在機(jī)械零件加工作業(yè)中冤牢，孔加工所占比例相當(dāng)大，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浦徊，高效率孔加工對于促使零部件生產(chǎn)合理化是不可或缺的重要工藝過程。近年來洲猿，零部件生產(chǎn)大都采用以CNC機(jī)床為中心的生產(chǎn)形態(tài)获隆，進(jìn)行孔加工時，也大都采用加工中心村会、CNC電加工機(jī)床等先進(jìn)設(shè)備涌遏。無論哪個領(lǐng)域的孔加工，實(shí)現(xiàn)高精度和高速化都是取得用戶訂單的重要競爭手段泌拐。

　　1 高速孔加工所用加工中心（MC）的條件

　　實(shí)現(xiàn)孔加工高速化的先決條件是必須采用高速加工中心基差，而機(jī)床的高速化必須滿足下列條件。

　　1.1 配備高速回轉(zhuǎn)主軸

　　鉆頭和立銑刀一樣帶有中心齒威球，由于中心齒附近有一種圓周速度宅蜒，因此，切削速度向高速化發(fā)展時蜓浦，主軸的轉(zhuǎn)速也必須實(shí)現(xiàn)高速化捍农。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绳拧。今后壹店，隨著孔加工高速化的進(jìn)展，預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)速達(dá)30000～100000r/min的主軸需求將不斷增多芝加。同時硅卢，由于達(dá)到規(guī)定的高速回轉(zhuǎn)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(yīng)控制在最小程度之內(nèi)，因此藏杖，高速主軸的配置是實(shí)現(xiàn)高速高精度孔加工不可缺少的條件将塑。

　　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(yīng)盡可能減輕重量，以實(shí)現(xiàn)動作快捷化制市，這也是進(jìn)行高速孔加工必須具備的條件抬旺。1個孔的加工時間只需數(shù)秒鐘，因此祥楣，必須縮短孔與孔之間的工具移動時間开财，這是實(shí)現(xiàn)高效率切削的關(guān)鍵問題，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误褪。例如责鳍，即便達(dá)到了高精度的定位精度碾褂，但如機(jī)床可動部分的動作不夠靈敏快捷，也就不可能滿足當(dāng)前用戶提出的實(shí)現(xiàn)高速孔加工的要求历葛。通常是用加速度特性（G值）來判斷機(jī)床可動部分的快捷性能达迁，當(dāng)G=0.8～1.5時，可判斷該機(jī)床為具有高度快捷性能的加工中心宾哼。

　　1.3 工作臺與機(jī)床整體面積的比例應(yīng)較小

　　作為加工中心的用戶仔约，他們希望工作臺及工作臺以外的部分所占空間應(yīng)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(lǐng)域压荠，最好使用那種結(jié)構(gòu)緊湊的加工中心淫韧。如日本理化研究所試制的高速CNC銑床，其加工范圍為300mm2韩宦，機(jī)床本體所占面積950mm2嘿帆，機(jī)床所占面積約為可加工最大工件尺寸的三倍，整個結(jié)構(gòu)相當(dāng)緊湊计胶。該銑床主軸轉(zhuǎn)速為45000r/min泞氯，可進(jìn)行高速切削。主軸為XY方向移動式結(jié)構(gòu)（工作臺僅限Z軸移動）陕射，其加速度特性值G=1.5薄塘，表明該機(jī)床具有快捷動作功能。

　　1.4 主軸可直接供給冷卻液

　　在鉆削過程中刺洒，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鳖宾，最好選用帶供油孔的鉆頭，以便進(jìn)行穩(wěn)定的加工逆航。采用由主軸中心供給冷卻液的方式鼎文，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(bǔ)功能

　　CNC切削的特點(diǎn)在于可以進(jìn)行控制工具軌跡的合理加工因俐，在對孔進(jìn)行CNC切削加工時拇惋，可采用螺旋切削、等高走刀抹剩、對切等工具插補(bǔ)方式撑帖，具有這些功能的CNC控制系統(tǒng)均可在孔加工中加以應(yīng)用。

