊可以幫助刀具導向，以保持孔的直線度和起到初步光整內(nèi)孔壁的作用态晤。該刀具的額定加工孔深可達100倍孔徑镇弄。Sollich說，“但它也有可能加工更深的孔喧盲，主要的限制在于所用的機床纽肄，而不一定是刀具”尚遥”

　　一般而言夹村，套料鉆孔要求的機床功率為每25.4mm刀具直徑7－10馬力，如果是切削難加工材料邦墅，則需要更大的馬力和推力袒兵。與整體鉆削相比，套料鉆削所需功率可減小15％－30％，切削速度可提高10％－15％灾测。

　　Sollich指出爆价，最終用戶既可以在標準型機床（如采用外徑排屑的車床）上使用套料刀具，也可以將其用于為BTA鉆削（用“鏜削和套料加工協(xié)會”的首字母命名）而設(shè)計的專用深孔鉆床上行施，這種鉆床將冷卻液引入套料刀具周圍允坚，并通過刀具中央和驅(qū)動刀具的管型鉆排屑。

　　當加工孔徑增大時蛾号，所需的冷卻液流量也隨之增多稠项。一般的經(jīng)驗法則是，機床加工每25.4mm孔徑需要提供的冷卻液流量為25－30gpm（加侖/每分鐘）鲜结，這意味著加工直徑76.2mm的孔時展运，為了有效地沖刷切屑，需要75－90gpm的冷卻液精刷。

　　此外拗胜，必須對冷卻液進行過濾，以確保冷卻液循環(huán)系統(tǒng)不會將夾帶切屑和雜質(zhì)的液體泵回切削刃處怒允，造成二次切削埂软。Sollich說，“我們設(shè)計冷卻液系統(tǒng)時思袋，要用目數(shù)10微米的過濾網(wǎng)對冷卻液進行過濾聪供。”此外估骡，盛放冷卻液的貯液箱必須足夠大蜒且，使油基或水基冷卻液有充分時間沉淀和冷卻。如果冷卻液不停地循環(huán)使用暮霍，就有可能變得過熱尤喂，使刀具壽命縮短，造成有害的工件熱膨脹串篓。他補充說辽奥，“為了使冷卻液降溫，你可能需要在系統(tǒng)中增加制冷裝置绩寂】辰剩”

　　Sollich指出，大部分套料加工策冕，無論是生產(chǎn)油田專用的鉆鋌和管子、飛機起落架效床，還是在加工車間生產(chǎn)各種混合零件睹酌，都是在水平方向加工。因此，移除一個又大又重的孔芯可能是一項困難的任務(wù)憋沿。為了便于拉出這個孔芯旺芽，用戶往往需要在孔芯一端鉆一個孔并攻絲，然后插入一個I型螺栓辐啄。

　　他補充說采章，套料加工通孔的情況比加工盲孔更常見。如果是加工盲孔壶辜，就需要在二次加工時悯舟，將一把切芯刀具伸入大約19－38mm寬的切縫中，在孔的底部驅(qū)動這種割刀型刀具切斷孔芯砸民。

　　無論是何種類型的套料加工抵怎，Sollich都建議加工時用一個載荷計來監(jiān)測鉆進情況。如果載荷計讀數(shù)不斷增大岭参，表明刀具磨損加劇或出現(xiàn)了其他問題反惕。他說，“可對載荷計設(shè)定某一標準麸奇，如果載荷超過該標準马怎，表明刀片已磨鈍或可能會打刀，此時機床將自動停機票援，以避免發(fā)生災(zāi)難性的刀具失效惰渐。”

　　據(jù)Sollich介紹各囤，根據(jù)不同的機床設(shè)備和工件材料胜姥，套料鉆孔加工可達到±0.05mm的孔徑公差和83－125rms的表面光潔度。

