加工中心镗孔加工的刀具技术
镗削加工
镗削加工1．什么叫悬伸镗削法？它有哪些特点?使用悬伸的单镗刀杆，对中等孔径和不穿通的同轴孔进行镗削加工，这种加工方法叫悬伸镗削法。
悬伸镗削法的主要特点有：（1）由于悬伸镗削所使用的镗刀杆一般均较短、粗，刚性较好，切削速度的选择可高于支承镗刀杆，故生产效率高。
（2）在悬伸镗刀杆上装夹、调整刀具方便，在加工中又便于观察和测量，能节省辅助时间。
（3）用悬伸镗削法采用主轴送进切削时，由于镗刀杆随主轴送进而不断悬伸，刀杆系统因自重变化产生的挠度也不同，在加工较长内孔时，孔的轴线易产生弯曲。
由于主轴不断伸出，整个刀杆系统刚性不断变差，镗削时在切削力作用下，系统弹性变形逐渐增大，影响孔的镗削精度，使被加工孔产生圆柱度误差。
2、试述采用工作台进给悬伸镗削的特点。
这种镗削方式对被加工孔的精度有何影响?用工作台进给悬伸镗削时；由于主轴悬伸长度在切削前已经调定，故切削过中由刀杆系统自重和受切削力引起的挠曲变形及弹性变形相对较为稳定。
因此被加工孔产生的轴线弯曲和圆柱度误差均比用主轴进给悬伸镗削时小。
这种镗削方式影响孔加工精度的主要原因是床身和工作台导轨的直线度误差，以及它们之间的配合精度。
若床身导轨在水平平面和垂直平面内有直线度误差，会使被加工孔的轴线产生直线度误差和对基准表面产生位置误差；若导轨配合精度差，将会使被加工孔产生圆度误差。
3、什么叫支承镗削法？它有哪些特点?支承镗削法是采用架于镗床尾座套筒内的支承镗杆进行镗削的一种切削加工方式。
支承镗削法的特点是：（1）与悬伸镗削法相比，大大增强了镗杆的刚性。
（2）适合同轴孔系的加工。
可配用多种精度较高的镗刀，加工精度高，能确保加工质量。
（3）装夹和调整镗刀较麻烦、费时，不易观察加工情况，试镗、测量等操作没有悬伸镗削法那样直观、方便。
4、试述采用镗杆进给支承镗削法的特点。
这种镗削方式对被加工孔的精度有何影响?采用镗杆进给支承镗削法镗孔，镗杆伸出长度随主轴进给而不断变化，但镗杆和主轴在两支承点之间的距离不变。
镗孔加工的加工技术
镗孔加工的加工技术所谓镗孔加工(Boring)就是指将工件上原有的孔进行扩大或精化。
它的特征是修正下孔的偏心、获得精确的孔的位置，取得高精度的圆度、圆柱度和表面光洁度。
所以，镗孔加工作为一种高精度加工法往往被使用在最后的工序上。
例如，各种机器的轴承孔以及各种发动机的箱体、箱盖的加工等。
和其它机械加工相比，镗孔加工是属一种较难的加工。
它只靠调节一枚刀片(或刀片座)要加工出象H7、H6这样的微米级的孔。
随着加工中心(Machining center)的普及，现在的镗孔加工只需要进行编程、按扭操作等。
正因为这样，就需要有更简单、更方便、更精密的刀具来保证产品的质量。
这里主要从工具技术的角度来分析加工中心的镗孔加工。
1、加工中心的镗孔加工的特点1.1工具转动和车床加工不同，加工中心加工时由于工具转动，便不可能在加工中及时掌握刀尖的情况来调节进刀量等。
也不可能象数控车床那样可以只调节数控按扭就可以改变加工直径。
这便成了完全自动化加工的一个很大的障碍。
也正因为加工中心不具有自动加工直径调节机能(附有U轴机能的除外)，就要求镗刀必须具有微调机构或自动补偿机能，特别是在精镗时根据公差要求有时必须在微米级调节。
另外，加工中心镗孔时由于切屑的流出方向在不断地改变，所以刀尖、工件的冷却以及切屑的排出都要比车床加工时难的多。
特别是用纵型加工中心进行钢的盲孔粗镗加工时，至今这个问题还没得到完全解决。
1.2颤振(Chatter)镗孔加工时最常出现的、也是最令人头疼问题是颤振。
