“没有金刚钻，别揽瓷器活”——孔加工工艺没那么简单

车工怕车杆，钳工怕钻孔

微细加工技术是各先进工业国家竞相发展的制造技术。

在微细加工领域，技术人员最头疼的问题莫过于：工件凹凸不平，钻孔直径过大，难以批量生产等问题。正如机加工行话所说：车工怕车杆，钳工怕钻孔。因此，可以说孔加工技能应用既广泛，又有难度。今天，小编特地为大家带来孔加工攻略！

难点：

工件内面凹凸不平

钻孔直径太大

想要大规模批量生产

什么是孔加工

金属切削加工中，孔加工占有一定比重，通常会遇到的有浅孔、深孔加工，以及当孔深度达到6、7倍径的加工和在钢、不锈钢、铸铁这些常用材料上的钻削加工，其中的深孔加工，是加工工艺中非常难的一道工序。孔加工5大要素：

1 孔径、孔深、公差、表面光洁度和孔的结构；

2 工件的结构特点，包括夹持的稳定性、悬伸量和回转性；

3 机床的功率、转速、冷却液系统和稳定性；

4 加工批量(10个孔或上百万个孔)；

5 加工成本

钻头作为孔加工中最为常见的刀具，被广泛应用于机械制造中，特别是对于冷却装置、发电设备的管板和蒸汽发生器等零件孔的加工等，应用面尤为广泛和重要。根据工件形状、材料、结构、功能等的不同，钻头可分为很多种类，例如高速钢钻头（麻花钻、群钻、扁钻）、整体硬质合金钻头、可转位浅孔钻、深孔钻、套料钻和可换头钻头等。

钻头的切削是在空间狭窄的孔中进行，切屑必须经钻头刃沟排出，因此切屑形状对钻头的切削性能影响很大。常见的切屑形状有片状屑、管状屑、针状屑、锥形螺旋屑、带状屑、扇形屑、粉状屑等。

钻削加工的关键--切屑控制

当切屑形状不适当时，将产生以下问题：

①细微切屑阻塞刃沟，影响钻孔精度，降低钻头寿命，甚至使钻头折断(如粉状屑、扇形屑等)；

②长切屑缠绕钻头，妨碍作业，引起钻头折损或阻碍切削液进入孔内(如螺旋屑、带状屑等)。

如何解决切屑形状不适当的问题：

①可分别或联合采用增大进给量、断续进给、修磨横刃、装断屑器等方法改善断屑和排屑效果，消除因切屑引起的问题。

②可使用专业的断屑钻头打孔。例如：在钻头的沟槽中增加设计的断屑刃将切屑打断成为更容易清除的碎屑。碎屑顺畅地沿着沟槽排除，不会发生在沟槽内堵塞的现象。因而新型断屑钻获得了比传统钻头流畅许多的切削效果。

同时短碎的铁屑使冷却液更容易流至钻尖，进一步改善了加工过程中的散热效果和切削性能。而且因为新增的断屑刃穿了钻头的整个沟槽，经过多次修磨之后依然能够保持其形状和功能。除上述功能改善外，值得一提的是该设计强化了钻体的刚性，显著地增加了单次修磨前钻孔的数量。

钻孔精度控制

孔的精度主要由孔径尺寸、位置精度、同轴度、圆度、表面粗糙度以及孔口毛刺等因素构成。

钻削加工时影响被加工孔精度的因素：

①钻头的装夹精度及切削条件，如刀夹、切削速度、进给量、切削液等；

②钻头尺寸及形状，如钻头长度、刃部形状、钻芯形状等；

③工件形状，如孔口侧面形状、孔口形状、厚度、装卡状态等。

那么如何进行精度的控制？以下可以作为参考：

扩孔:

扩孔是由加工中钻头的摆动引起的。刀夹的摆动对孔径和孔的定位精度影响很大，因此当刀夹磨损严重时应及时更换新刀夹。钻削小孔时，摆动的测量及调整均较困难，所以最好采用刃部与柄部同轴度较好的粗柄小刃径钻头。使用重磨钻头加工时，造成孔精度下降的原因多是因为后面形状不对称所致。控制刃高差可有效抑制孔的切扩量。

孔的圆度:

由于钻头的振动，钻出的孔型很容易呈多边形，孔壁上出现像来复线的纹路。常见的多边形孔多为三角形或五边形。产生三角形孔的原因是钻孔时钻头有两个回转中心，它们按每间隔600交换一次的频率振动，振动原因主要是切削抗力不平衡，当钻头转动一转后，由于加工的孔圆度不好，造成第二转切削时抗力不平衡，再次重复上次的振动，但振动相位有一定偏移，造成在孔壁上出现来复线纹路。当钻孔深度达到一定程度后，钻头刃带棱面与孔壁的摩擦增大，振动衰减，来复线消失，圆度变好。这种孔型从纵向剖面看孔口呈漏斗型。同样原因，切削中还可能出现五边形、七边形孔等。为消除该现象，除对夹头振动、切削刃高度差、后面及刃瓣形状不对称等因素进行控制外，还应采取提高钻头刚性、提高每转进给量、减小后角、修磨横刃等措施。

在斜面及曲面上钻孔:

钻头的吃刀面或钻透面为斜面、曲面或阶梯时，定位精度较差，由于此时钻头为径向单面吃刀，使刀具寿命降低。

为提高定位精度，可采取以下措施：

1.先钻中心孔；

2.用立铣刀铣孔座；

3.选用切入性好、刚性好的钻头；

4.降低进给速度。

毛刺的处理:

钻削加工中，在孔的入口及出口处会出现毛刺，尤其是在加工韧性大的材料及薄板时。其原因是当钻头快要钻透时，被加工材料出现塑性变形，这时本应由钻头靠近外缘部分刃口切削的三角形部分受轴向切削力作用后变形向外侧弯曲，并在钻头外缘倒角和刃带棱面的作用下进一步卷曲，形成卷边或毛边。

钻孔技术难点—深孔加工

深孔加工是加工工艺中非常难的一道工序，并已成为许多制造商在优化加工工艺的瓶颈，因此，今天重点讲一下深孔加工。在机械制造业中，一般将孔深超过孔径10倍的圆柱孔称为深孔。深孔按孔深与孔径之比（L/D）的大小通常可分为一般深孔、中等深孔及特殊深孔三种。

（1）L/D=10～20，属于一般深孔。常在钻床或车床上用接长麻花钻加工。

（2）L/D=20～30，属于中等深孔。常在车床上加工。

（3）L/D=30～100，属于特殊深孔。必须使用深孔钻在深孔钻床或专用设备上加工。

深孔加工难点：

（1）不能直接观察到切削情况。仅凭声音、看切屑、观察机床负荷、油压等参数来判断排屑与钻头磨损情况。

（2）切削热不易传出。

（3）排屑较困难，如遇切屑阻塞则会引起钻头损坏。

（4）因钻杆长、刚性差、易振动，会导致孔轴线易偏斜，影响到加工精度及生产效率。

深孔加工是一项加工难度较大、加工成本较高、对刀具要求较高的孔加工技术。而排屑不良是小径深孔加工时常见问题。那么，如何实现高效率深孔加工、小径加工，又保证刀具的长寿命呢？

根据加工材料选择铰刀材料，可采用硬质合金铰刀或涂层铰刀；严格控制刃磨切削用量，避免烧伤；经常根据加工材料正确选择切削液；经常清除切屑槽内的切屑，用足够压力的切削液，经过精磨或研磨达到要求。

医疗设备应用案例

手术针能细到什么程度——直径0.03mm，长0.8mm。手术针上的缝合线更是细到肉眼难以看到，直径仅有0.012mm。

↓↓显微外科用手术针与芝麻对比↓↓

这种0.03mm的极细手术针应用于临床，给再生移植手术领域带来了革命性变化，使此前难以完成的手术，如0.5mm以下的血管、淋巴管及神经的缝合手术得以实现，在婴儿断指再生手术中也取得了巨大成果。

直径0.03mm手术针的开发工作困难重重。手术针所用的材料是特种不锈钢，在整个制作流程中，需要对不锈钢材进行拉伸、切割，将顶端削尖、弯曲、研磨锋利等一系列加工。但是手术针如此细小，虽然使用的是金属材料，却要制作得像棉花的纤维一般轻如游丝。整个加工过程要求技术娴熟的员工在显微镜下手工完成。

品牌推荐——TELA

Theo Lauffer于1963年成立了TELA，并制造了第一批硬质合金精密刀具。

他很早就意识到对切削工具的需求正在增长。诸如商用车在内的汽车工业的应用领域，机器和工厂的建设都已开放-无论在何处进行机械加工，都需要使用TELA精密工具。

当时是战后德国经济奇迹的时代，德国使其跻身工业和出口国的前列。这段时间使Theo Lauffer超越了自己的期望，并保持了愿景的成功。不断努力，在刀具寿命和切削数据，稳定的切削刃和磨损检测等方面提高了工艺可靠性。随着工具修复服务的推出，TELA随后发展成为一站式解决方案提供商。

数十年后，TELA继续在市场上成功运作，并已发展成为在钻孔，counter孔，铰孔，铣削，镗孔和主轴领域使用创新工具的优质制造商。

精密工具解决方案

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高精度多刃

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由于成本原因，碳化钨刀具主要用于小批量的精加工和较大直径的刀具，因为它们可以多次研磨和重新装备。由于可以将它们制造成几乎无限多种形状，因此您在工件上可以获得无台阶的表面。切割的材料范围从铸铁到铝和钢

配备可转位刀片的TELA Precision工具

TELA的可转位刀片工具专为您的特殊特殊解决方案而设计。该设计基于您家中现有的可转位刀片。我们使用刀片作为切削材料，以达到最佳效果。无论制造商是什么，我们都为工具配备标准的ISO切削刃或特殊的几何形状。对于特殊的加工过程，我们还使用TELA自己的特殊面板。有许多不同的变体和选项，可以在公差严格的孔中对切削刃进行微调。

金刚石涂层精密工具

PCD切削材料的绝对加工可靠性以及机械技术的进一步发展为有色金属和复合材料的加工提供了越来越多的可能应用。

高精度多刃摩擦工具

从Ø5,000mm到Ø205,599mm

我们的标准铰刀程序除其他外，还包括。焊接的单体铰刀，模块化铰孔头，切割环系统和可调式安装系统。这些是固定或可调版本。另外，大量的切削材料，切削几何形状和涂层变型导致了广泛的可能用途。

特殊的尺寸和多级铰孔系统，由于采用了单声道结构和特殊的导向选项，可确保在短时间内获得最佳的钻孔质量。