　　加熱鉆孔

　　據(jù)Flowdrill公司介紹芭患，與套料鉆孔不同裤谆，加熱鉆孔使用的工具沒有中空的芯部，也不會產(chǎn)生任何切屑铡协。加熱鉆孔時兢假，一個具有四瓣圓形凸起幾何形狀的硬質(zhì)合金工具以180－900磅（取決于刀頭直徑和工件材料的類型及厚度）的軸向壓力與工件材料接觸，并將工件加熱至軟化和具有延展性芋滔，足以被成形和鉆孔援雇。Ray說，“當該工具旋轉(zhuǎn)鉆入工件材料時椎扬，這四瓣圓形凸起產(chǎn)生摩擦熱惫搏。主軸轉(zhuǎn)速范圍通常為900－3,000 r/min〔系樱”

　　該工藝適合加工延展性較好的材料筐赔，包括低碳鋼和不銹鋼铣猩、鋁、銅和一些黃銅合金茴丰，但不適合加工具有高孔隙度的金屬达皿，如鑄鐵，以及一些工具鋼贿肩、Inconel合金及其他硬金屬和難加工金屬峦椰。除了具有延展性以外，還要求工件的厚度相對較碧妗（0.5－12.7mm）汤功。Ray說，“如果工件厚度小于0.5mm犁谓，材料就會產(chǎn)生過大的變形箭烦。”

　　該工藝加工時叫逸，會形成一個長度約為工件厚度3倍的套管苛豺，用戶隨后可在該套管上加工出螺紋。Ray說俄耸，“如果需要加工螺紋翅昏，我們會專門使用一種擠壓成形絲錐，以保持加工清潔和無屑惊钮。在鉆孔或攻絲過程中都不會產(chǎn)生任何切屑访芙。”

　　通過預(yù)鉆導向孔计员，可以形成較短的套管薯替，所鉆的導向孔越大，套管的長度就越短假仙。例如救辖，在需要減少對流經(jīng)一根管道的空氣、液體或氣體流動量限制的場合氮唯，就會需要較短的套管鉴吹，但這只是一種例外。

　　Ray解釋說惩琉，“加熱鉆孔的基本理念就是在套管上獲得盡可能多的材料豆励。”形成最大的套管長度使制造商可以將原來厚度為10mm的工件換為厚度3mm的工件瞒渠，而仍然有10mm的螺紋連接長度良蒸。

　　Flowdrill公司的鉆頭直徑范圍為1.6－63.5mm。為了在惡劣條件下加工時延長工具壽命伍玖，還可以對鉆頭涂層诚啃。通常淮摔，在不銹鋼板上鉆孔時，工具壽命為3,000－5,000個孔始赎；在低碳鋼上鉆孔時，工具壽命為8,000－10,000個孔仔燕；加工一些較軟的合金（如鋁和銅）時造垛，工具壽命超過10,000個孔。據(jù)Ray估計低腕，銷售的工具中有30%－35%用于專門加工杰泡，如也需要形成倒棱或油槽的加工。他指出颖怕，每孔加工成本約為0.01－0.03美分朋丢。

　　為了延長刀具壽命，Ray建議剔撮，每鉆2－4個孔就加注一次潤滑劑（手動鉆孔使用糊狀潤滑劑请癣，自動鉆孔使用液體潤滑劑），以防止鉆頭上聚集來自工件材料的金屬顆粒母边，并提供一定的潤滑作用砍倾。他還建議，在使用期間蒲姥，每天用砂布擦抹一下鉆頭乎叫，以去除其上粘附的雜質(zhì)。Flowdrill公司不對鉆頭進行重磨六泞，因為在鉆頭圓錐體與圓柱體的過渡部位（此處承受的扭矩最大）不可避免地會形成一些微小裂紋语但。

