孔加工技术的发展方向.pdf

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1、孔加工技术的发展方向在机械加工中，孔加工约占其加工总量的1/3。孔加工是半封闭式切削，因此，排屑、热量传散、切削液浇注都较困难，而且加工难度较大。随着科学技术的进步，在机械产品零件中，对孔的精度和表面粗糙度要求日益提高，而精密孔的加工常常成为生产关键，亟待解决。孔加工技术除应研究加工时所采用的机床设备和刀具(所谓硬件)外，还要研究如何有效地使用好这些装备的应用技术(所谓软件)。孔的定义与分类什么是孔?根据国家标准GB1800—1979的规定：孔主要指圆柱形的内表面。由此可知，广义的孔泛指包容面。孔通常可按如下方法分类：(1)按形状来分。有圆柱孔、圆锥孔、鼓形孔、多边形孔、花键孔和其

2、它异形孔以及特形孔(如弯曲孔)等。其中，以圆柱孔使用最为广泛。(2)按形态来分。有通孔及盲孔(不通孔);深孔(指孔的深度L与孔径D之比超过5的孔，L/D简称深径比或长径比;L/D=5～20属一般深孔，L/D﹥20～30属中等深孔，L/D﹥30～100称为特殊深孔)及浅孔。(3)按孔径的大小来分。有大孔(D﹥100mm)、普通孔(D=10～100mm)、小孔(D=1～10mm)和微孔(D<1mm的孔)。(4)按加工机理来分。有机械加工、特种加工、机电复合加工等。尽管特种加工方法较多，但目前由于设备比较昂贵和加工效率不高等原因，所以无论是现在还是可预见的未来，传统的机械加工仍将是孔加工

3、的主要手段。(5)按加工精度分。有粗孔(如钻孔和粗镗后的孔)、半精孔(如扩孔、粗铰、半精镗的孔)和精密孔(如精铰、精拉、精磨、珩磨、研磨后的孔)等。精密孔通常是指公差等级在IT7～IT6级以上，表面粗糙度Ra﹤0.8～0.4m的孔，它的几何形状精度(如圆度、圆柱度、轴线直线度等)一般规定在其尺寸公差带的1/2～1/3范围内。随着航空航天、汽车、高速列车、风电、电子、家电、能源、模具、液压、机床及精密机械等装备制造业的迅速发展和产品的更新换代，精密孔的应用日益增多。例如液压系统中广泛使用的各种阀孔、高压油缸筒都是一些典型的精密孔。孔加工由于其自身的特点，加工难度较大，而精密孔加工的难

4、度更大。孔加工的特点孔加工是一种比较复杂的工艺过程，加工时必须妥善解决排屑、冷却润滑和导向等问题。孔加工的主要特点是：(1)由于受被加工工件孔径尺寸、长度和形状的制约，故切削刀具相应较细长，刚性差，并且大多呈悬臂装夹的方式，加工容易引起刀具的偏斜和震动。(2)切屑排除比较困难。要改善容屑与排屑条件，势必要增大容屑槽，但这样将会使刀具的强度和刚度降低。(3)切削液难以引入到切削区，切屑、刀具与工件孔壁之间的摩擦很大，切削温度很高，尤其是在加工深孔时。所以，切削液在孔加工中具有特殊的重要作用。切削液的合理选择和正确使用，对孔的加工质量、刀具寿命和切削效率等有极大的影响。孔加工常用的切削

5、液供液方法有浇注法和高压内冷却法两种。前者最为简单，但供液效果差，且切削液消耗量大。内冷却法多用于油孔钻、深孔钻、喷吸钻、套料刀和单刃镗铰刀等孔加工刀具上，需在刀具上作出高压内冷却的供液(油)通道孔，油气混合物通过此通道被输送到切削区，此法消耗的切削液用量少，但刀具结构较复杂。目前，随着刀具制造技术的进步，国内外各刀具公司已推出了各种带高压内冷却供液(油)通道孔刀具的新品，为采用内冷却法创造了条件。例如，ISCAR公司推出的包括DR、DZ和DS系列的机夹硬质合金可转位刀片浅孔钻，德国MAPAL公司的涂层硬质合金单刃铰刀(切削速度高达150～400m/min)，日本三菱公司的硬质合金

6、小钻头等，它们都有提供通向射流应用区域的高压切削液通道孔，并且规格越来越小。据报道，国外一家公司生产的硬质合金小钻头，其直径可小到3～4.5mm，油孔直径为0.4～0.6mm。现在的研究表明，切削液采用近乎干式切削的“汽束”喷雾冷却法最为有效，而且切削液消耗少，加工成本低。“汽束”喷雾冷却是以一定压力(0.3～1MPa)的空气使切削液雾化，并以很高的速度喷向切削区域，使在该区域高温下呈雾化状的切削液滴很快汽化。由于液体在汽化时会吸收大量热量，因而可使切削区域内的温度大幅度下降，同时切削液还能带走切削区域和空间的热量和粉末，改善作业环境。实践证明，在使用等量切削液情况下，“汽束”喷雾

7、冷却在相同时间内所吸收的热量是浇注法的1000倍。所以，它不但可提高刀具使用寿命，而且可使切削液的消耗大大减少。据德国格林(Guhring)公司试验证实，在汽车生产线上采用“汽束”喷雾冷却，每班只需耗用半杯油，并且可用廉价的工厂再生油。“汽束”喷雾冷却既适用于自动生产线上，也适用于一般的金属切削加工中。(4)加工时不能直接观察刀具的切削情况，尤其在加工微孔和深孔时。所以，自动监测控制较其它加工方式更为重要。(5)孔的尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度和表面粗糙度常因