一文搞懂鉆孔、鉸孔、鏜孔、拉孔...機(jī)械人必讀！

 與外圓表面加工相比，孔加工的條件要差得多，加工孔要比加工外圓困難。這是因?yàn)椋?br />
1）孔加工所用刀具的尺寸受被加工孔尺寸的限制，剛性差，容易產(chǎn)生彎曲變形和振動(dòng)；

2）用定尺寸刀具加工孔時(shí)，孔加工的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；

3）加工孔時(shí)，切削區(qū)在工件內(nèi)部，排屑及散熱條件差，加工精度和表面質(zhì)量都不易控制。



一、鉆孔與擴(kuò)孔

1. 鉆孔 

鉆孔是在實(shí)心材料上加工孔的第一道工序，鉆孔直徑一般小于 80mm 。鉆孔加工有兩種方式：一種是鉆頭旋轉(zhuǎn)；另一種是工件旋轉(zhuǎn)。上述兩種鉆孔方式產(chǎn)生的誤差是不相同的，在鉆頭旋轉(zhuǎn)的鉆孔方式中，由于切削刃不對(duì)稱和鉆頭剛性不足而使鉆頭引偏時(shí)，被加工孔的中心線會(huì)發(fā)生偏斜或不直，但孔徑基本不變；而在工件旋轉(zhuǎn)的鉆孔方式中則相反，鉆頭引偏會(huì)引起孔徑變化，而孔中心線仍然是直的。



常用的鉆孔刀具有：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 Φ0.1-80mm。

由于構(gòu)造上的限制，鉆頭的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度均較低，加之定心性不好，鉆孔加工的精度較低，一般只能達(dá)到 IT13～I(xiàn)T11；表面粗糙度也較大， Ra 一般為 50~12.5μm；但鉆孔的金屬切除率大，切削效率高。鉆孔主要用于加工質(zhì)量要求不高的孔，例如螺栓孔、螺紋底孔、油孔等。對(duì)于加工精度和表面質(zhì)量要求較高的孔，則應(yīng)在后續(xù)加工中通過(guò)擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔或磨孔來(lái)達(dá)到。

2. 擴(kuò)孔

擴(kuò)孔是用擴(kuò)孔鉆對(duì)已經(jīng)鉆出、鑄出或鍛出的孔作進(jìn)一步加工，以擴(kuò)大孔徑并提高孔的加工質(zhì)量，擴(kuò)孔加工既可以作為精加工孔前的預(yù)加工，也可以作為要求不高的孔的最終加工。擴(kuò)孔鉆與麻花鉆相似，但刀齒數(shù)較多，沒(méi)有橫刃。

與鉆孔相比，擴(kuò)孔具有下列特點(diǎn)：（1）擴(kuò)孔鉆齒數(shù)多（3~8個(gè)齒）、導(dǎo)向性好，切削比較穩(wěn)定；（2）擴(kuò)孔鉆沒(méi)有橫刃，切削條件好；（3）加工余量較小，容屑槽可以做得淺些，鉆芯可以做得粗些，刀體強(qiáng)度和剛性較好。擴(kuò)孔加工的精度一般為 IT11~IT10 級(jí)，表面粗糙度Ra為12.5~6.3μm。擴(kuò)孔常用于加工直徑小于 的孔。在鉆直徑較大的孔時(shí)（D ≥30mm ），常先用小鉆頭（直徑為孔徑的 0.5~0.7 倍）預(yù)鉆孔，然后再用相應(yīng)尺寸的擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔，這樣可以提高孔的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

擴(kuò)孔除了可以加工圓柱孔之外，還可以用各種特殊形狀的擴(kuò)孔鉆（亦稱锪鉆）來(lái)加工各種沉頭座孔和锪平端面示。锪鉆的前端常帶有導(dǎo)向柱，用已加工孔導(dǎo)向。



二、鉸孔

鉸孔是孔的精加工方法之一，在生產(chǎn)中應(yīng)用很廣。對(duì)于較小的孔，相對(duì)于內(nèi)圓磨削及精鏜而言，鉸孔是一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的加工方法。