在加工中心上发生颤振的原因主要有以下几点①工具系统的刚性(Rigidity)：包括刀柄、镗杆、镗头以及中间连接部分的刚性。
因为是悬臂加工(Stub Boring)所以特别是小孔、深孔及硬质工件的加工时，工具系统的刚性尤为重要。
②工具系统的动平衡(Balance)：相对于工具系统的转动轴心，工具自身如有一不平衡质量，在转动时因不平衡的离心力的作用而导致颤振的发生。
数控加工中心反镗孔刀具与程序设计
收 稿 日 期 ：２ １－ ７ ２ ０ １ ０ －２ 作 者 简 介 ：杜 丽 萍 （ ９ ３一） ，女 ，河 南 济 源 人 ，讲 师 ， 本 科 ，研 究 方 向为 机 械 。 １６ 【 ４ 第 ３ 卷 ３】 ３ 第 １期 ０ ２ １— ０ 上 ） ０１ １ （
（ ． 源市技工学校 ，济源 ４ ４ ５ ；２开封 市技 师学院 ，开封 ４ ５ ０ ） １济 ５６０ ． ７ ０ ０
摘
要 ：本文 旨在说明 ，在 卧式加工中心加工 阶梯孔 时 ，利用反 镗孔的方法 ，实现加工中心上 高效 、保 质和 低成 本的加工。
关键 词 ：数控加工 ；反镗 刀具 ；程序
为４ ｍｍ的 孔 。 ５
样 的 方 法 ，通 过 “ 刀 ”和 “ 切 ”和 不 断 测 敲 试
量 来 确 定 刀 具 有 效切 削 直 径 和 直 径４ ； ： 深 。 因 ５ ＬＬ ｆｆ 此 ， 要 想 实 现 该 孔 在 加 工 中心 上 高效 、 保 质 、低 成本 的加 工 就 必 须设 计 合 适 的 定 尺 寸 刀 具 ，编 制
、 Ｉ
匐 化
பைடு நூலகம்
１ 刀杆 ２ 刀 ３ Ｊ 镗 镗 Ｙ 片夹紧螺钉 ４ 夹式刀片 机
５压 紧 螺钉 ６定位 销 ７ Ｊ ］柄
图 ３ 刀 具 打 开 状 态 示 意 图
— —
１ 紧 螺钥 ２晋 通 镗 刀 ３工 件 ４刀 具 压
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图２在普通镗床上加工该孔示意 图
１ 加工工艺的选择及工艺设计思路
为 了降 低 刀具 采 购 成 本 、 提 高 ｌ 工 过 程 中 『加
刀 具 的 刚 性 ，保 证 了孔 的 加 工 精 度 和 效 率 ， 上述
加工中心刀具怎么选择合适的？
加工中心刀具怎么选择合适的？加工中心刀具怎么选择合适的？加工中心刀具主要分为铣削刀具和孔加工刀具两大类。
铣削刀具的选择主要是铣刀型别和铣刀尺寸的选择。
铣刀型别应与工件表面形状与尺寸相适应。
加工较大的平面应选择面铣刀；加工凹槽或者是较小的台阶及平面轮廓时应选择立铣刀；加工曲面应选择球头铣刀；加工模具型腔或凸模成形表面等多选用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀；加工变斜角面应选用鼓形铣刀；加工各种直的或圆弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成形铣刀。
当粗铣或铣不重要的加工平面时，可使用粗齿铣刀；当精铣时，可选用密齿铣刀，用小进给量达到低的表面粗糙度；当铣材料较硬的金属时，必须选用密齿铣刀，同时进给量要小，以防止振动。
铣刀尺寸也应与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。
刀具直径的选用主要取决于装置的规格和工件的加工尺寸，另外还要考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内。
