孔加工的幾種方法與技術難點

孔是箱體、支架、套筒、環、盤類零件的重要曲麵，也是機（jī）械加（jiā）工中經常遇到的曲麵。在加工（gōng）精度和表麵（miàn）粗糙度要求（qiú）相同的情況下，加工孔比加工圓柱麵困難，生產率低（dī），成本高。

生產率低、成本高（gāo）的原因是:孔（kǒng）加工所用刀具的尺寸受到被加工孔尺寸的（de）限製，所以剛性差，容易產生彎曲變（biàn）形和振動；用定尺刀具加工（gōng）孔時，孔（kǒng）的加工尺寸往（wǎng）往直接取決於刀具的（de）相應（yīng）尺（chǐ）寸，刀具的製造誤差和磨損將直接影響孔的加工精度。加（jiā）工孔時，切削區域在工件內部，排屑（xiè）散熱條件差，加工精度和表麵（miàn）質（zhì）量不易控製。

孔的加工方（fāng）法包括鑽、鉸（jiǎo）、鉸（jiǎo）、鏜、拉、磨和精加工。下麵詳細介（jiè）紹幾（jǐ）種解決孔（kǒng）加工問題（tí）的孔加工技術（shù）。

鑽孔和鉸孔

鑽子

鑽孔是在固體材料上加工孔的第一道工序，鑽孔直徑一般（bān）小於80mm。鑽孔有兩（liǎng）種方式（shì）:一種（zhǒng）是旋轉鑽頭；另一個是工件（jiàn）旋轉。

以上兩種鑽孔方法產生的（de）誤（wù）差是不同的。在鑽頭旋（xuán）轉的鑽（zuàn）孔方法（fǎ）中，當由於切削刃不對稱和鑽頭（tóu）剛性（xìng）不（bú）足而使鑽頭偏斜時，被加工孔的中心線會歪斜或不直，但孔徑基本保（bǎo）持不變。相反，當工件旋轉時，鑽頭的偏差會引起孔徑的變化，而孔的中心線仍然是直的。

兩種鑽孔方（fāng）法

a)鑽（zuàn）頭旋轉b)工件旋轉

常用的鑽孔工（gōng）具有:麻（má）花鑽（zuàn）、中心鑽（zuàn）、深孔鑽等。其中最常用的是麻花鑽，其直徑規格（gé）為φ 0.1~80mm一個標準麻花（huā）鑽的結構，其手柄是鑽頭的夾緊部分，用來傳遞扭矩；鑽柄有兩種（zhǒng）:直柄和錐柄。前（qián）者用於小直徑鑽頭，後者（zhě）用於大（dà）直徑（jìng）鑽頭。

標準麻花鑽（zuàn）的結構

a)錐柄b)直柄

由（yóu）於結（jié）構限製，鑽頭的抗彎剛度和抗扭剛度較低（dī），對中不良導致鑽孔精度較低，隻能達到IT13 ~ IT11。表麵粗糙度也較大，Ra一般為50 ~ 12.5微米（mǐ）；而鑽孔的金屬去除率高，切（qiē）削效率高。

鑽孔主要用於加工質量要（yào）求不高的孔，如螺栓孔、螺紋底孔、油孔等（děng）。對於加工（gōng）精度和表麵質量要求較（jiào）高的孔，在後續加工中要（yào）進行鉸孔、擴孔、鏜孔或研（yán）磨。

令（lìng）

擴孔鑽用於進一步加工鑽孔、鑄造或鍛造的孔，以擴大孔徑和提高孔的（de）加工（gōng）質量。鉸孔可以作為精孔前的預處理（lǐ），也可以作為要求不高的孔的最終加（jiā）工。

令

擴孔鑽類似於麻花鑽，但它有更（gèng）多的齒，沒有十字刀片。

擴（kuò）孔

與鑽孔相（xiàng）比，擴（kuò）孔（kǒng）具有以下特點:

(1)鉸刀齒數多(3~8齒)，導（dǎo）向性好，切削（xuē）穩定；

(2)鉸刀沒有十（shí）字刃，切削條件好；

(3)加工餘量（liàng）小，切屑槽（cáo）可以做得淺一（yī）些，鑽芯可以做得粗（cū）一些，刀體具有較好（hǎo）的強度和剛度。

鉸孔精度一般為IT11~IT10，表麵粗糙度Ra為12.5 ~ 6.3 μ m，鉸孔常用（yòng）於加工直徑小於30mm的孔。鑽大直徑(D≥30mm)的孔時，常（cháng）采用小鑽頭(直徑為孔徑的0.5~0.7倍)預鑽，然後用相應尺寸的鉸（jiǎo）刀擴孔，可提高孔的加工質量和生產效率。

鉸（jiǎo）孔除了加（jiā）工圓柱孔外，還可以用各種異形鉸刀（dāo）(也叫（jiào）沉孔)加（jiā）工各種沉孔和沉孔端麵。锪孔鑽的前端通常設有導（dǎo）向柱，由加工孔導向。

反鑽

令

鉸孔是孔的精加工方法之一，在生產中應用廣（guǎng）泛。對於較（jiào）小的（de）孔，與（yǔ）內圓磨削和精鏜相比，鉸孔（kǒng）是一種經濟實用的加工方法。

鑽孔器

鉸刀一（yī）般分為手動（dòng）鉸刀和機用鉸（jiǎo）刀。手（shǒu）動（dòng）鉸刀的手柄是直的，工作部（bù）分長，導（dǎo）向效果好。手鉸（jiǎo）刀分為整體式(圖A)和外（wài）徑可調的（de）代數式(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（jiǎo）刀不（bú）僅可以（yǐ）加工圓孔（kǒng），還可以用錐（zhuī）形鉸刀（dāo）加工錐孔(圖E)。

鑽孔器

擴孔技術及其（qí）應用

鉸削餘（yú）量對（duì）鉸削質量有很大影響。如果（guǒ）餘（yú）量過大，鉸（jiǎo）刀負荷（hé）大，切削刃會很快（kuài）變鈍，不易獲得光滑的加工表麵，尺寸（cùn）公差也（yě）不易保證。如果餘量太小（xiǎo），無法去除前（qián）道工序（xù）留下的刀痕（hén），自然不（bú）會提高（gāo）孔的加工質量。一般粗鉸餘量為0.35~0.15mm，精鉸餘量為0.15~0.05mm

為了避免切屑堆積的形成，鉸（jiǎo）削通常以較（jiào）低的（de）切削速度進行(用高速鋼鉸刀加工（gōng）鋼（gāng）和鑄鐵時V < 8m/min)。進給量與加工的孔徑有關。孔徑越大，進給量越大（dà）。高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時，進給量通常為0.3 ~ 1 mm/r。

鉸孔時，必須使用合適的切削液（yè）進行（háng）冷卻、潤滑和（hé）清洗（xǐ），以防（fáng）止切（qiē）屑堆（duī）積的形成，並及（jí）時清除切屑。與磨削和鏜削相比，鉸削生產率高，容易保證孔的精度。但是鉸孔並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。鉸孔不應用於加工（gōng）階梯孔和盲孔。

鉸（jiǎo）孔（kǒng）精度一般為IT9~IT7，表麵粗糙（cāo）度（dù）Ra一般為3.2 ~ 0.8 μ m，對於尺寸中等、精度要求高的孔(如IT7精密孔)，鑽孔-鉸孔-鉸孔技術是生產中常用的（de）典型加工（gōng）方案。

鑽孔

鏜孔是用刀具擴大預製孔的一種加工方法（fǎ）。鑽孔可以在鏜床或車（chē）床上進行。

鑽孔方法

鏜孔有三（sān）種（zhǒng）不同的加工方法。

(1)工件旋轉（zhuǎn），刀具做進給運動。

其工藝特點是:被加工孔的軸線與工件的（de）回轉軸（zhóu）線一致，孔的圓度主要取決於機床主軸的回轉精度，孔的軸向幾何誤差主要取決於刀具進（jìn）給方向相對於工件（jiàn）回（huí）轉軸線的位置精度。這種鏜孔方（fāng）法適用於加工與外表麵有同（tóng）軸要求的孔。