1. 鉸刀

鉸刀一般分為手用鉸刀及機(jī)用鉸刀兩種。手用鉸刀柄部為直柄，工作部分較長(zhǎng)，導(dǎo)向作用較好，手用鉸刀有整體式和外徑可調(diào)整式兩種結(jié)構(gòu)。機(jī)用鉸刀有帶柄的和套式的兩種結(jié)構(gòu)。鉸刀不僅可加工圓形孔，也可用錐度鉸刀加工錐孔。

2. 鉸孔工藝及其應(yīng)用

鉸孔余量對(duì)鉸孔質(zhì)量的影響很大，余量太大，鉸刀的負(fù)荷大，切削刃很快被磨鈍，不易獲得光潔的加工表面，尺寸公差也不易保證；余量太小，不能去掉上工序留下的刀痕，自然也就沒(méi)有改善孔加工質(zhì)量的作用。一般粗鉸余量取為0.35~0.15mm，精鉸取為 01.5~0.05mm。

為避免產(chǎn)生積屑瘤，鉸孔通常采用較低的切削速度（高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時(shí)，v ＜8m/min）進(jìn)行加工。進(jìn)給量的取值與被加工孔徑有關(guān)，孔徑越大，進(jìn)給量取值越大，高速鋼鉸刀加工鋼和鑄鐵時(shí)進(jìn)給量常取為 0.3~1mm/r。

鉸孔時(shí)必須用適當(dāng)?shù)那邢饕哼M(jìn)行冷卻、潤(rùn)滑和清洗，以防止產(chǎn)生積屑瘤并及時(shí)清除切屑。與磨孔和鏜孔相比，鉸孔生產(chǎn)率高，容易保證孔的精度；但鉸孔不能校正孔軸線的位置誤差，孔的位置精度應(yīng)由前工序保證。鉸孔不宜加工階梯孔和盲孔。

鉸孔尺寸精度一般為 IT9～I(xiàn)T7級(jí)，表面粗糙度Ra一般為 3.2~0.8 μm。對(duì)于中等尺寸、精度要求較高的孔（例如IT7級(jí)精度孔），鉆—擴(kuò)—鉸工藝是生產(chǎn)中常用的典型加工方案。

三、鏜孔

鏜孔是在預(yù)制孔上用切削刀具使之?dāng)U大的一種加工方法，鏜孔工作既可以在鏜床上進(jìn)行，也可以在車(chē)床上進(jìn)行。

1. 鏜孔方式

鏜孔有三種不同的加工方式。

（1）工件旋轉(zhuǎn)，刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 在車(chē)床上鏜孔大都屬于這種鏜孔方式。工藝特點(diǎn)是：加工后孔的軸心線與工件的回轉(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，孔的軸向幾何形狀誤差主要取決于刀具進(jìn)給方向相對(duì)于工件回轉(zhuǎn)軸線的位置精度。這種鏜孔方式適于加工與外圓表面有同軸度要求的孔。



（2）刀具旋轉(zhuǎn)，工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 鏜床主軸帶動(dòng)鏜刀旋轉(zhuǎn)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

(3) 刀具旋轉(zhuǎn)并作進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 采用這種鏜孔方式鏜孔，鏜桿的懸伸長(zhǎng)度是變化的，鏜桿的受力 變形也是變化的，靠近主軸箱處的孔徑大，遠(yuǎn)離主軸箱處的孔徑小，形成錐孔。此外，鏜桿懸伸長(zhǎng)度增大，主軸因自重引起的彎曲變形也增大，被加工孔軸線將產(chǎn)生相應(yīng)的彎曲。這種鏜孔方式只適于加工較短的孔。

2. 金剛鏜

與一般鏜孔相比，金剛鏜的特點(diǎn)是背吃刀量小，進(jìn)給量小，切削速度高，它可以獲得很高的加工精度（IT7～I(xiàn)T6）和很光潔的表面（Ra為 0.4~0.05 μm）。金剛鏜最初用金剛石鏜刀加工，現(xiàn)在普遍采用硬質(zhì)合金、CBN和人造金剛石刀具加工。主要用于加工有色金屬工件，也可用于加工鑄鐵件和鋼件。