　　2 跨入高速鉆孔加工新時期

　　長期以來都是利用鉆頭進(jìn)行高精度孔澳眷、螺紋孔等通孔及螺栓孔等的加工胡嘿，最近，這類加工已經(jīng)向高速切削方向迅速發(fā)展钳踊。

　　在孔加工作業(yè)中衷敌，目前仍大量使用高速鋼麻花鉆，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拓瞪。高速切削鉆頭的材料以陶瓷涂層硬質(zhì)合金為主移履，如MAZAK公司和森精機(jī)制作所在加工鑄鐵時诫痹，即采用了陶瓷涂層鉆頭。在加工鋁合金等有色材料時权扭，可采用金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭寨今、DLC涂層硬質(zhì)合金鉆頭或帶金剛石燒結(jié)體刀齒的鉆頭∧吃瑁總之叼榄，今后將會不斷開發(fā)出許多新型的高速切削鉆頭。

　　在各種涂層鉆頭中烛辜，陶瓷涂層硬質(zhì)合金鉆頭特別重視耐磨性江伴、耐熱性及潤滑性楔撩，其涂層工藝也采取多層涂覆方式臂葫，如利用TiAlN、TiN焙番、TiCN等復(fù)合氮化物形成復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)豆蚀。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缔御，切削速度已可分別達(dá)到200～300m/min抬闷。
高速鉆頭切削是一種高速大進(jìn)給量的發(fā)展趨勢，類似球頭立銑刀切削條件的發(fā)展趨勢耕突。切削實(shí)踐表明笤成，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(yù)計(jì)今后仍將沿著高速切削的方向發(fā)展眷茁；提高進(jìn)給量對斷屑排屑和延長刀具壽命非常有利炕泳，因此，今后也仍將沿著大進(jìn)給的方向不斷發(fā)展上祈。

　　目前培遵，高速孔加工大都采用主軸帶供液孔的加工中心，這種設(shè)備有利于提高鉆頭的切削速度登刺。例如籽腕，用φ10mm涂層硬質(zhì)合金鉆頭在S45C材料上加工淺孔時，切削速度可達(dá)250m/min纸俭，進(jìn)給速度可達(dá)1600mm/min（相當(dāng)于0.2mm/r）皇耗，在此條件下，加工1個孔只需1秒鐘左右终睦。日立精機(jī)公司碘云、布拉薩工業(yè)公司均采用此條件進(jìn)行淺孔加工。布拉薩公司在此條件下樱猬，用金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭在鋁合金桿料上加工小直徑孔時孝生，1個孔只需0.2～0.5秒鐘左右即可完成全头。預(yù)計(jì)，今后小直徑孔加工將進(jìn)入1秒鐘加工1個孔的高速加工時期据将。

　　高速切削對鉆頭壽命的影響因素甚多咽露，諸如由于切削熱較高而引起刃部磨損，切削振動將導(dǎo)致崩刃婉孙、切屑纏繞者只，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抓许，可采取如下一些技術(shù)措施：

　∶镄浮（1）選用耐磨性優(yōu)異，適宜于高速鉆削的刀具材料毛底，例如涂層硬質(zhì)合金等拐迁。

　　（2）選取適應(yīng)高速切削的切削刃形狀疗绣，如確定合適的鉆尖角和刃口倒棱等线召。通常鉆尖角可選為130°～140°，這種角度可有效減小切削扭矩多矮；另外缓淹，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塔逃。同時讯壶，應(yīng)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。

　⊥宓痢（3）選用夾持剛性和振擺精度高的夾具伏蚊，同時應(yīng)減輕夾具重量，以利于動作快捷化淹仑。例如丙挽，HSK刀柄的熱裝式結(jié)構(gòu)就是目前比較理想的夾持系統(tǒng)。

　≡冉琛（4）高速鉆削時颜阐，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裤泄，以獲得穩(wěn)定的切削效果攘霞。冷卻液中，除切削液外几崔，還可添加少量植物油和空氣虽捺，形成混合的霧狀冷卻劑。

