近年來，作為一種新型孔加工方式，螺旋銑孔技術(shù)具有切削過程平穩(wěn)、刀具承受切削力小和一次加工即可滿足精度要求的優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)已成為國內(nèi)外材料加工研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。那么，傳統(tǒng)鉆削與螺旋銑孔加工工藝有什么不同呢？

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傳統(tǒng)銑削工藝

傳統(tǒng)的鉆削加工主要有以下特點(diǎn)。

其一，在傳統(tǒng)的鉆孔過程中，主軸中心的線速度為0，即鉆頭中心不參與切削，工件的中心區(qū)域材料要完全依靠鉆機(jī)向下的推力將其擠出來去除，因而鉆頭所承受的Z向力很大，當(dāng)加工鈦合金等難加工材料時(shí)，刀具的快速磨損失效也就在所難免了。

其二，傳統(tǒng)鉆孔加工過程是一個(gè)連續(xù)的切削過程，刀刃始終與工件相接觸，切削時(shí)接觸面溫度很高，而鈦合金的導(dǎo)熱性差，連續(xù)的切削過程使溫度不斷累積，這也加速了刀具的磨損失效，導(dǎo)致加工表面質(zhì)量下降。

其三，傳統(tǒng)鉆孔加工的排屑方式也是導(dǎo)致刀具失效的一個(gè)原因。鉆孔過程中，切屑從鉆頭狹槽中排出，排屑速度慢，而切削熱主要是由切屑帶走的，當(dāng)切削熱不能及時(shí)疏散時(shí)，大量切削熱留在了工件和刀具上，這會加速刀具的磨損失效。

另外，切屑與已加工孔的表面有直接接觸時(shí)，加工表面會被劃傷，顯然這種排屑方式又影響了孔的表面質(zhì)量。一般說來，傳統(tǒng)鉆孔加工質(zhì)量是無法滿足飛機(jī)制造業(yè)的精度要求的，還必須依靠其他工序來保證孔的表面質(zhì)量，從而降低了工作效率，同時(shí)也提高了加工成本。從技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)角度考慮，傳統(tǒng)鉆孔工藝已不再適用于飛機(jī)制造業(yè)。

02

螺旋銑孔工藝

與傳統(tǒng)的鉆削加工相比，螺旋銑孔采用了完全不同的加工方式。螺旋銑孔過程由主軸的“自轉(zhuǎn)”和主軸繞孔中心的“公轉(zhuǎn)”2個(gè)運(yùn)動復(fù)合而成，這種特殊的運(yùn)動方式?jīng)Q定了螺旋銑孔的優(yōu)勢。

首先，刀具中心的軌跡是螺旋線而非直線，即刀具中心不再與所加工孔的中心重合，屬偏心加工過程。刀具的直徑與孔的直徑不一樣，這突破了傳統(tǒng)鉆孔技術(shù)中一把刀具加工同一直徑孔的限制，實(shí)現(xiàn)了單一直徑刀具加工一系列直徑孔。這不僅提高了加工效率，同時(shí)也大大減少了存刀數(shù)量和種類，降低了加工成本。

其次，螺旋銑孔過程是斷續(xù)銑削過程，有利于刀具的散熱，從而降低了因溫度累積而造成刀具磨損失效的風(fēng)險(xiǎn)。更重要的是，與傳統(tǒng)鉆孔相比，螺旋銑孔過程在冷卻液的使用上有了很大的改進(jìn)，整個(gè)銑孔過程可以采用微量潤滑甚至空冷方式來實(shí)現(xiàn)冷卻，是一個(gè)綠色環(huán)保的過程。

最后，偏心加工的方式使得切屑有足夠的空間從孔槽排出，排屑方式不再是影響孔質(zhì)量的主要因素。由此可見，該項(xiàng)技術(shù)有著廣闊的發(fā)展空間和良好的市場前景，但作為新的加工方式，其加工機(jī)理有待進(jìn)一步研究探討。

螺旋銑孔的優(yōu)勢

1.提高加工孔的質(zhì)量和刀具壽命

相對于傳統(tǒng)的鉆孔技術(shù)，螺旋銑孔顯著地提高了孔的質(zhì)量和強(qiáng)度；螺旋銑孔屬于斷續(xù)切削，較低的銑削力使得加工的孔無毛刺；刀具直徑比孔小，切屑得以順利排出，使得孔表面的粗糙度值能大幅降低；在加工復(fù)合型材料時(shí)，消除了以往傳統(tǒng)打孔由于刀尖鈍化導(dǎo)致的脫層、剝離、孔表面質(zhì)量低等情況。

傳統(tǒng)鉆孔刀具中心的切削能力低下，且易積聚發(fā)熱快速磨損，刀具壽命普遍較低；螺旋銑孔則由于較低的銑削力使刀具壽命顯著提高。

2.縮短研制周期，節(jié)約加工成本

在制造飛機(jī)或其他重型機(jī)器時(shí)，使用螺旋銑孔技術(shù)將會大大縮短研發(fā)周期，降低成本。

應(yīng)用螺旋銑孔技術(shù)，可用同一把刀加工不同直徑的孔和復(fù)雜形狀的孔。由于其加工方法的優(yōu)越性，可以節(jié)省傳統(tǒng)的锪錐孔、鉸孔等工作。這意味著，今后加工孔的刀具種類型號會不斷減少。從整個(gè)研制周期來看，使用螺旋技術(shù)可減少很多工序（如分解拆卸后對不同的孔分別進(jìn)行毛刺去除處理、鉸孔、清除冷卻液，再進(jìn)行組裝），大大縮短加工周期。

3.高度自動化

實(shí)現(xiàn)更高的自動化程度，也是降低加工成本的一種方式。由于螺旋銑孔工藝銑削力低，此項(xiàng)技術(shù)才能在工業(yè)機(jī)器人裝置上得以應(yīng)用。由于工業(yè)機(jī)器人裝置比較柔弱，而傳統(tǒng)鉆孔軸向力太大，因此傳統(tǒng)鉆孔是無法應(yīng)用在此類裝置上的。

4.促進(jìn)新材料的使用

在飛機(jī)的零部件中使用新型材料是明顯的發(fā)展趨勢，鈦合金、復(fù)合材料等新型材料已得到廣泛應(yīng)用。而新型材料的研制使用需要適合的加工工藝支撐，在孔加工方面，研究表明，相對于傳統(tǒng)鉆孔技術(shù)，螺旋銑孔技術(shù)有著顯著的優(yōu)勢。

螺旋銑孔工藝只需1把刀具就可以加工出不同直徑、高質(zhì)量的孔，既減少了換刀時(shí)間，又節(jié)省了精加工的工序，大大提高了工作效率。鑒于螺旋銑孔技術(shù)的優(yōu)勢，各大企業(yè)，特別是航空、模具行業(yè)中的許多企業(yè)已開始將它應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中。隨著這種技術(shù)的推廣和應(yīng)用，傳統(tǒng)的鉆孔刀具將會慢慢被淘汰，而新型銑孔裝置將越來越多地出現(xiàn)在機(jī)械加工車間中。

審核編輯 ：李倩