粗铣时铣刀直径要小些，精铣时铣刀直径要尽量大些，最好能够包容整个加工宽度。
表面要求高时，还可以选择使用具有修光效果的刀片。
而孔加工刀具可分为钻孔刀具、镗孔刀具、扩孔刀具和铰孔刀具。
（1）钻孔刀具较多，主要有普通麻花钻、可转位浅孔钻以及扁钻。
用加工中心钻孔通常都会采用普通麻花钻，普通麻花钻主要由工作部分和柄部组成的。
刀具柄部分为直柄和锥柄两种。
直柄工具的刀柄主要是弹簧夹头刀柄，其具有自动定心、自动消除偏摆的优点，所以小规格的刀具最好选用该型别。
而工作部分包括切削部分和导向部分，所示，麻花钻的切削部分有2个主切削刃、2个副切削刃、1个横刃。
麻花钻的导向部位起导向、修光排屑和输送切削液作用。
麻花钻一般用于精度较低孔的粗加工，由于加工中心所用夹具没有钻套定心导向，钻头在高速旋转切削时容易会发生偏摆运动，而且钻头的横刃长，所以在钻孔时，要用中心钻打中心孔，用以引正钻头。
（2）镗削的主要特点是获得精确的孔的位置尺寸，得到高精度的圆度、圆柱度和表面粗糙度，所以，对精度较高的孔可用镗刀来保证。
镗孔工艺介绍
3．镗刀
按不同结构，镗刀可分为单刃镗刀和双刃镗刀。
孔的尺寸是由操作者调整镗 刀头位置保证的。
孔的尺寸精度靠镗 刀本身的尺铰工艺相比，孔径尺寸不受刀 具尺寸的限制，且镗孔具有较强的误差修正能力， 可通过多次走刀来修正原孔轴线偏斜误差，而且能 使所镗孔与定位表面保持较高的位置精度。
三、镗孔
镗孔是在预制孔上用切削刀具使之扩 大的一种加工方法，镗孔工作既可以在 镗床上进行，也可以在车床上进行。
1．镗孔方式 镗孔有三种不同的加工方式。
1．镗孔方式 （1）工件旋转，刀具作进给运动
➢工艺特点：加工后孔的轴心线与工件的回转轴线一致，孔 的圆度主要取决于机床主轴回转精度，孔的轴向几何形状误 差主要取决于刀具进给方向相对于工件回转轴线的位置精度。
为3.2～0.8μm。
➢镗孔可以在镗床、车床、铣床等机床上进行，具 有机动灵活的有点。应用十分广泛。 ➢在大批大量生产中，为提高孔效率，常使用镗模。
镗孔和车外圆相比，由于刀杆系统的刚性差、 变形大，散热排屑条件不好，工件和刀具的热变形 比较大，因此，镗孔的加工质量和生产效率都不如 车外圆高。
4．镗孔的工艺特点及应用范围
镗孔的加工范围广，可加工各种不同尺寸和不 同精度等级的孔。 ➢对于孔径较大、尺寸和位置精度要求较高的孔和 孔系，镗孔几乎是唯一的加工方法。 ➢镗孔的加工精度为IT9 ～ IT7级，表面粗糙度Ra
适于加工与外圆表面有同轴度要求的孔。
（2）刀具旋转，工件作进给运动
➢工艺特点：镗杆的悬伸长度L一定，镗杆变形对孔的轴向形 状精度无影响。但工作台进给方向的偏斜会使孔中心线产生 位置误差。镗深孔或离主轴端面较远的孔时，为提高镗杆刚 度和镗孔质量，镗杆由主轴前端锥孔和镗床后立柱上的尾架 孔支承。
第二节镗孔加工
第六章 孔系加工
二、镗孔刀具
镗刀由刀柄和刀具组成，具有一个或两个切削 部分，专门用于对已有的孔进行粗加工、半精加 工或精加工的刀具，如下图所示。镗刀可在镗床、 车床或铣床上使用。因装夹方式的不同，镗刀柄 部有方柄、莫氏锥柄和7:24锥柄等多种形式。在 数控铣床上一般采用7:24锥柄镗刀。
第六章 孔系加工
（3）刀具安装后进行动态跳动检查。动态跳动检 查是一个综合指标，它反映机床主轴精度、刀具精度 以及刀具与机床的连接精度。这个精度如果超过被加 工孔要求的精度的 1/2 或 2/3 就不能进行加工，需 找出原因并消除后才能进行。这一点操作者必须牢记， 并严格执行，否则加工出来的孔不能符合要求。
