数控加工中心上孔的加工方法
1 以铣代钻加工孔的重要意义
在传统的孔加工中，一般的孔加工方法是钻中心孔—钻孔—扩孔（铰孔）—镗孔等方式才可满足孔的加工要求，对于在数控加工中心上的多孔加工，这种孔的加工方式势必会降低加工效率，加大劳动强度，提高加工成本，除此之外，由于钻头刚性差，扭矩和轴向力等方面的问题， 在加工过程中也容易出现孔径超差（图 2）、孔壁粗糙、孔位偏移、斜孔、钻头打滑或折断（图 1）等问题，无法保证孔的加工质量。为此，提出在某些孔类如孔径大小不一等场合以铣代钻，以铣代铰的方式进行加工，一定程度上解决了当下孔加工的一些难题，保证了孔的加工质量。
图 1 钻头折断 图 2 孔径偏大
2 数控加工中心上孔加工的策略
针对于钻削加工中存在的问题，提出几点在数控铣 床上孔的加工策略。
2.1 以铣代钻
螺旋铣孔的过程是由主轴的“自转”和主轴绕孔中心“公转”的 2 个运动复合而成，刀具的中心轨迹不再是直线而是螺旋线，加工过程中既有径向进给同时又有轴向进给（图 3），螺旋铣削可以实现斜面、型槽、孔加工等。
2.2 采用螺旋铣孔的优点
（1）螺旋铣孔时，铣刀的侧刃是断续进行切削加工 的，因此降低了刀刃与工件的接触时间，降低了切削区的温度，提高了刀具的使用寿命。
（2）易于排屑，由于使用的刀具直径小于孔径，在切 削过程中可以避免切屑对已加工表面的损伤。
（3）可以实现一把刀具加工不同大小的孔，节省换刀 时间和次数，降低加工准备时间和提高加工效率。
3 插铣代替铰孔
钻削过程之所以出现孔径偏大、钻歪等问题，主要是刀具在转动过程中容易出现摆动，钻头的旋转轴线与主轴的旋转轴线之间会偏离一个角度 α，钻头尾部和轴线位置也会发生了变化，这样钻头在进行自转的同时进行公转的过程中产生一个附加角度 △φ，导致钻头几何轴线、钻头旋转轴线和主轴旋转轴线不重合而引起的加工误差，致使孔径超差，而在采用铣刀加工方式时，其铣刀的偏离角度 α 和附加角度 △φ 较钻头会降低很多，因此采用插铣式的加工方法一定程度上提高了孔的尺寸公 差。特别是对于孔径小且表面质量要求高的销孔类，比如加工 φ6 +0.012 的销孔，粗糙度为 1.6 μm，采用先钻后铰的加工方式，铰出来的孔超差+0.003 mm，而改用合金铣刀采用插铣方式进行加工，则公差在可控范围之内。
3 交叉孔的加工
从图 4 的钻头受力平衡的角度来分析，当刀具在进行切削过程中，其受力是平衡的：其关系 f1+f4=f8+f10，f5=f6;如果钻交叉孔，在钻第二个孔时钻头因受力不平衡而 出现钻头打滑，导致钻出斜孔，如图 5 所示，若采用以铣代钻的方式进行加工，由于铣刀的切削刃在圆周上，轴向没有出现力不平衡的现象，因此就可以避免打刀、钻出斜孔的问题。
4 结语
铣孔比起钻孔在轴向的稳定性好，不受孔径大小的限制，可实现一刀多用，比如可以代替钻孔、扩孔、铰孔、 锪孔等，避免传统孔加工中频繁换刀的问题，同时也避免了钻削中难排屑、层间易分层的现象，是实现高效、低缺陷、高质量制孔的一种有效加工方式。
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图 1 钻头折断 图 2 孔径偏大
2 数控加工中心上孔加工的策略
针对于钻削加工中存在的问题，提出几点在数控铣 床上孔的加工策略。
2.1 以铣代钻
螺旋铣孔的过程是由主轴的“自转”和主轴绕孔中心“公转”的 2 个运动复合而成，刀具的中心轨迹不再是直线而是螺旋线，加工过程中既有径向进给同时又有轴向进给（图 3），螺旋铣削可以实现斜面、型槽、孔加工等。
2.2 采用螺旋铣孔的优点
（1）螺旋铣孔时，铣刀的侧刃是断续进行切削加工 的，因此降低了刀刃与工件的接触时间，降低了切削区的温度，提高了刀具的使用寿命。
（2）易于排屑，由于使用的刀具直径小于孔径，在切 削过程中可以避免切屑对已加工表面的损伤。
（3）可以实现一把刀具加工不同大小的孔，节省换刀 时间和次数，降低加工准备时间和提高加工效率。
3 插铣代替铰孔
钻削过程之所以出现孔径偏大、钻歪等问题，主要是刀具在转动过程中容易出现摆动，钻头的旋转轴线与主轴的旋转轴线之间会偏离一个角度 α，钻头尾部和轴线位置也会发生了变化，这样钻头在进行自转的同时进行公转的过程中产生一个附加角度 △φ，导致钻头几何轴线、钻头旋转轴线和主轴旋转轴线不重合而引起的加工误差，致使孔径超差，而在采用铣刀加工方式时，其铣刀的偏离角度 α 和附加角度 △φ 较钻头会降低很多，因此采用插铣式的加工方法一定程度上提高了孔的尺寸公 差。特别是对于孔径小且表面质量要求高的销孔类，比如加工 φ6 +0.012 的销孔，粗糙度为 1.6 μm，采用先钻后铰的加工方式，铰出来的孔超差+0.003 mm，而改用合金铣刀采用插铣方式进行加工，则公差在可控范围之内。
3 交叉孔的加工
从图 4 的钻头受力平衡的角度来分析，当刀具在进行切削过程中，其受力是平衡的：其关系 f1+f4=f8+f10，f5=f6;如果钻交叉孔，在钻第二个孔时钻头因受力不平衡而 出现钻头打滑，导致钻出斜孔，如图 5 所示，若采用以铣代钻的方式进行加工，由于铣刀的切削刃在圆周上，轴向没有出现力不平衡的现象，因此就可以避免打刀、钻出斜孔的问题。
4 结语
铣孔比起钻孔在轴向的稳定性好，不受孔径大小的限制，可实现一刀多用，比如可以代替钻孔、扩孔、铰孔、 锪孔等，避免传统孔加工中频繁换刀的问题，同时也避免了钻削中难排屑、层间易分层的现象，是实现高效、低缺陷、高质量制孔的一种有效加工方式。
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