微孔加工方法

微孔加工方法
在孔加工过程中，应避免出现孔径扩大、孔直线度过大、工件表
面粗糙度差及钻头过快磨损等问题，以防影响钻孔质量和增大加工成
本，应尽量保证以下的技术要求:①尺寸精度：孔的直径和深度尺寸
的精度；②形状精度：孔的圆度、圆柱度及轴线的直线度；③位置精
度：孔与孔轴线或孔与外圆轴线的同轴度；孔与孔或孔与其他表面之
间的平行度、垂直度等。
同时，还应该考虑以下5个要素:
1.孔径、孔深、公差、表面粗糙度、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；
5.加工成本。
深孔加工：一般把长径比L(孔深与孔径比)大于5的孔称为深孔。
深孔加工比一般孔的加工要困难和复杂，其原因是：
1.由于孔深与孔径比较大，刀具细而长、刚性差，所以在钻孔时
容易偏斜，产生振动，使得孔的表面粗糙度和尺寸精度不易保证。
2.钻削时排屑困难。
3.热量不易排出，钻头散热条件差，使得刀具磨损加剧，甚至丧
失切削能力。
机械钻削加工
一、HSS-E（高性能高速钢）钻头
由于长钻头本身的稳定度不好，因此在加工过程中必须采用较低
的切削参数，而HSS较低的红硬性也要求进一步降低其切削速度。因
此，在深孔加工中，外部的冷却液很难到达刀具的切削刃上，钻尖处
实际进行着干加工，所有这些因素的综合导致了深孔加工需要很长的
加工周期。

二、枪钻
硬质合金头枪钻可以实现精确而安全的孔加工，即使是在进行超
常深孔的加工情况下也是如此。切削液被加压泵打入钻杆内(压力约
为3MPa-8MPa)，然后流过切削刃，当切削液沿着刀具和零件孔壁间
的V形截面空间流出时，将切屑带走。由于钻杆是空心轴，刚性差，
不能采用较大的进给量，因此生产效率较低；同时，切屑必须保持小
而薄的形状，才能保证被冷却液冲出；此外，由于枪钻加工中高压冷
却液的使用，因此要求使用专用机床。由于枪钻钻杆为非对称形，故
其抗扭刚性差，只能传递有限的扭矩，因此枪钻只适用于加工小直径
孔的零件。
枪钻是一种有效的深孔加工刀具，其加工范围很广，从模具钢材,
玻璃纤维、特氟龙(Teflon)等塑料到高强度合金(如P20和铬镍铁合
金)的深孔加工。在公差和表面粗糙度要求较严的深孔加工中，枪钻
可保证孔的尺寸精度、位置精度和直线度。
标准枪钻可加工孔径为1.5mm到76.2mm的孔，钻削深度可达直
径的100倍。

三、内排屑深孔钻(BTA)
内排屑深孔钻(BTA)较适宜加工直径在20 mm以上长径比不大于
100的中等尺寸精密深孔的加工，其加工精度为IT7级一IT10级，
加工表面的表面粗糙度为Ra 3.2μm- Ra1.6μm,如汽轮机大螺栓和
蒸发器管板等的深孔加工。
BTA钻加工原理：高压切削液(约2MPa-6MPa)由钻杆外圆和工件
孔壁间的空隙注入，切屑随同切削液由钻杆的中心孔排出，故名内排
屑。内排屑深孔钻一般用于加工深5mm-120mm，长径比小于100，表
面粗糙度Ra3.2μm,IT3-IT9级的深孔，由于钻杆为圆形，刚性较好，
且切屑不与工件孔壁摩擦，故生产率和加工质量均较外排屑有所提
高。从加工原理可以看出，与枪钻相比，BTA法采用圆形钻杆，因此
抗扭性好，可以采用较大的进给量进行切削。另外由于切屑是从钻杆
的内孔中排出，不会划伤已加工表面，BTA法钻孔的主要缺点是:必
须使用专用的机床设备，机床还须设置一个油液切屑分离装置，通过
重力沉淀或电磁分离手段，使切削液分离并循环利用。另外在切削过
程中，工件与授油器之间形成一个高压区，所以在钻削之前必须在工
件与授油器间形成可靠的密封。
四、喷吸钻
内排屑深孔钻系统存在着环形油液通道损失大的缺点，加工时需
采用较高的压力和流速，为此，人们研制出一种生产效率高、加工质
量好的钻削技术--喷吸钻，它是用于加工长径比不超过100、直径为
16 mm-65 mm的孔，精度在IT9级-IT11级，加工表面粗糙度在Ra3.2
μm-Ra0.8μm之间。
喷吸钻采用两根同心的钻杆，通过连接器将刀具连接到机床上，
切削液流入外钻杆与内钻杆之间，大部分切削液流向切削区域，而小
部分切削液高速从内钻杆尾部的月牙槽流出，在钻杆尾部形成一个低
压区，从而使切屑能迅速排出。