第六章 孔系加工
格式： G85 X__Y__Z__R__ F__； G86 X__Y__Z__R__ P__F__；
第六章 孔系加工
式中 G85─镗孔循环在孔底时主轴不停转，然后快速退
刀；如下图a所示。 G86─镗孔循环在孔底时主轴停止，然后快速退刀；
如下图b所示。
图6－13 粗镗孔动作图
a）G98 G85动作
b）G98 G86动作
第六章 孔系加工
（2）G76/G87程序段中Q代表刀具在轴反向位移增量。 （3）G87指令编程时，注意刀具进给切削方向是从工件的 下方到工件的上方。 （4）为了提高加工效率，在指令固定循环前，应先使主轴 旋转。 （5）由于固定循环是模态指令，因此，在固定循环有效期
镗孔粗糙度走刀计算公式
镗孔粗糙度走刀计算公式在机械加工中，镗孔是一种常见的加工工艺，用于加工出各种规格的孔洞。
而镗孔的粗糙度则是决定孔洞表面质量的重要参数之一。
粗糙度是指表面上微小不规则形状和高低起伏的程度，通常用来描述表面的光滑程度。
在镗孔加工中，粗糙度的大小直接影响着孔洞的质量和使用效果。
因此，了解镗孔粗糙度走刀计算公式对于提高镗孔加工质量具有重要意义。
镗孔粗糙度的走刀计算公式是基于镗刀的刀具走刀量和切削速度等参数来计算的。
在进行镗孔加工时，刀具的走刀量和切削速度是影响镗孔粗糙度的重要因素。
下面将详细介绍镗孔粗糙度走刀计算公式的相关内容。
1. 镗孔粗糙度的影响因素。
在进行镗孔加工时，影响镗孔粗糙度的因素有很多，主要包括刀具的走刀量、切削速度、切削深度、进给速度等。
其中，刀具的走刀量和切削速度是最为重要的因素。
刀具的走刀量决定了每次切削所去除的材料量，而切削速度则决定了切削过程中材料的去除速度。
这两个因素的大小直接影响了镗孔表面的粗糙度。
2. 镗孔粗糙度走刀计算公式。
镗孔粗糙度的走刀计算公式可以用以下公式来表示：Ra = f × (V × N)。
其中，Ra表示镗孔的粗糙度，f表示刀具的走刀量，V表示切削速度，N表示刀具的转速。
在这个公式中，刀具的走刀量f是指刀具每次进给的距离，通常以毫米为单位。
切削速度V是指刀具在单位时间内切削的长度，通常以米/分钟为单位。
刀具的转速N是指刀具每分钟旋转的圈数，通常以转/分钟为单位。
通过这个公式，我们可以清楚地看到镗孔粗糙度与刀具的走刀量和切削速度之间的关系。
当刀具的走刀量增大或切削速度增大时，镗孔的粗糙度也会随之增大。
因此，在实际的镗孔加工中，我们需要根据具体的工件材料和加工要求来确定合适的刀具走刀量和切削速度，以控制镗孔的粗糙度。
3. 镗孔粗糙度走刀计算公式的应用。
镗孔粗糙度走刀计算公式的应用对于提高镗孔加工质量具有重要意义。
在实际的镗孔加工中，我们可以根据工件材料的硬度、切削性能等因素，选择合适的刀具走刀量和切削速度，以控制镗孔的粗糙度。
镗孔技术
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七、镗孔量具使用方法
内径百分表
被测孔有冷却液时，应将冷却液擦干，以免冷却液进入量具而 造成腐蚀。
使用完后，内径百分表应及 时入盒，内径百分表应及时 进行清洁，防止生锈。
根据被测工件的尺寸，选用相应的可换测头。 将内径表装入表架中并使其压缩1圈，拧紧表架上的锁 紧螺母。 特殊需要测孔深度还可加长（使用接长杆）。
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七、镗孔量具使用方法
内径百分表
