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孔作为机械零件上最常见和最常用的特征，起着不同的作用和用途，有定位孔、基准孔、装配孔、工艺孔等等，孔的精度和要求也大不一样，在先进的数控设备应用的同时，孔的传统小型机械零件加工工艺势必受到极大的冲击，孔加工的方式、工艺、刀具等也随之而变，以铣代钻、以铣代铰、以铣代镗也应用而生，在提高产品加工的质量和生产效率的同时，应不断探索孔的小型机械零件加工工艺，寻找新的加工方法，不断提升制造水平。本文是笔者在总结自身对孔加工经验的基础上，试图以此为例，分析和发现孔加工的一般性规律，文章从钻孔、铰孔、镗孔、铣孔的工艺出发，剖析各工艺过程的利弊，意在探索高质量高精度加工的工艺过程，找出浅显可行的技术分析方法。

孔是机械零件上极为常见的特征，在许多类零件上都带有孔。据其使用特性及作用不同，加工时的尺寸精度及表面质量大不一样，然随着三轴联动数控铣床及加工中心的不断应用，孔的小型机械零件加工工艺也发生着重大的变化，孔的加工不再以钻削加工为主了，取而代之的是工艺集中的复合小型机械零件加工工艺，既便如此，也不能说一个高精度要求的孔的小型机械零件加工工艺是固定一尘不变的。北京机床研究所副总工艺师金福吉一针见血地指出：“我国孔加工的工艺跟质量落后发达国家30年一点也不为过，究其原因，就在于孔的小型机械零件加工工艺的落后。”实际上，孔的加工是刀具在工件内部进行，切屑的排除、散热、观察都比较困难，孔的大小又限制了刀具的大小，孔的精度也限制了刀具的精度等级，测量内孔的尺寸又不方便。由此可见，在传统孔小型机械零件加工工艺的基础上，急需新的孔小型机械零件加工工艺，这些均要求加工人员要重视孔的小型机械零件加工工艺和各种特点。

一、钻削加工

1.所用刀具

刀具有普通麻花钻、可转位浅孔钻、扁钻等。在加工中心上钻孔，大多数采用普通麻花钻。麻花钻有高速钢和硬质合金两种。麻花钻的组成，它主要由工作部分和柄部组成。工作部分包括切削部分和导向部分。

麻花钻的切削部分有两个主切削刃、两个副切削刃和一个横刃。两个螺旋槽是切削流经的表面，为前刀面;与工件过渡表面（即孔底）相对的端部两曲面为主后刀面;与工件已加工表面（即孔壁）相对的两条刃带为副后刀面。前刀面与主后刀面的交线为主切削刃，前刀面与副后刀面的交线为副切削刃，两个主后刀面的交线为横刃。横刃与主切削刃在断面上投影间的夹角称为横刃斜角，横刃斜角Ψ=50°—55°;主切削刃上各点的前角、后角是变化的，外缘处前角约30°，钻心处前角接近0°，甚至是负值;两条主切削刃在与其平行的平面内的投影之间的夹角为顶角，标准麻花钻的顶角2ψ=118°。

麻花钻导向部分其导向、修光、排屑和输送切削液作用，也是切削部分的后备。

根据柄部不同，麻花钻有莫氏锥柄和圆柱柄两种。直径为8—80mm的麻花钻多为莫氏锥柄，可直接装在带有莫氏锥孔的刀柄内，刀具长度不能调节。直径0.1—20mm的麻花钻多为圆柱柄，可装在钻夹头刀柄上。中等尺寸麻花钻两种形式均可选用。

2.工艺特性

钻削为孔加工中必不可少的粗加工阶段，该阶段主要考虑的是材料的去除，这一过程主要靠机床主轴的轴向应力进行切削的，所以说切屑是挤出来的，因此，以钻为主的粗加工就会有切屑缠绕与孔内壁处变形大这一结果，在这一过程中重点考虑的是解决钻尖的冷却与切屑的缠绕，也就是说，以钻为主的加工考虑的就是效率，而对孔而言，无法保证孔的加工质量，即便是用钻头自小而大扩孔，亦不能解决挤压造成的变形问题。可以这么说用钻头以钻削加工为主，仅用于粗加工和半精加工阶段，不允许用此工序完成一个孔的精加工。这一阶段钻头的选用一般都要小于孔的尺寸，一旦选用和孔尺寸一致大小的钻头，该孔的加工势必报废。

二、铰削加工

1.所用刀具

机用铰刀。通用标准机用铰刀。

铰刀工作部分包括切削部分与校准部分。切削部分为锥形，担负主要切削工作。切削部分的主偏角为5°—15°，前角一般为0°，后角一般为5°—8°。校准部分的作用是校正孔径、修光孔壁和导向。为此，这一部分带有很窄的刃带（γo=0°，αo=0°）。校准部分包括圆柱部分和倒锥部分。圆柱部分保证铰刀直径和便于测量，倒锥部分可减少铰刀与孔壁的摩擦和减少孔径扩大量。