工件旋轉和刀具進給（gěi）的鏜孔方法

(2)刀具旋轉，工件進給（gěi）。

鏜床主軸帶動（dòng）鏜刀（dāo）旋轉，工作台帶動工件進（jìn）給。

(3)刀具旋轉並進行進給運動。

采用這種鏜削方法，鏜杆的伸出長度發生變化，鏜杆的應力和變形也隨之（zhī）變（biàn）化。靠近主軸（zhóu）箱的孔徑大，遠離主軸箱的孔徑（jìng）小（xiǎo），形成錐形孔。另外，隨著鏜杆懸臂長度的增加，主軸因自重引起的彎曲（qǔ）變形也會增加，被（bèi）加工孔的軸線也（yě）會相應彎曲。這種鏜孔方法隻適合加工短孔。

刀具旋轉和進給的鏜削方（fāng）法

1-鏜杆2-鏜刀3-工件4-工作台5-主軸（zhóu）

高速精（jīng）鏜孔(金剛石鏜孔)

與普（pǔ）通鏜孔相比，金剛石鏜孔的特點是背（bèi）吃刀量小，切（qiē）削速度快。可獲得較高的加工精度(IT7~IT6)和光滑的表（biǎo）麵（miàn）(Ra 0.4~0.05μm)。金剛石鏜孔最初是用金剛石鏜刀加工，現在廣泛（fàn）使用硬質合金、CBN和人造金剛石刀具。主要用於加工有色金屬工（gōng）件，也可（kě）用於加工（gōng）鑄鐵件和鋼件。

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

為了保證金剛石鏜孔能達（dá）到較高的加工精度（dù）和表麵質量，所用的機床（chuáng）(金剛石鏜床)必須具有較高的幾何精度和剛度。精密角（jiǎo）接（jiē）觸球軸承或靜壓滑動軸承通常用（yòng）於（yú）支撐機床的主軸，高速旋轉部件必須精確平衡。另（lìng）外，進給機構的運動必須非常平穩，這樣才能保證（zhèng）工作台能夠做出穩定的低速進給運動。

鏜（táng）孔加工質量好，生（shēng）產效率高，廣泛應用於大批量生產中精密孔的最終加工，如發動機氣缸孔、活塞銷孔、機床（chuáng）主軸箱主軸孔等。但（dàn）需要注意的是，用金剛（gāng）石鏜孔加工（gōng）黑色金屬製品時，隻能使（shǐ）用硬質（zhì）合金和CBN材質的（de）鏜刀（dāo），而不能使用金剛石材質的鏜刀，因（yīn）為金剛石中的碳原子（zǐ）與鐵元素有很大的親和力（lì），刀具壽命短。

鏜刀

鏜刀可分為（wéi）單刃鏜刀（dāo）和雙刃鏜（táng）刀。單刃鏜刀(如圖)的結構和（hé）車刀類似，隻有（yǒu）一個主切削刃。用單刃鏜刀鏜孔時，操作者通過（guò）調整鏜刀盤的位置來保證孔的尺寸。

單刃鑽孔工具（jù）

a)通孔單刃鏜刀b)盲孔單（dān）刃鏜刀

雙刃鏜刀有兩個對稱的切削刃，相當於兩個對稱安（ān）裝的車（chē）刀同時參與切削；孔尺（chǐ）寸的精度取決（jué）於鏜刀本身的（de）尺（chǐ）寸。圖中所（suǒ）示的浮（fú）動鏜刀是一種雙刃鏜刀。鏜刀刀片插入鏜杆的槽內，其位置由作用在兩切削刃上的（de）反作用力自動平衡，可消除（chú）鏜刀安裝誤差或鏜（táng）杆偏（piān）斜引起的誤（wù）差（chà）。但類（lèi）似（sì）於鉸（jiǎo）孔，隻能保證（zhèng）尺寸精度，不能在鉸孔前修正孔軸線的位（wèi）置誤差（chà）。

