孔是箱體、支架、套筒、環(huán)、盤類零件的重要曲面，也是機械加工中經(jīng)常遇到的曲面。在加工精度和表面粗糙度要求相同的情況下，加工孔比加工圓柱面困難，生產(chǎn)率低，成本高。

生產(chǎn)率低、成本高的原因是:孔加工所用刀具的尺寸受到被加工孔尺寸的限制，所以剛性差，容易產(chǎn)生彎曲變形和振動；用定尺刀具加工孔時，孔的加工尺寸往往直接取決于刀具的相應(yīng)尺寸，刀具的制造誤差和磨損將直接影響孔的加工精度。加工孔時，切削區(qū)域在工件內(nèi)部，排屑散熱條件差，加工精度和表面質(zhì)量不易控制。

孔的加工方法包括鉆、鉸、鉸、鏜、拉、磨和精加工。下面詳細(xì)介紹幾種解決孔加工問題的孔加工技術(shù)。

鉆孔和鉸孔

鉆子

鉆孔是在固體材料上加工孔的第一道工序，鉆孔直徑一般小于80mm。鉆孔有兩種方式:一種是旋轉(zhuǎn)鉆頭；另一個是工件旋轉(zhuǎn)。

以上兩種鉆孔方法產(chǎn)生的誤差是不同的。在鉆頭旋轉(zhuǎn)的鉆孔方法中，當(dāng)由于切削刃不對稱和鉆頭剛性不足而使鉆頭偏斜時，被加工孔的中心線會歪斜或不直，但孔徑基本保持不變。相反，當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)時，鉆頭的偏差會引起孔徑的變化，而孔的中心線仍然是直的。

兩種鉆孔方法

a)鉆頭旋轉(zhuǎn)b)工件旋轉(zhuǎn)

常用的鉆孔工具有:麻花鉆、中心鉆、深孔鉆等。其中最常用的是麻花鉆，其直徑規(guī)格為φ 0.1~80mm一個標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的結(jié)構(gòu)，其手柄是鉆頭的夾緊部分，用來傳遞扭矩；鉆柄有兩種:直柄和錐柄。前者用于小直徑鉆頭，后者用于大直徑鉆頭。

標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的結(jié)構(gòu)

a)錐柄b)直柄

由于結(jié)構(gòu)限制，鉆頭的抗彎剛度和抗扭剛度較低，對中不良導(dǎo)致鉆孔精度較低，只能達(dá)到IT13 ~ IT11。表面粗糙度也較大，Ra一般為50 ~ 12.5微米；而鉆孔的金屬去除率高，切削效率高。

鉆孔主要用于加工質(zhì)量要求不高的孔，如螺栓孔、螺紋底孔、油孔等。對于加工精度和表面質(zhì)量要求較高的孔，在后續(xù)加工中要進(jìn)行鉸孔、擴(kuò)孔、鏜孔或研磨。

令

擴(kuò)孔鉆用于進(jìn)一步加工鉆孔、鑄造或鍛造的孔，以擴(kuò)大孔徑和提高孔的加工質(zhì)量。鉸孔可以作為精孔前的預(yù)處理，也可以作為要求不高的孔的最終加工。

令

擴(kuò)孔鉆類似于麻花鉆，但它有更多的齒，沒有十字刀片。

擴(kuò)孔

與鉆孔相比，擴(kuò)孔具有以下特點:

(1)鉸刀齒數(shù)多(3~8齒)，導(dǎo)向性好，切削穩(wěn)定；

(2)鉸刀沒有十字刃，切削條件好；

(3)加工余量小，切屑槽可以做得淺一些，鉆芯可以做得粗一些，刀體具有較好的強度和剛度。

鉸孔精度一般為IT11~IT10，表面粗糙度Ra為12.5 ~ 6.3 μ m，鉸孔常用于加工直徑小于30mm的孔。鉆大直徑(D≥30mm)的孔時，常采用小鉆頭(直徑為孔徑的0.5~0.7倍)預(yù)鉆，然后用相應(yīng)尺寸的鉸刀擴(kuò)孔，可提高孔的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

鉸孔除了加工圓柱孔外，還可以用各種異形鉸刀(也叫沉孔)加工各種沉孔和沉孔端面。锪孔鉆的前端通常設(shè)有導(dǎo)向柱，由加工孔導(dǎo)向。

反鉆

令

鉸孔是孔的精加工方法之一，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。對于較小的孔，與內(nèi)圓磨削和精鏜相比，鉸孔是一種經(jīng)濟(jì)實用的加工方法。