　　3 可轉(zhuǎn)位鉆頭的發(fā)展動向

　　可轉(zhuǎn)位鉆頭是一種作為切削刃的刀片可更換的工具影塑，與普通鉆頭相比蝎蚣，其直徑較大殷宴，不過最近已開發(fā)出φ10mm的小型可轉(zhuǎn)位鉆頭。目前淹误，可轉(zhuǎn)位鉆頭已系列化窜货，幾乎可以涵蓋整體式鉆頭系列的各類產(chǎn)品。鉆頭刀片一般采用涂層硬質(zhì)合金材料制作湘发，只有少數(shù)產(chǎn)品采用燒結(jié)高速鋼末雪、金剛石燒結(jié)體、CBN燒結(jié)體等材料宰僧〔谋耄可轉(zhuǎn)位鉆頭通常只有1個刀片，也可有兩個刀片琴儿，即分別為中心齒和外周齒段化。在進(jìn)行大直徑孔加工時，鉆頭可安裝2個以上的刀片凤类。裝單個刀片的鉆頭與整體式鉆頭類似穗泵，尖端為三角形狀，這樣可減小切削阻力谜疤；為了便于切屑的分?jǐn)啵镀鶐в袛嘈疾巯志鳌５镀瑠A緊方式因廠家而異夷磕，在多數(shù)情況下，均采用1個或幾個螺釘緊固刀片仔沿。當(dāng)帶有2個以上刀片時坐桩，刀片形狀和斷屑槽形狀均各不相同。最近這一趨勢尤為明顯封锉。

　　可轉(zhuǎn)位鉆頭開發(fā)的初期爬蜜，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）的深孔假凿。在加工那些孔規(guī)格統(tǒng)一的零件時披痕，使用可轉(zhuǎn)位鉆頭效果最為明顯。例如赫赊，利用裝有多刀片的鉆頭诞只，可同時對孔入口處進(jìn)行倒棱和锪孔等作業(yè)，這對提高孔加工效率是極為有利的剧胚。

　　4 CNC孔加工技術(shù)

　　CNC切削是使切削加工更加合理化的加工方式包惹，進(jìn)行CNC孔加工時，可采用具有多方向切削功能的立銑刀落六、螺旋切削插補(bǔ)及等高切入插補(bǔ)等方式箫乳，它要求選用盡可能少的刀具來對少量孔進(jìn)行最為合理的加工枷瀑。近來，生產(chǎn)中采用高速銑削方式進(jìn)行孔加工即為此類加工的應(yīng)用實(shí)例浊丑。高速銑削具有下述特點(diǎn)：

　“　（1）利用球頭立銑刀和螺旋插補(bǔ)的鉆頭，可進(jìn)行鏜削和倒棱加
工振诬；

　〔渌（2）球頭立銑刀配合螺旋插補(bǔ)法，可進(jìn)行錐度孔的連續(xù)加工赶么；

　〖缁怼（3）加工螺紋用的立銑刀配合螺旋插補(bǔ)法，可進(jìn)行各種螺紋孔加工辫呻；

　∏逶俊（4）立銑刀配合等高切入插補(bǔ)，可對孔進(jìn)行半精加工和精加工放闺。

　　總之祟昭，利用工具插補(bǔ)功能，可對任意尺寸的高精度孔進(jìn)行高效率精密加工怖侦。尤其在采用高速銑削時篡悟，各刀齒所承受的負(fù)荷相對較輕，因而用同一把涂層硬質(zhì)合金立銑刀匾寝，可對多種被加工材料進(jìn)行高速高精度孔加工搬葬。今后，這種加工方式可望進(jìn)一步用于干式切削領(lǐng)域黍鸡。

　　5 高速高精度孔加工

　　除采用CNC切削方式對孔進(jìn)行精密加工外芜监，還可采用鏜削和鉸削等方式對孔進(jìn)行高精度加工。隨著加工中心主軸的高速化秀坤，已可采用鏜削工具對孔進(jìn)行高速精密加工锦售。據(jù)報道，目前在鋁合金材料上進(jìn)行φ40mm左右的鏜削加工時荒懒，切削速度已可提高到1500m/min以上茉蔗。在用CBN燒結(jié)體作切削刃加工鋼材、鑄鐵及高硬度鋼時绳瓣，也可采用這樣的切削速度懂棘。預(yù)計(jì)，今后鏜削加工的高速化將會迅速普及推廣嗡深。