五、插铣
如果人们想加工一个小于0.002英寸的孔而又没有直径小于
0.002英寸的标准微型钻头时，该怎么解决呢？其实这个时候可以选
择用微型端铣刀来冲孔，现在市面上可以提供最小5微米的端铣刀。
但是这种做法却有一个大的弊端，就是这样加工的孔不能太深，因为
刀具体不长，没有大的深度直径比率。因此一把直径为0.001英寸的
端铣刀只能加工最深0.02英寸的孔。然而同样直径的钻头可以加工
得更深，因为钻头的设计使载荷全部作用在刀尖上，进而传递到刀柄
上使钻头钻的更深。虽然端铣刀存在弊端，但在对孔的深度没有要求
而又急需的情况下，用微型端铣刀插铣微小孔是个非常可行的方法。
超声波加工
机械加工中往往会遇到细长孔加工，细长孔加工相当困难，特别
是对于尺寸精度和几何公差要求高以及表面粗糙度值较小的细长孔
加工；因此使用传统车削和研磨加工的难度就更为突显。为了有效地
解决这一加工难题，设计了一款冷挤压刀具，通过冷挤压加工，使工
件达到了精度要求，同时工件表面发生了金相变形，使强度和硬度均
优于工件原金相组织结构，在提高产品使用寿命的同时也提高了生产
效率。
1.超声孔加工技术特别适合加工硬度高，易脆等难加工材料，对
不导电的难加工材料也具有很大的加工能力。
2.应用范围广，可加工通孔、盲孔、形腔及深孔等。
3.生产效率高，排屑容易，可一次进刀完成，易实现自动控制。
4.加工精度高，表面质量高，一般来说，尺寸精度比常规钻孔提
高1-2级，表面粗糙度降低3级或更低，而且圆度，同轴度误差较小。
5.光整强化还可提高表面显微硬度，内表面可形成网状纹络，以
适合特别需要，并可部分代替精车、磨削及抛光等精加工。

电火花加工
电火花细微孔加工的加工机理与常规电火花加工机理相同，都是
利用电蚀作用来去除材料达到加工的目的。但它又有自身的工艺特
点。首先由于被加工的孔径细微，一般是直径0.1mm以下，因此要达
到微米级的加工尺寸精度及表面精度，必须减少每个脉冲的放电能
量，使加工的蚀除量很小。一般放电能量应在10
-6-10-7
J焦耳数量级之间，这样才有可能做到电蚀坑直径小于1

μm，深度小于0.lμm。其次，加工的孔径细微，要求的电极端面放
电间隙大约在lμm左右，当孔深较大时会使放电区内工作液循环困
难，排屑能力差，稳定的放电间隙范围小，且容易受其它工艺参数的
影响。另外细微孔加工是成型加工，其工具电极也同样是很细微的，
当孔的深径比较大时，放电的异常很容易烧毁工具电极，造成加工不
能继续进行，除了这些外，还有工具电极制作困难，工作液性能特殊，
机械部件精度高及检验困难等工艺特点。
细长孔加工新工艺——拉镗
该技术已经能够达到加工直径44.5内孔时，在1.2-1.5 m/s的
切削速度下保证内孔粗糙度3.2以上。

激光加工
激光打孔是激光微细加工领域的一个重要研究方向，其中准分子
激光微孔加工法在微孔加工领域中占有重要地位，而且也得到越来越
多的应用。
准分子激光是以准分子气体作为激活介质而产生的激光。准分子
激光属于紫外波段，波长短，适于高精度的微细加工。准分子激光加
工具有加工质量好，精度高，加工形状可自由设定等特点，能完成激
光热加工所不能完成的工作，在微细加工，脆细材料和高分子材料加
工等方面具有无可比拟的优越性。但是，准分子激光的光束质量如光
斑大，发散角大等特点对微孔加工质量形成了一定得限制。最大的问
题是能量利用率低，这会造成加工周期长，浪费资源严重。
根据其适用范围的不同，冷却钻头钻孔，插铣法冲孔，电火花微
孔加工，激光微孔加工都有一定得应用场合。在微孔加工时，可以适
当的选用相应的方法。

附：钻头内冷却孔的加工方法
一般说来，硬质合金是在粉末定模时就加了芯材的，然后根据热
熔型不同，后抽芯材。 而西方市场上还有高速钢及粉末高速钢内冷
却刀具，他们的加工技术比较复杂，采取的是加芯材，热压冷拔，抽
芯材，热旋加螺旋度的方式。 从产品应用上，内冷却有钻头和丝锥
还有铰刀。丝锥是单孔，就高速钢来说，大口径的可以是枪钻或电火
花解决，小口径的如外径6的就很难解决。
一种是孔用蜡：生产加工硬质合金圆棒制造是先将钨粉挤压制成
圆棒，中间的内冷孔是蜡然后成型，脱蜡、真空烧结成型就成为合金
黑皮，分单直孔、双直孔，单螺旋孔和双螺旋孔；主要用于制造钻头
和铣刀；
一种是铜锡合金的线：直径从0点几到25MM左右，粉料在研磨
后制成坯（棒料）之前把合金线一同挤压成毛坯的棒材，经过高温的
烧结，大概温度在1200多度，铜锡线自然融化，就变成螺旋的孔了。

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