鉆孔器

鉸刀一般分為手動鉸刀和機用鉸刀。手動鉸刀的手柄是直的，工作部分長，導(dǎo)向效果好。手鉸刀分為整體式(圖A)和外徑可調(diào)的代數(shù)式(圖B)。

機用鉸刀可分為刀柄(圖C，φ 1 ~ 20mm為直柄，φ 10 ~ 32為錐柄)和套筒(圖D)。該鉸刀不僅可以加工圓孔，還可以用錐形鉸刀加工錐孔(圖E)。

鉆孔器

擴(kuò)孔技術(shù)及其應(yīng)用

鉸削余量對鉸削質(zhì)量有很大影響。如果余量過大，鉸刀負(fù)荷大，切削刃會很快變鈍，不易獲得光滑的加工表面，尺寸公差也不易保證。如果余量太小，無法去除前道工序留下的刀痕，自然不會提高孔的加工質(zhì)量。一般粗鉸余量為0.35~0.15mm，精鉸余量為0.15~0.05mm

為了避免切屑堆積的形成，鉸削通常以較低的切削速度進(jìn)行(用高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時V < 8m/min)。進(jìn)給量與加工的孔徑有關(guān)?？讖皆酱?，進(jìn)給量越大。高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時，進(jìn)給量通常為0.3 ~ 1 mm/r。

鉸孔時，必須使用合適的切削液進(jìn)行冷卻、潤滑和清洗，以防止切屑堆積的形成，并及時清除切屑。與磨削和鏜削相比，鉸削生產(chǎn)率高，容易保證孔的精度。但是鉸孔并不能修正孔軸線的位置誤差，孔的位置精度要靠前道工序來保證。鉸孔不應(yīng)用于加工階梯孔和盲孔。

鉸孔精度一般為IT9~IT7，表面粗糙度Ra一般為3.2 ~ 0.8 μ m，對于尺寸中等、精度要求高的孔(如IT7精密孔)，鉆孔-鉸孔-鉸孔技術(shù)是生產(chǎn)中常用的典型加工方案。

鉆孔

鏜孔是用刀具擴(kuò)大預(yù)制孔的一種加工方法。鉆孔可以在鏜床或車床上進(jìn)行。

鉆孔方法

鏜孔有三種不同的加工方法。

(1)工件旋轉(zhuǎn)，刀具做進(jìn)給運動。

其工藝特點是:被加工孔的軸線與工件的回轉(zhuǎn)軸線一致，孔的圓度主要取決于機床主軸的回轉(zhuǎn)精度，孔的軸向幾何誤差主要取決于刀具進(jìn)給方向相對于工件回轉(zhuǎn)軸線的位置精度。這種鏜孔方法適用于加工與外表面有同軸要求的孔。

工件旋轉(zhuǎn)和刀具進(jìn)給的鏜孔方法

(2)刀具旋轉(zhuǎn)，工件進(jìn)給。

鏜床主軸帶動鏜刀旋轉(zhuǎn)，工作臺帶動工件進(jìn)給。

(3)刀具旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行進(jìn)給運動。

采用這種鏜削方法，鏜桿的伸出長度發(fā)生變化，鏜桿的應(yīng)力和變形也隨之變化。靠近主軸箱的孔徑大，遠(yuǎn)離主軸箱的孔徑小，形成錐形孔。另外，隨著鏜桿懸臂長度的增加，主軸因自重引起的彎曲變形也會增加，被加工孔的軸線也會相應(yīng)彎曲。這種鏜孔方法只適合加工短孔。

刀具旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給的鏜削方法

1-鏜桿2-鏜刀3-工件4-工作臺5-主軸

高速精鏜孔(金剛石鏜孔)

與普通鏜孔相比，金剛石鏜孔的特點是背吃刀量小，切削速度快。可獲得較高的加工精度(IT7~IT6)和光滑的表面(Ra 0.4~0.05μm)。金剛石鏜孔最初是用金剛石鏜刀加工，現(xiàn)在廣泛使用硬質(zhì)合金、CBN和人造金剛石刀具。主要用于加工有色金屬工件，也可用于加工鑄鐵件和鋼件。

金剛石鏜削常用的切削參數(shù)如下:背切削預(yù)鏜為0.2 ~ 0.6mm；終鏜0.1mm進(jìn)給速度為0.01-0.14毫米/轉(zhuǎn)；加工鑄鐵時切削速度為100 ~ 250m/min；加工鋼筋時150 ~ 300米/分鐘；加工有色金屬時300 ~ 2000米/分鐘；

