孔是箱體、支架、套筒、環(huán)、盤類零件的重要曲面，也是機(jī)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(shí)，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(shí)，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(gè)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(shí)，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(shí)，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(gè)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(diǎn):

(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(qiáng)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(shí)，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(shí)用的加工方法。

鉆孔器

鉸刀一般分為手動鉸刀和機(jī)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(jī)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(shí)V < 8m/min)。進(jìn)給量與加工的孔徑有關(guān)?？讖皆酱螅M(jìn)給量越大。高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時(shí)，進(jìn)給量通常為0.3 ~ 1 mm/r。

鉸孔時(shí)，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(shí)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(yùn)動。

其工藝特點(diǎn)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(jī)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(yùn)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(diǎn)是背吃刀量小，切削速度快?？色@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(shí)切削速度為100 ~ 250m/min；加工鋼筋時(shí)150 ~ 300米/分鐘；加工有色金屬時(shí)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(jī)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(jī)床的主軸，高速旋轉(zhuǎn)部件必須精確平衡。另外，進(jìn)給機(jī)構(gòu)的運(yùn)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(yùn)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(jī)氣缸孔、活塞銷孔、機(jī)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(shí)，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?yàn)榻饎偸械奶荚优c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(gè)主切削刃。用單刃鏜刀鏜孔時(shí)，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(gè)對稱的切削刃，相當(dāng)于兩個(gè)對稱安裝的車刀同時(shí)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(diǎn)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(qiáng)的糾錯(cuò)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(jī)床上進(jìn)行。它具有靈活性的優(yōu)點(diǎn)，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(shí)，工件是固定的，珩磨頭由機(jī)床主軸帶動旋轉(zhuǎn)并做直線往復(fù)運(yùn)動。珩磨時(shí)，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(yùn)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(shí)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(diǎn)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(jī)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(shí)，拉刀只做低速直線運(yùn)動(主運(yùn)動)。拉刀同時(shí)工作的齒數(shù)一般不應(yīng)少于3個(gè)，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(shí)，工作刀齒數(shù)一般不超過6~8個(gè)。

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(diǎn)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(jì)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(diǎn)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(cuò)的刀齒(通常每組由2-3個(gè)刀齒組成)切斷。每個(gè)刀齒只切掉一層金屬的一部分。由整體拉削設(shè)計(jì)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(diǎn)，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(jì)的拉刀稱為綜合拉刀。

拉孔工藝的特點(diǎn)及適用范圍

1)拉刀是一種多刃刀具，可以在一個(gè)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(shí)，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(shí)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(jià)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(diǎn):刀具剛性差，排屑困難，切削熱不易排出。

鉸孔特點(diǎn):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(shí)，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(diǎn):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(shí)候可以用夾具或者鏜夾具來保證。