标准铰刀有4—12齿。铰刀的齿数除了与铰刀直径有关外，主要根据加工精度的要求选择。齿数对家工表面粗早读的影响并不大。齿数过多，刀具的制造重磨都比较麻烦，而且会因齿间容屑槽减少，而造成切屑堵塞和划伤孔壁以致使铰刀折断的后果。齿数过少，则铰削时稳定性差，刀齿的切削负荷增大，且容易产生几何形状误差。铰刀齿数可参照下表选择。

铰刀齿数选择表

2.工艺特性

为提高孔的表面质量，获得较低的粗糙度值，铰削加工是必不可少的。受刀具特性的影响，在该工序中，铰削余量一定要小，不然，损坏铰刀且不说，甚至于会影响孔的最终尺寸和形状。铰削加工对孔的内壁起了修光作用，尺寸精度全部取决于铰刀的精度，铰H7的孔必须用H7的铰刀，铰H6的孔必须用H6的铰刀。尽管如此，铰削有一重大的缺陷，就是该工艺过程不能纠正孔的垂直度，“底孔正，孔铰正;底孔斜，孔铰斜。”显然，通过刀具的精度仅能保证孔的尺寸精度，但不能保证孔的位置精度。由此看来，若用此工序进行精加工，须提前解决好孔的垂直度。

三、镗削加工

1.所用刀具

镗孔所用刀具为镗刀。镗刀种类很多，按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀。镗削通孔、阶梯孔和不通孔可选用单刃镗刀。

单刃镗刀头结构类似车刀，用螺钉装夹在镗杆上。螺钉1用于调整尺寸，螺钉2起锁紧作用。

单刃镗刀刚性差，切削时易引起振动，所以镗刀的主偏角选的较大，以减小径向力。镗铸铁或精镗孔时，一般取κr=90°;粗镗钢件孔时，取κr=60°—75°，以提高刀具的寿命。

所镗孔径的大小要靠调整刀具的悬伸长度来保证，调整麻烦，效率低，只能用于单件小批量生产。但单刃镗刀结构简单，适用性广，粗、精加工都适用。

2.工艺特性

从刀具结构特点来看，镗孔过程仅仅是一个点切削，故切削力对刀具的磨损特大，所以说加工余量一定要小，不然极易损坏刀具，切削过程也要缓慢，不然孔的表面质量不高，粗糙度值增大。尽管如此，该过程有最大的一个有点，就是他能纠正孔的垂直度和圆度，以为它是围绕轴线旋转的点切削，在点切削带来优越性的同时，也带来了不容忽视的缺陷，即退刀过程中刀尖对孔内壁质量的影响，因此说，在使用这一工艺过程时，重点考虑的是如何进刀、如何退刀的问题。常见的有镗定后退刀、停刀、抬刀。有时用于手动方式抬刀等等。

四、铣削加工——以铣代铰，以铣代镗

1.所用刀具及刀具介绍

所用刀具是立铣刀。立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀，其结构。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，周刃和端刃可同时进行切削，也可单独进行切削。

立铣刀圆柱表面的切削刃为主切削刃，断面上的切削刃为副切削刃。主切削刃一般为螺旋齿，这样可以增加切削平稳性，提高加工精度。由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，所以立铣刀不能做轴向进给，端面刃主要用来加工侧面相垂直的底平面。

为了改善切屑卷曲情况，增大容屑空间，防止切屑堵塞，刀齿数较少，容屑槽圆弧半径则较大。一般粗齿立铣刀齿数为3—4齿，细齿立铣刀齿数为5—8齿，套式结构为10—20齿，容屑槽圆弧半径r=2—5mm。当立铣刀直径较大时，还可制成不等齿距结构，以增强抗震作用，使切削过程平稳。

2.工艺概述

前面几种孔的小型机械零件加工工艺，实质上均是机床的一个点位控制，机床仅控制动作过程，并不控制精度，而精度全部体现在所用的刀具上，刀具的精度不上去，再好的数控机床亦不能加工出高精度、高质量的孔，再者，使用刀具颇多，给换刀带来不便。这些均是上述几种加工过程的不足之处，而用立铣刀铣孔，就能弥补上述加工的缺陷，完全可以实现以铣代铰、以铣代镗，用通用性好的立铣刀，完成一个高精度要求的孔的加工，充分发挥了数控系统的功能，精度用程序来控制，这正是当前数控应用的一个新课题，就是充分利用数控设备，结合数控程序，简化工艺过程优化加工工序，发挥数控设备的优势。

如要完成以铣代铰、以铣代镗，需要编螺旋线加工程序，控制立铣刀走螺旋线轨迹，实现两轴半及三轴联动的控制，完成一个高质量高精度要求的孔加工。

以上几种孔小型机械零件加工工艺，均有优缺点，然一个高质量孔的加工完成，并没有一个固定的过程，也非传统意义上孤立的钻、铰、镗、铣，有时可能需要将这些过程复合性地柔和在一起使用，有时可能需利用现有的条件，局部狭义地运用某一工艺，说到底，工艺也是为质量服务的。在实践中，在提高零件质量的基础上，应注意提高效率。我们也渴望有更好的孔加工方式和孔小型机械零件加工工艺，从而在数控机床装备机械制造业的同时，在真正意义上提升加工的产品质量和效益，使其发挥更大的效能，更好地为我国的经济发展服务。

 

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