　　Flowdrill鉆頭有兩種型式：一種用于在孔的周圍形成套管；另一種與一把刀具組合急黎，用于在工件表面加工孔口平面扎狱。

　　激光打孔

　　與機械套料鉆孔類似，用激光進行套料打孔時也會產(chǎn)生一個孔芯叁熔。美國Coherent公司董事委乌、直接二極管和光纖系統(tǒng)業(yè)務(wù)總經(jīng)理Stuart Woods解釋說，為了打出這些孔荣回，需要開啟激光并按圓形路徑移動遭贸，直至切孔完成。這種加工原理也適用于斷續(xù)式激光打孔心软，該方法通過激光束的快速開啟與關(guān)閉壕吹，逐漸在工件材料上燒熔出一個孔。Woods說删铃，“激光燒熔金屬材料時耳贬，基本上就是在不斷撞擊去除金屬原子踏堡。”

　　Woods指出咒劲，激光打孔的優(yōu)勢是今伏，與機械鉆孔相比，加工成本更低轴布，通嘲┰剑可以降低成本10％－50％（取決于工件材料的種類和厚度）。雖然激光加工硬件設(shè)備的初始購置成本較高缓捂，但由于維護成本較低洲芥，以及可以省略后續(xù)加工，因此具有很大的節(jié)省成本潛力茄妇。激光打孔還可以縮短維護停機時間昌嘶，而且工件不會產(chǎn)生任何翹曲變形或沖壓效應(yīng)。這是因為與在工件上施加壓力晨丸，并可能對其材料形態(tài)產(chǎn)生負面影響的常規(guī)鉆削不同诱榴，激光打孔是一種采用聚焦熱源的非接觸式加工。

　　此外荞篙，激光打孔的加工速度更快泽衬，尤其在加工硬脆材料時更是如此。通常殿姑，激光打孔的速度是常規(guī)鉆削的2－5倍（取決于工件材料的種類和厚度）树碱。

　　Woods指出，有多種類型的激光器可用于在金屬材料上打孔变秦，包括密閉CO2和光纖激光器成榜。通常，CO2激光器非常適合金屬加工蹦玫，具有最佳功能性赎婚。

　　高功率CO2激光器適合在厚度0.1mm以上的金屬（如不銹鋼）薄片上打孔，孔徑尺寸范圍從大約100?m到毫米級樱溉。而光纖激光器更適合加工較厚的工件材料挣输。這是因為CO2激光器在切割較厚的材料時，往往容易形成一個切口福贞。

　　Woods指出撩嚼，在為加工某種工件材料匹配激光器類型時，重要的是要了解這種材料的吸收特性挖帘，即它如何吸收激光并與其相互作用完丽。Coherent公司的加工實驗室會定期評估用戶的工件樣品，并根據(jù)加工試驗拇舀，提供最適合加工這些工件的激光波長的反饋信息漱屁。

　　美國一家激光加工和系統(tǒng)集成商PhotoMachining公司首席執(zhí)行官Ronald D. Schaeffer最近在(暫不可見)網(wǎng)站的激光加工欄目中指出狈报，有三種最常見的激光孔加工方法：一次性打孔、斷續(xù)式打孔和套料打孔茧津。所有這些加工都可以用固定激光束系統(tǒng)或通過檢流計控制反射鏡運動的振鏡系統(tǒng)來完成溺剖。不過，在實際加工中超棚，一次性打孔和斷續(xù)式打孔通常更多是用固定激光束系統(tǒng)來完成拴猖，而套料打孔往往是用振鏡系統(tǒng)來完成。

　　一次性打孔是一種速度最快的加工方式应惠，它加工出的孔徑大致等于所用激光束的直徑。由于沒有后續(xù)激光脈沖對孔進行“清理”昨跺，因此一次性加工出的孔往往存在較明顯的錐度天尤。斷續(xù)式打孔是利用多個激光脈沖來去除工件材料。這種加工方法速度較慢发娶，但加工出的孔比一次性加工的孔圓度更好擦钾，錐度更小。采用振鏡激光系統(tǒng)進行套料加工時抽碌，獲得的孔具有最好的圓度和最小的錐度悍赢。