根据被测孔径选择相对的校对环 规或者外径千分尺来调整内径百 分表标定测量零位。
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七、镗孔量具使用方法
内径百分表
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七、镗孔量具使用方法
塞规
通端通过
止端不通过
通端
孔径合格
止端
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八、典型镗孔加工质量问题分析
质量问题 产生原因 解决方案
精镗切削深度不够
复查对刀调整切削深度 更换刀片 更换刚度好的镗杆或减少镗削 用量 精镗前均匀余量确定稳定跳动 差值补偿精镗微调量或返馈设 备部门调整设备 减少长径比增加镗削刚性或调 整切削参数 每刀进量专人核对并仔细记录 学习规范测量流程 调整均匀半精、精镗余量稳定 镗削状态
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四、镗孔步骤及注意事项
镗孔要求
5. 卧加镗孔试镗过程中须检查镗杆重力悬伸动态跳动值，合 理修正切削参数减少加工离心剪切振动影响 6. 按粗镗、半精镗、精镗步骤合理分配层镗削余量，粗镗余 量约0.5mm为宜；半精镗、精镗余量约0.15mm，避免半 精镗因余量过大产生让刀现象影响精镗余量调整精度 7. 难加工材料、高精度镗孔（容差≤0.02mm)可增加精细镗 加工步骤，镗削余量不小于0.05mm避免加工面弹性让刀
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所谓镗孔加工（Boring）是指将工件上原有的孔进行扩大或精化。它的特征是修正孔的偏心、获得精确的孔的位置，取得高精度的圆度、圆柱度和表面光洁度。所以，镗孔加工作为一种高精度加工方法往往被使用在最后工序上。例如，各种机器的轴承孔以及各种发动机的箱体、箱盖的加工等。
与其它机械加工相比，镗孔加工属于一种较难的加工。它只靠调节一枚刀片（或刀片座）要加工出H7、H6这样的微米级的孔。以前，人们曾将从事这种加工的人称为“镗孔师”，以表示对这种有特别技能的人的尊敬。但是，随着加工中心（Machining center）的普及，现在的镗孔加工只需要进行编程、按扭操作等。正因为这样，就需要有更简单、更方便、更精密的刀具来保证产品的质量。
传统的一体式镗刀主要用于产品的生产线或专机上，但实际上机器的规格多种多样，如NT、MT、BT、IV、CV、DV等等。即使规格一样，大小也有不同。如BT有15、30、40、45、50、60等等。即使规格、大小都一样，有可能拉钉形状、螺纹也不一样，或者法兰面形状不一样。这些都使得一体式镗刀在对应上遇到很大的困难。特别是近些年来，市场结构、市场需要日新月异，产品周期日益缩短，这就要求加工机械以及加工工具具有更充分的柔性（Suppleness）。所以一体式镗刀大多数已从工场中消失。
这里主要从工具技术的角度来分析加工中心的镗孔加工。
1加工不同，加工中心加工时由于工具转动，便不可能在加工中及时掌握刀尖的情况来调节进刀量等。也不可能像数控车床那样可以只调节数控按扭就可以改变加工直径。这便成了完全自动化加工的一个很大的障碍。也正因为加工中心不具有自动加工直径调节机能（附有U轴机能的除外），就要求镗刀必须具有微调机构或自动补偿机能，特别是在精镗时根据公差要求有时必须实现微米级调节。
总而言之，模块式镗刀系统具有很大的优势，但并不是说只要是模块式就好。必须从连接刚性、精度、操作性、价格等多方面来衡量。