　　為了實(shí)現(xiàn)鏜削加工的高速化和高精度化先赛，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(yōu)異的主軸挪确，所選鏜削刀具也必須具有很高的動平衡特性诊胞。尤其是鏜削工具的刀齒部分，應(yīng)選擇適用于高速切削的幾何形狀锹杈、刀具材料及裝卡方式撵孤。切削刃端部的R應(yīng)較大，以利于提高加工效率竭望；在保證獲得同等加工表面粗糙度的前提下邪码，應(yīng)加大進(jìn)給量。但加大進(jìn)給量應(yīng)適可而止咬清，否則將增大切削阻力闭专，不利于提高加工效率。切削刃帶應(yīng)設(shè)置0.1mm以下的負(fù)倒棱旧烧，這樣可有效保持刀具壽命的穩(wěn)定影钉。

　　至于刀具材料，則視被加工材料性質(zhì)而有所不同掘剪。如加工40HRC以下的鋼等材料時平委，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夺谁，可獲得良好的加工表面粗糙度與較長的刀具壽命廉赔。涂層硬質(zhì)合金刀具則適用于對60HRC以下的鋼材等進(jìn)行高速切削，刀具壽命非常穩(wěn)定零破，但切削速度稍低于金屬陶瓷刀具衫半。

　　CBN燒結(jié)體刀具適用于加工高硬度鋼、鑄鐵等材料抠孤，切削速度可達(dá)1000m/min以上，而且刀具壽命非常穩(wěn)定蜀短。CBN刀齒的刃帶部分應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡估馓幚碛葡危@種處理對進(jìn)行穩(wěn)定的高速切削和延長刀具壽命極為有利。在對鋁合金等有色金屬及非金屬材料進(jìn)行超高速切削時趋奸，可選用金剛石燒結(jié)體刀具锡褂，這種刀具切削穩(wěn)定，刀具壽命也很長群鞭。應(yīng)注意的是估褐，使用金剛石刀具時，刀齒刃帶必須進(jìn)行倒棱處理刃纽，這是保證切削穩(wěn)定的重要條件酝侯。

　　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蒋荚，該領(lǐng)域的研究開發(fā)工作似乎處于停滯不前的狀態(tài)戳稽。高速鉸刀迄今仍被某些特定的用戶用來進(jìn)行高速高精度孔加工。這種鉸刀帶有負(fù)前角期升，剛性高惊奇，斷屑效果好，在高速切削條件下播赁，可進(jìn)行穩(wěn)定的精密孔加工颂郎。該鉸刀的特點(diǎn)是，采用較大的負(fù)前角和奇數(shù)刀齒容为，其高速切削的速度是過去的鉸刀無法達(dá)到的乓序，因此，可以說此種設(shè)計(jì)對鉸刀的傳統(tǒng)概念進(jìn)行了大膽的突破舟奠，是一種高效率的鉸削刀具竭缝。

　　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(yīng)的復(fù)合型刀具產(chǎn)品沼瘫，如將鉆削和螺紋切削融為一體的新型螺紋加工刀具跳蚓，鉆孔和螺紋切削在一個行程內(nèi)完成。這種復(fù)合型刀具使螺紋孔加工更加合理房包，加工效率也大為提高抠建。

　　螺紋切削用的新型立銑刀采用了螺旋切削插補(bǔ)方式，該立銑刀可加工M3以上的螺紋孔他案，排屑性能良好盛己，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)展质驻，攻絲刀具的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大弊肢。