　　電子束打孔

　　激光打孔的一種替代加工方法是電子束打孔，它能夠?qū)崿F(xiàn)深度/直徑比高達25∶1的深孔加工货徙。據(jù)最早開發(fā)電子束打孔技術(shù)并提供此項服務(wù)的Owens Corning Ridgeview公司新產(chǎn)品開發(fā)制造工程師Kenneth E. Norsworthy介紹左权，這種加工需要在真空室中進行，在其中痴颊，電子束被加速到光速的大約2/3赏迟。該工藝的孔徑加工范圍為0.025－1mm（常用加工范圍0.1－1mm），可加工的工件包括厚度9.5mm以下的金屬蠢棱、陶瓷和復(fù)合材料锌杀。通過改變功率密度、焦距和脈沖寬度泻仙，即可實現(xiàn)對孔徑尺寸的控制糕再。據(jù)稱，該工藝的尺寸精度為±0.025mm玉转，孔的定位精度為0.0127mm突想。它可在直徑達1m的工件上加工出3.5萬－600萬個孔，電子束與工件表面的傾斜角度可達40°冤吨。

　　Norsworthy表示竹肚，電子束打孔適用于許多行業(yè)，包括紙漿和造紙训寝、航空航天勾勃、食品和飲料等般蚪，可以加工用于擠出、過濾和氣體流動等各種零件区糟。據(jù)稱恶稼，該工藝非常適合加工孔隙面積很大（可高達45％）的篩子。

　　由于這種加工需要在真空中進行潮兼，因此一般來說沪蜕，采用電子束加工少量的孔在經(jīng)濟上很不劃算。此外始树，該工藝也不適合加工熔融溫度很低的工件材料（如許多塑料）泞首。但是，與常規(guī)鉆孔相比绳宰，電子束打孔能夠快速加工出大量的孔掖饲。Norsworthy說，“任何其他工藝都很難在一個零件上加工出600萬個孔呀邢∪髀伲”

　　電火花孔加工

　　據(jù)牧野（Makino）公司微細加工研發(fā)團隊負責人John Bradford介紹，當工件材料具有導電性時价淌，電火花（EDM）孔加工（無論是采用電極加工孔徑10?m或更小的微孔申眼，還是采用線切割方式加工孔）也是一種可選方案。雖然電火花加工孔的速度低于常規(guī)鉆孔蝉衣，但在大批量加工小孔時括尸，該工藝具有高水平的可預(yù)見性和重復(fù)性。如果將常規(guī)鉆削修正工藝不穩(wěn)定性的時間考慮在內(nèi)买乃，電火花加工有可能實現(xiàn)每孔加工時間更短姻氨。

　　Bradford補充說，電火花工藝可以加工出尺寸精確剪验、幾乎無毛刺肴焊、長徑比高達100∶1的孔，而機械鉆孔通常只能達到15∶1的有效長徑比功戚。他說娶眷，“電火花孔加工，加上激光加工的可能性拥臼，是一種比機械鉆孔更具優(yōu)勢的解決方案逝声。”

　　許多用戶認為搭奄，電火花孔加工屬于快速放電打孔（Hole Popper）加工的范疇呀胁，但對于高精密孔而言，通常事實并非如此≈嘲桑快速放電打孔加工采用比電火花成形加工機床更高的輸入電壓类棍，并用水作為電介質(zhì)。這兩種因素相結(jié)合牧返，可以獲得很高的加工速度堡迷，但同時也降低了被加工孔的形位精度（直線度、圓度）和表面光潔度弥铸。