模块式镗刀即是将镗刀分为：基础柄（Basic Holder）、延长器（Extension）、减径器（Reduction）、镗杆、镗头（Boring Head）、刀片座（Insert Holder）、刀片（Insert）、倒角环等多个部分，然后根据具体的加工内容（粗镗、精镗；孔的直径、深度、形状；工件材料等等）进行自由组合。这样不但大大地减少了刀柄的数量，降低了成本，也可以迅速对应各种加工要求，并延长刀具整体的寿命。
③工件自身或工件的固定刚性（Clamping Rigidity）
一些较小、较薄的工件由于其自身的刚性不足，或由于工件形状等原因无法使用合理的夹具进行充分的固定。
④刀片的刀尖形状（Geometry of Edge）
刀片的前角、后角、刀尖半径、断屑槽形状不同，所产生的切削抗力也不同。
⑤切削条件（Cutting Condition）
模块式镗刀最先出现在欧洲市场，大约20年前日本大昭和精机株式会社（BIG）与瑞士KAISER公司进行技术合作，BIG-KAISER模块式镗刀首次出现在日本市场，并逐渐取代了一体式镗刀的地位。如今日本的机械加工工场里80%以上都是使用的BIG-KAISER模块式镗刀。
由此可见，模块式镗刀具有一体式镗刀无法比拟的优势。当然，这也需要模块式镗刀具有高连接精度和高连接刚性，以及高重复精度和高度的信赖性。
②侧固式：显而易见，这种连接方式仅仅是达到固定的目的。它的旋紧力的绝大部分都向着径向。不但连接体的端面不能密接，径向位置也会发生变化。
③旋入式：虽然端面得到连接，但刀尖在圆周上的相位会发生变化。
④后部拉紧式：端面的连接和跳动都较好，但操作性很差。
⑤其它方式：包括侧面90°两点固定方式；侧面180°两点倾斜固定方式；ABS方式等等。
包括刀柄、镗杆、镗头以及中间连接部分的刚性。因为是悬臂加工（Stub Boring），所以特别是加工小孔、深孔及硬质工件时，工具系统的刚性尤为重要。
②工具系统的动平衡（Balance）
相对于工具系统的转动轴心，工具自身如有一不平衡质量，在转动时因不平衡的离心力的作用而导致颤振的发生。特别是在高速加工时工具的动平衡性影响很大。
2.2各种各样的模块式镗刀
现在市场上存在着各种各样的模块式镗刀系统，它们的连接方式各有区别。
①BIG-KAISER方式：它只要靠一颗锥度为15°的锥形螺钉来连接，固定时也只需要一支六角小扳手，操作非常方便。由于螺孔与被连接体的锥孔间有一定的偏心，当旋紧螺钉时依靠锥面的作用，将旋紧力的绝大部分转化为轴向的拉力，使被连接的两部分贴紧，而保持径向位置不变。固定螺钉用高剪断强度材料制成，可承受较大的扭矩，并且粗镗时设有加强拴。
另外，加工中心镗孔时由于切屑的流出方向在不断改变，所以刀尖、工件的冷却以及切屑的排出都要比车床加工时难得多。特别是用立式加工中心进行钢的盲孔粗镗加工时，至今这个问题还未得到完全解决。
1.2颤振（Chatter）
镗孔加工时常出现的、也是最令人头痛的问题是颤振。加工中心发生颤振的原因主要有以下几点：
①工具系统的刚性（Rigidity）
包括切削速度、进给、进刀量以及给油方式及种类等。
⑥机器的主轴系统（Spindle）等
机器主轴自身的刚性、轴承及齿轮的性能以及主轴和刀柄之间的连接刚性。
2.镗刀的选择基准
根据加工内容的不同，镗刀的选择基准也不一样。一般来说，应注意系统本身的刚性、动平衡性、柔性、可靠性、操作方便性及寿命和成本等。
2.1一体式（Solid）镗刀与模块式（Modular）镗刀