為了保證金剛石鏜孔能達(dá)到較高的加工精度和表面質(zhì)量，所用的機床(金剛石鏜床)必須具有較高的幾何精度和剛度。精密角接觸球軸承或靜壓滑動軸承通常用于支撐機床的主軸，高速旋轉(zhuǎn)部件必須精確平衡。另外，進(jìn)給機構(gòu)的運動必須非常平穩(wěn)，這樣才能保證工作臺能夠做出穩(wěn)定的低速進(jìn)給運動。

鏜孔加工質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)中精密孔的最終加工，如發(fā)動機氣缸孔、活塞銷孔、機床主軸箱主軸孔等。但需要注意的是，用金剛石鏜孔加工黑色金屬制品時，只能使用硬質(zhì)合金和CBN材質(zhì)的鏜刀，而不能使用金剛石材質(zhì)的鏜刀，因為金剛石中的碳原子與鐵元素有很大的親和力，刀具壽命短。

鏜刀

鏜刀可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。單刃鏜刀(如圖)的結(jié)構(gòu)和車刀類似，只有一個主切削刃。用單刃鏜刀鏜孔時，操作者通過調(diào)整鏜刀盤的位置來保證孔的尺寸。

單刃鉆孔工具

a)通孔單刃鏜刀b)盲孔單刃鏜刀

雙刃鏜刀有兩個對稱的切削刃，相當(dāng)于兩個對稱安裝的車刀同時參與切削；孔尺寸的精度取決于鏜刀本身的尺寸。圖中所示的浮動鏜刀是一種雙刃鏜刀。鏜刀刀片插入鏜桿的槽內(nèi)，其位置由作用在兩切削刃上的反作用力自動平衡，可消除鏜刀安裝誤差或鏜桿偏斜引起的誤差。但類似于鉸孔，只能保證尺寸精度，不能在鉸孔前修正孔軸線的位置誤差。

浮動鏜刀

鉆孔工藝特點及應(yīng)用范圍

與鏜削-鉸削-鉸削工藝相比，鏜削不受刀具尺寸的限制，鏜削具有很強的糾錯能力。通過多次走刀可以修正原有的孔軸線偏差誤差，并保持鉆孔和定位面的高位置精度。

與外圓鏜削相比，鏜削的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率不如外圓鏜削高，原因是刀桿系統(tǒng)剛性和變形差，散熱排屑條件差，工件和刀具熱變形大。

綜上所述，通過分析可以看出，鏜孔的加工范圍很廣，可以加工不同尺寸和精度等級的孔。對于直徑較大、尺寸和位置精度要求較高的孔和孔系，鏜孔幾乎是唯一的加工方法。鏜孔的加工精度為IT9~IT7。鏜孔可以在鏜床、車床、銑床等機床上進(jìn)行。它具有靈活性的優(yōu)點，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在大批量生產(chǎn)中，為了提高鏜孔效率，經(jīng)常使用鏜刀。

珩磨孔

珩磨原理和珩磨頭

珩磨是一種用帶研磨棒(油石)的珩磨頭拋光孔的方法。珩磨時，工件是固定的，珩磨頭由機床主軸帶動旋轉(zhuǎn)并做直線往復(fù)運動。珩磨時，研磨棒以一定的壓力作用于工件表面，從工件表面切下一層很薄的材料，其切削軌跡呈十字網(wǎng)狀。為了防止磨粒軌跡重復(fù)，珩磨頭每分鐘的轉(zhuǎn)速和珩磨頭每分鐘的往復(fù)行程數(shù)應(yīng)該是質(zhì)數(shù)。

珩磨原理

a)成形運動b)砂帶磨削軌跡的展開c)合成速度

珩磨軌跡的交角與珩磨頭的往復(fù)速度和圓周速度有關(guān)，角度影響珩磨的質(zhì)量和效率。為了排出破碎的磨粒和切屑，降低切削溫度，提高加工質(zhì)量，珩磨時應(yīng)使用足夠的切削液。

為了均勻地加工待加工孔的壁，砂棒的行程必須在孔的兩端超過超程量。為了保證珩磨余量均勻，減少主軸回轉(zhuǎn)誤差對加工精度的影響，珩磨頭與主軸之間多采用浮動連接。珩磨頭磨桿徑向伸縮調(diào)節(jié)有手動、氣動、液壓等結(jié)構(gòu)形式。