浮動鏜（táng）刀（dāo）

鑽孔工藝（yì）特（tè）點及（jí）應用範圍

與鏜削-鉸削-鉸削工（gōng）藝相比，鏜削不受刀具尺寸的限製，鏜削具有很強的糾錯能力。通過多次（cì）走刀（dāo）可以修正原有的孔軸線偏差誤差，並保持鑽孔（kǒng）和定位麵的（de）高位置精度。

與外圓鏜削相比（bǐ），鏜（táng）削的加工質量（liàng）和生產效率不如外圓鏜削高，原因是刀杆係統剛性（xìng）和變形差，散熱排（pái）屑條件差，工件（jiàn）和刀具熱變形大。

綜上所述，通過分析可以看出，鏜孔的加工範（fàn）圍（wéi）很廣，可以加（jiā）工（gōng）不同尺寸和精度等級的孔。對於直徑（jìng）較大、尺寸（cùn）和位置精度要求較高的孔和孔係，鏜孔幾（jǐ）乎是唯一的加工方法。鏜（táng）孔的加工精度為IT9~IT7。鏜孔可以在鏜床、車床、銑床等機（jī）床上進行（háng）。它（tā）具有靈活性的優點，在生產中應用廣泛。在大批量生產中，為了提高鏜孔效率，經（jīng）常使用鏜（táng）刀。

珩磨孔（kǒng）

珩（héng）磨原理和珩磨頭

珩磨是一種用帶（dài）研磨（mó）棒(油石)的珩磨頭拋（pāo）光孔（kǒng）的方法。珩磨時，工件是固定的，珩磨頭由機床主軸帶動旋轉並做直線往複運動。珩磨時（shí），研磨棒以一定的壓力（lì）作用於工件表麵，從工件表麵切下一層很薄的材料，其切削軌跡呈（chéng）十字網狀。為了防止磨粒軌跡重複（fù），珩磨頭每分鍾的轉速和珩磨（mó）頭每分鍾的往複行（háng）程（chéng）數應該是質數。

珩磨原理

a)成形運動（dòng）b)砂帶磨削軌跡的展開c)合成速度

珩磨（mó）軌跡的交角與珩磨頭的（de）往複（fù）速度和圓周速度有關，角度（dù）影響珩磨的質量和效率。為了排出破碎的磨粒和切屑，降低切削溫度，提高加工質量，珩磨時（shí）應使用足夠的切削液。

為了均勻地加工待加工孔的（de）壁，砂棒的行程必須在孔的兩（liǎng）端超過超程量。為了保證珩磨（mó）餘量均勻（yún），減少（shǎo）主軸回轉誤差對（duì）加工精（jīng）度（dù）的（de）影響，珩磨（mó）頭與主軸之間（jiān）多采用浮動連接（jiē）。珩磨頭磨杆徑向伸縮調節有手（shǒu）動、氣動（dòng）、液壓等結構形式。

珩磨技術（shù）的特點及應用範（fàn）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（zhù）度（dù）誤差可控製在3 ~ 5μ m範圍內，但珩磨不能提高被加（jiā）工孔的位置精度。

②珩磨（mó）可以獲得（dé）較高的表麵質量，表麵粗糙度Ra為0.2 ~ 0.025μ m，表麵金屬的變質缺陷層深度極小（xiǎo）(2.5 ~ 25μ m)。

③與磨削速度相比，珩磨頭的圓周（zhōu）速度不高(Vc=16~60m/min)，但由於砂帶（dài）與工件的接觸麵積較大（dà），往複速（sù）度相對較高(Va=8~20m/min)，因（yīn）此珩磨仍具有較高的生產率。