　　絲錐實(shí)現(xiàn)高速切削的基本條件如下：

　　（1）應(yīng)重視刀齒的切削功能汁匪，例如蠕为，選擇刀齒設(shè)計(jì)有后角的絲錐，切削效果比較理想贩俺；

　∷疑骸（2）絲錐的夾持應(yīng)選用剛性良好的夾具，如選用彈簧夾具洋魂、熱裝式夾具等绷旗。

　　（3）加工中心等機(jī)床在切削回轉(zhuǎn)過程中副砍，應(yīng)具有很高的同步精
度衔肢。

　　對于高速攻絲作業(yè)，如能滿足攻絲刀具、工具軌跡及切削條件膀懈、夾具及所用加工中心的功能顿锰，即可實(shí)現(xiàn)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(xì)孔加工技術(shù)

　　隨著IT相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展启搂，近年來硼控，光學(xué)和電子工業(yè)所用裝置的零部件產(chǎn)品的需求急速增長，這種增長刺激了微細(xì)形狀及高精度加工技術(shù)的迅速發(fā)展胳赌。其中牢撼，微細(xì)孔加工技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用尤其引人注目。微細(xì)孔加工早已在印刷電路板等加工中加以應(yīng)用疑苫，包括鋼材在內(nèi)的多種被加工材料熏版，均可用鉆頭進(jìn)行小直徑加工。例如恒建，Dijet公司最近開發(fā)出一種新型麻花鉆系亭，它將聚晶金剛石和硬質(zhì)合金燒結(jié)成一個整體作為切削刃，這種鉆頭可對鋁合金差赂、鎂合金晋合、石墨和塑料等進(jìn)行高速高精度加工，刀具壽命也大幅度延長拨俏。該鉆頭的螺旋角為30°掐腕，最小直徑為φ0.4mm，同時還生產(chǎn)一種擠光鉆頭智复，最小直徑為φ0.88mm捺再。這類鉆頭產(chǎn)品已系列化，最顯著的特點(diǎn)是加工表面粗糙度得到極大的改善光樱。

　　三菱綜合材料公司開發(fā)出一種金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭糜隶，直徑為φ0.2～3.0mm。這種鉆頭在加工鋁合金時尿愿，轉(zhuǎn)速可高達(dá)32000r/min盹屠，進(jìn)給量為0.09mm/r，進(jìn)給速度為3008mm/min鞋诗，在此條件下，刀具壽命為加工30萬個孔迈嘹。

　　在加工高硬度工件的鉆頭品種中削彬，MMC神鋼工具公司開發(fā)的鉆頭表現(xiàn)極佳。用該公司的φ0.4mm鉆頭加工SKD11材料（60HRC）時秀仲，可在轉(zhuǎn)速6000r/min融痛、進(jìn)給速度30mm/min條件下，進(jìn)行長時間穩(wěn)定的切削加工。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）雁刷，在切削速度60m/min覆劈、進(jìn)給量0.02mm/r的條件下，加工SUS630材料（長徑比為L/D=6）的深孔沛励，其刀具壽命為加工600個孔以上责语。

　　目前，小直徑孔加工中目派，利用鉆頭切削的直徑最小可至φ50μm左右坤候。小于φ50μm的孔則多采用電加工來完成。為了抑制毛刺的產(chǎn)生咧歪，許多研究者提出可采用超聲波振動切削的方式投篇。目前，正在探索一種應(yīng)用范圍廣而且工藝合理的超聲波振動切削模式厦湘，其中包括研究機(jī)床的適應(yīng)特性等內(nèi)容爸备。隨著這些問題的順利解決，今后可望更好地實(shí)現(xiàn)直徑更小哺里、L/D值更大的微小深孔加工荤勤，鉆削的速度會更快，加工精度會更
高眶昵。

　　近年來蒂轨，隨著高速銑削的出現(xiàn)，以銑削刀具為中心的切削加工正在進(jìn)入高速高精度化的加工時期拔衙。目前檩榕，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(chǎn)是制造業(yè)賴以生存的重要條件栓稻，因而孔加工技術(shù)不能成為機(jī)械加工的瓶頸工藝关揣，它必須沿著切削高速化的方向快速跟進(jìn)，盡快步入高速高精度化的加工行列土辩。

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