珩磨技術(shù)的特點及應(yīng)用范圍

①珩磨可獲得較高的尺寸精度和形狀精度，加工精度為IT7~IT6，孔的圓度和圓柱度誤差可控制在3 ~ 5μ m范圍內(nèi)，但珩磨不能提高被加工孔的位置精度。

②珩磨可以獲得較高的表面質(zhì)量，表面粗糙度Ra為0.2 ~ 0.025μ m，表面金屬的變質(zhì)缺陷層深度極小(2.5 ~ 25μ m)。

③與磨削速度相比，珩磨頭的圓周速度不高(Vc=16~60m/min)，但由于砂帶與工件的接觸面積較大，往復(fù)速度相對較高(Va=8~20m/min)，因此珩磨仍具有較高的生產(chǎn)率。

珩磨廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的發(fā)動機氣缸孔和各種液壓裝置中的精密孔的加工，可以加工深徑比大于10的深孔。但珩磨不適合加工塑性較大的有色金屬工件上的孔，也不能加工帶有鍵槽和花鍵孔的孔。

拉削

拉刀和拉刀

拉削是一種高生產(chǎn)率的精加工方法，它是在帶有專用拉刀的拉床上進(jìn)行的。拉床分為臥式拉床和立式拉床，臥式拉床最為常見。

拉削時，拉刀只做低速直線運動(主運動)。拉刀同時工作的齒數(shù)一般不應(yīng)少于3個，否則拉刀工作不穩(wěn)定，容易在工件表面產(chǎn)生環(huán)形波紋。為了避免拉削力過大而折斷拉刀，拉刀工作時，工作刀齒數(shù)一般不超過6~8個。

拉孔有三種不同的拉削方法，如下所示:

1)分層拉削

這種拉削方法的特點是拉刀逐層依次切除工件的加工余量。為了便于斷屑，刀齒上磨有十字形的分屑槽。根據(jù)分層拉削法設(shè)計的拉刀稱為普通拉刀。

分層拉削

a)拉削模式b)切削零件齒形c)切屑

2)整體拉削

這種拉削方法的特點是被加工表面的每一層金屬都被一組大小基本相同但相互交錯的刀齒(通常每組由2-3個刀齒組成)切斷。每個刀齒只切掉一層金屬的一部分。由整體拉削設(shè)計的拉刀稱為輪式拉刀。

3)綜合拉削

這種方法結(jié)合了分層拉削和塊拉削的優(yōu)點，塊拉削用于粗切削，分層拉削用于精切削。這不僅可以縮短拉刀長度，提高生產(chǎn)率，而且可以獲得較好的表面質(zhì)量。按綜合拉削法設(shè)計的拉刀稱為綜合拉刀。

拉孔工藝的特點及適用范圍

1)拉刀是一種多刃刀具，可以在一個拉削行程內(nèi)完成孔的粗加工、精加工和精加工，生產(chǎn)效率高。

2)拉削的精度主要取決于拉刀的精度。正常情況下，拉削精度可達(dá)IT9~IT7，表面粗糙度Ra可達(dá)6.3 ~ 1.6 μ m。

3)拉孔時，工件靠被加工的孔本身定位(拉刀的前導(dǎo)部分是工件的定位元件)，拉孔時很難保證孔與其他表面的相互位置精度；對于內(nèi)外圓面有同軸度要求的回轉(zhuǎn)體零件的加工，往往是先畫孔，再以孔為定位基準(zhǔn)加工其他面。

4)拉刀不僅能加工圓孔，還能加工成形孔和花鍵孔。

5)拉刀是定尺刀具，形狀復(fù)雜，價格高，不適合加工大孔。

大批量生產(chǎn)中常采用拉孔法在直徑為φ10~80mm，孔深不超過5倍直徑的中小型零件上加工通孔。

總結(jié)

鉆削特點:刀具剛性差，排屑困難，切削熱不易排出。

鉸孔特點:①切削刃不必從外圓向中心延伸，避免了橫刃及其硬氣的影響；②由于ap小，切割窄，容易去除；同時，排屑槽可以做得更小更淺，增加了刀具的剛性；③生產(chǎn)率高，導(dǎo)向性好，切割穩(wěn)定；④鉸孔加工質(zhì)量高于鉆孔加工質(zhì)量。

鉸孔特點:刀具剛性好，導(dǎo)向性好，鉸孔余量小，切削力小，Vc低，切削熱低，減少了工件的發(fā)熱和變形，可用于精加工。

另外，鉆孔、鉸孔、鉸孔只能保證孔本身的精度，不能保證孔間距離的尺寸精度。這時候可以用夾具或者鏜夾具來保證。