珩磨廣泛應用於大批量生產的發動（dòng）機氣缸孔和各種液壓裝置中的精密孔的加工，可以加工深徑比大於10的深孔。但珩磨不適合加工塑性較大的有色金（jīn）屬工（gōng）件上的孔，也不（bú）能加工（gōng）帶有鍵槽和花鍵孔的孔。

拉削

拉刀（dāo）和拉刀

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

拉（lā）削時，拉刀（dāo）隻做低（dī）速直線運動(主運（yùn）動)。拉刀（dāo）同時（shí）工作的齒數一般不應少於3個（gè），否則拉刀工作（zuò）不穩定，容易在工件表麵產生（shēng）環形波紋。為了避免（miǎn）拉削（xuē）力過（guò）大而折斷拉刀，拉刀工作時，工作刀齒數一（yī）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（zhǒng）拉削方法的特點（diǎn）是拉刀逐層依次切除工件（jiàn）的（de）加工餘量。為（wéi）了便於斷屑，刀齒上磨有十（shí）字形的分屑（xiè）槽。根據（jù）分層拉削（xuē）法設計（jì）的拉刀稱為普通拉刀（dāo）。

分層拉（lā）削

a)拉削模式b)切削零（líng）件齒形c)切屑

2)整體拉（lā）削

這種拉削方法的（de）特點是被加工表麵的（de）每一（yī）層金屬都被一組大（dà）小基本相同但相互交錯的刀齒(通常每組由2-3個刀齒組（zǔ）成)切斷。每個刀（dāo）齒（chǐ）隻切掉一層金屬的一部分。由整體拉削設計的拉刀稱為輪（lún）式（shì）拉刀。

3)綜合拉削

這種方法結合了分層拉削和（hé）塊拉削的優點，塊拉削用於粗切削，分層拉（lā）削用於（yú）精切削。這不僅可以（yǐ）縮短拉刀長度，提高生產率，而且可以獲得較好的表麵質量。按綜合拉（lā）削法設計的拉刀稱為綜合（hé）拉刀。

拉孔工藝的（de）特點及適用範圍

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

2)拉削的精度主（zhǔ）要取決於拉刀的精度（dù）。正常情況下，拉削精度可（kě）達IT9~IT7，表麵粗糙度Ra可（kě）達6.3 ~ 1.6 μ m。

3)拉孔時，工件靠被（bèi）加工的孔本身定位(拉刀的前導部分是工（gōng）件（jiàn）的定位元件)，拉孔時很（hěn）難保證（zhèng）孔與其他表麵的相互位置精度；對於內外圓（yuán）麵有同軸度要求（qiú）的回（huí）轉體零件的加（jiā）工，往往是先畫孔，再以孔為定位基（jī）準加工其他麵。

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，形狀複雜，價格（gé）高，不適合加工大（dà）孔。

大批（pī）量（liàng）生產中常采（cǎi）用拉（lā）孔法在直徑為φ10~80mm，孔（kǒng）深不超過5倍（bèi）直徑的中小型零件上加工通孔。

總結

鑽削特（tè）點:刀具剛（gāng）性差，排屑（xiè）困難，切削熱（rè）不易排出。

鉸孔特（tè）點:①切削刃不必從外圓向中（zhōng）心延伸，避免（miǎn）了橫刃及其硬氣的影響；②由於ap小，切割窄，容易去除；同時，排屑槽可以做得更小更淺，增（zēng）加了刀（dāo）具的剛性；③生產率高，導向性好，切割（gē）穩定；④鉸（jiǎo）孔加工質量高於鑽孔加工（gōng）質量（liàng）。

鉸孔特點:刀具剛性（xìng）好，導向性好，鉸（jiǎo）孔餘（yú）量小，切削力小，Vc低，切削（xuē）熱低，減少了工件的發熱和變形（xíng），可（kě）用於（yú）精加（jiā）工。

另外，鑽孔、鉸孔、鉸（jiǎo）孔隻（zhī）能（néng）保證孔本身的精度，不能保證孔間距離的（de）尺寸（cùn）精度。這時候可以用夾具或者鏜夾具來保（bǎo）證。