　　模具制造商Plastic Design公司（PDC）總裁Mark Kinder也表示骇幽，“我不認為快速放電打孔適用于精密孔加工，雖然一些用戶對自己的快速放電打孔設(shè)備進行了調(diào)整脸候，使其突破了自身的精度限制穷娱。” 即便如此运沦，這些機床主要用于加工直徑0.64－1mm的孔鄙煤，而該公司通常需要用電火花成形機床在400系列不銹鋼上粗加工直徑0.15－0.18mm的初始孔，然后在線切割機床上茶袒，用直徑小至0.05mm的電極絲將孔徑精加工到0.25mm，以消除喇叭口誤差凉馆，達到要求的最終尺寸薪寓。Kinder補充說，“由于要用線切割機床進行后續(xù)精加工澜共，因此我們并不關(guān)心這些小孔的粗加工光潔度向叉。”

　　PDC公司用一臺具有小孔加工功能的Makino Edge2型電火花成形加工機床進行小孔粗加工嗦董，該機床通常采用旋轉(zhuǎn)的銅鎢空心管電極和低粘度絕緣油母谎。Kinder說，“雖然這種絕緣油懸浮切屑的性能不如一些粘度更高的切削液京革，但它使我們可以進行更精細的燒蝕加工奇唤。”

　　在一次使用低粘度絕緣油和直徑0.25mm空心管電極的粗加工試驗中贪挽，PDC公司實現(xiàn)了長徑比100∶1场陪、喇叭口誤差0.025mm、開口位置在起始位置±0.025mm以內(nèi)的小孔粗加工泵易。不過干蒸，Kinder指出，該公司盡量避免進行長徑比超過50∶1的深孔加工碴厂。

　　Bradford解釋說讥蚯，可實現(xiàn)更大長徑比的一種深孔加工方法，是先在電火花成形機床上加工出一個盲孔，然后翻轉(zhuǎn)工件并重新定位犬耀，放電加工第二個連接孔逝遣，最后形成一個很深的通孔。加工長徑比較大的深孔時树戴，需要對整個電極進行沖洗币席。

　　Bradford指出，雖然電火花小孔加工能加工出直徑小于0.013mm的孔万栅，但可用的空心管電極直徑通常不能小于0.076mm（其上的通孔直徑約為0.025mm）佑钾，他說，“為了使低粘度的電介質(zhì)流過電極頂端烦粒，需要對其施加1,500 psi（磅/平方英尺）或更高的壓力休溶。”

　　對于尺寸精度要求更嚴格的孔扰她，采用超精磨線切割機床比用電火花成形小孔加工機床效果更好兽掰。例如，用戶可以用一根直徑15μm的電極絲在一個直徑30μm的初始孔中進給走絲徒役，加工出圓度為500nm的精密小孔孽尽。Bradford說，“但是忧勿，線切割加工小孔的主要優(yōu)勢在于杉女，可以最大限度地減少重鑄現(xiàn)象，并能獲得比電火花成形小孔加工高2－3倍的表面光潔度鸳吸⊙妫”用電火花成形機床加工小孔時，在孔的過渡邊緣處產(chǎn)生的重鑄層厚度約為2?m晌砾，而線切割加工的重鑄層厚度僅為幾十納米障昆。用硬質(zhì)合金電極加工時，可獲得Ra0.17?in.的表面光潔度衫荒。

　　此外盲陨，線切割機床對孔的長徑比沒有限制，由于管理電極磨損不會造成問題宿替，因此恳岔，孔徑尺寸的一致性只受到線切割機床本身機械和電氣性能的限制。Bradford說锚渺，“如果你要求加工的各個孔之間具有非常好的一致性谋粱，則線切割加工是迄今為止的最佳選擇。如果你要求孔有尖銳邊緣過渡區(qū)歪缅，線切割加工也是迄今為止的最佳選擇计鹦』淹海”

　　Bradford指出，近年來灶鹦，電火花孔加工的應(yīng)用在大幅增加弱瞄，“四年前，我們的業(yè)務(wù)活動有10％是圍繞精密小孔的測試與加工把曼，而如今杨帽，這一比例可能已經(jīng)達到了65％∴途”

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