金剛鏜常用的切削用量為：背吃刀量預(yù)鏜為 0.2~0.6mm，終鏜為0.1mm ；進(jìn)給量為 0.01~0.14mm/r ；切削速度加工鑄鐵時(shí)為100~250m/min ，加工鋼時(shí)為150~300m/min ，加工有色金屬時(shí)為 300~2000m/min。

為了保證金剛鏜能達(dá)到較高的加工精度和表面質(zhì)量，所用機(jī)床（金剛鏜床）須具有較高的幾何精度和剛度，機(jī)床主軸支承常用精密的角接觸球軸承或靜壓滑動(dòng)軸承，高速旋轉(zhuǎn)零件須經(jīng)精確平衡；此外，進(jìn)給機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)必須十分平穩(wěn)，保證工作臺(tái)能做平穩(wěn)低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

金剛鏜的加工質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，在大批大量生產(chǎn)中被廣泛用于精密孔的最終加工，如發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔、活塞銷(xiāo)孔、機(jī)床主軸箱上的主軸孔等。但須引起注意的是：用金剛鏜加工黑色金屬制品時(shí)，只能使用硬質(zhì)合金和CBN制作的鏜刀，不能使用金剛石制作的鏜刀，因金剛石中的碳原子與鐵族元素的親和力大，刀具壽命低。

3. 鏜刀

鏜刀可分為單刃鏜刀和雙刃鏜刀。

4. 鏜孔的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

鏜孔和鉆—擴(kuò)—鉸工藝相比，孔徑尺寸不受刀具尺寸的限制，且鏜孔具有較強(qiáng)的誤差修正能力，可通過(guò)多次走刀來(lái)修正原孔軸線偏斜誤差，而且能使所鏜孔與定位表面保持較高的位置精度。

鏜孔和車(chē)外圓相比，由于刀桿系統(tǒng)的剛性差、變形大，散熱排屑條件不好，工件和刀具的熱變形比較大，鏜孔的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率都不如車(chē)外圓高。

綜上分析可知， 鏜孔的加工范圍廣，可加工各種不同尺寸和不同精度等級(jí)的孔，對(duì)于孔徑較大、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～I(xiàn)T7級(jí)。鏜孔可以在鏜床、車(chē)床、銑床等機(jī)床上進(jìn)行，具有機(jī)動(dòng)靈活的優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。在大批大量生產(chǎn)中，為提高鏜孔效率，常使用鏜模。

四、珩磨孔

1. 珩磨原理及珩磨頭

珩磨是利用帶有磨條（油石）的珩磨頭對(duì)孔進(jìn)行光整加工的方法。珩磨時(shí)，工件固定不動(dòng)，珩磨頭由機(jī)床主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)并作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。珩磨加工中，磨條以一定壓力作用于工件表面，從 工件表面上切除一層極薄的材料，其切削軌跡是交叉的網(wǎng)紋。為使砂條磨粒的運(yùn)動(dòng)軌跡不重復(fù)，珩磨頭回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)與珩磨頭每分鐘往復(fù)行程數(shù)應(yīng)互成質(zhì)數(shù)。

珩磨軌跡的交叉角 與珩磨頭的往復(fù)速度 及圓周速度 有關(guān)， 角的大小影響珩磨的加工質(zhì)量及效率，一般粗珩時(shí)取 °，精珩時(shí)取。為了便于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)使用充足的切削液。

為使被加工孔壁都能得到均勻的加工，砂條的行程在孔的兩端都要超出一段越程量。為保證珩磨余量均勻，減少機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差對(duì)加工精度的影響，珩磨頭和機(jī)床主軸之間大都采用浮動(dòng)連接。

珩磨頭磨條的徑向伸縮調(diào)整有手動(dòng)、氣動(dòng)和液壓等多種結(jié)構(gòu)形式。



2. 珩磨的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

1）珩磨能獲得較高的尺寸精度和形狀精度，加工精度為 IT7~IT6 級(jí)，孔的圓度和圓柱度誤差可控制在 的范圍之內(nèi)，但珩磨不能提高被加工孔的位置精度。

2）珩磨能獲得較高的表面質(zhì)量，表面粗糙度Ra為 0.2~0.25μm ，表層金屬的變質(zhì)缺陷層深度極微2.5~25μm。

3）與磨削速度相比，珩磨頭的圓周速度雖不高（vc=16~60m/min），但由于砂條與工件的接觸面積大，往復(fù)速度相對(duì)較高(va=8~20m/min)，所以珩磨仍有較高的生產(chǎn)率。

珩磨在大批大量生產(chǎn)中廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸孔及各種液壓裝置中精密孔的加工，孔徑范圍一般為 或更大，并可加工長(zhǎng)徑比大于10的深孔。但珩磨不適用于加工塑性較大的有色金屬工件上的孔，也不能加工帶鍵槽的孔、花鍵孔等。

五、拉孔

1. 拉削與拉刀

拉孔是一種高生產(chǎn)率的精加工方法，它是用特制的拉刀在拉床上進(jìn)行的。拉床分臥式拉床和立式拉床兩種，以臥式拉床最為常見(jiàn)。

拉削時(shí)拉刀只作低速直線運(yùn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）。拉刀同時(shí)工作的齒數(shù)一般應(yīng)不少于3個(gè)，否則拉刀 工作不平穩(wěn)，容易在工件表面產(chǎn)生環(huán)狀波紋。為了避免產(chǎn)生過(guò)大的拉削力而使拉刀斷裂，拉刀工作時(shí)，同時(shí)工作刀齒數(shù)一般不應(yīng)超過(guò)6~8個(gè)。

拉孔有三種不同的拉削方式，分述如下：

1）分層式拉削 這種拉削方式的特點(diǎn)是拉刀將工件加工余量一層一層順序地切除。為了便于斷屑，刀齒上磨有相互交錯(cuò)的分屑槽。按分層式拉削方式設(shè)計(jì)的的拉刀稱為普通拉刀。

2）分塊式拉削 這種拉削方式的特點(diǎn)是加工表面的每一層金屬是由一組尺寸基本相同但刀齒相互交錯(cuò)的刀齒（通常每組由2-3個(gè)刀齒組成）切除的。每個(gè)刀齒僅切去一層金屬的一部分。按分塊拉削方式設(shè)計(jì)的拉刀稱為輪切式拉刀。

3）綜合式拉削 這種方式集中了分層及分塊式拉削的優(yōu)點(diǎn)，粗切齒部分采用分塊式拉削，精切齒部分采用分層式拉削。這樣既可縮短拉刀長(zhǎng)度，提高生產(chǎn)率，又能獲得較好的表面質(zhì)量。按綜合拉削方式設(shè)計(jì)的拉刀稱為綜合式拉刀。

2. 拉孔的工藝特征及應(yīng)用范圍

1）拉刀是多刃刀具，在一次拉削行程中就能順序完成孔的粗加工、精加工和光整加工工作，生產(chǎn)效率高。

2）拉孔精度主要取決于拉刀的精度，在通常條件下，拉孔精度可達(dá) IT9~IT7，表面粗糙度Ra可達(dá) 6.3~1.6 μm。

3）拉孔時(shí)，工件以被加工孔自身定位（拉刀前導(dǎo)部就是工件的定位元件），拉孔不易保證 孔與其它表面的相互位置精度；對(duì)于那些內(nèi)外圓表面具有同軸度要求的回轉(zhuǎn)體零件的加工，往往都是先拉孔，然后以孔為定位基準(zhǔn)加工其它表面。
4）拉刀不僅能加工圓孔，而且還可以加工成形孔，花鍵孔。

5）拉刀是定尺寸刀具，形狀復(fù)雜，價(jià)格昂貴，不適合于加工大孔。

拉孔常用在大批大量生產(chǎn)中加工孔徑為 Ф10~80mm 、孔深不超過(guò)孔徑5倍的中小零件上的通孔。