浅谈加工中心镗孔的刀具技术

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摘要：加工中心镗孔广泛应用于机械制造、航空航天、汽车工业等领域随着工业的发展和对零件精度要求的提高，加工中心镗孔的刀具技术也逐渐成为关注焦点，加工中心镗孔刀具技术是指在加工中心机床上通过刀具来进行镗孔加工操作的技术，镗孔作为一种常见的加工方式，它可以在工件内部形成精确、光滑的孔洞，用于安装轴承、销轴等零部件，满足零件装配的精度和质量要求。

关键词：加工中心；镗孔；刀具

刀具是机械制造中用于切削加工的工具又称切削工具，孔加工刀具包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等，和其它机械加工相比，镗孔加工是属一种较难的加工。

一、镗孔刀具基本类型

（一）固定刀镗杆

固定刀镗杆是镗孔刀具中极为常见的类型，它由刀杆和刀片组成，其中刀片稳固地安装在刀杆之上，这种结构设计带来的主要特点包括优异的稳定性，刀片与刀杆的固定结合减少了振动提升了加工精度，由于能够简单地更换不同规格的刀片来适应多样的镗孔直径需求，使得该类型镗杆显示出高度的灵活性和适用性。相较于复杂设计的多刃镗刀，固定刀镗杆的成本更低，适合成本敏感的生产环境，它的适用性广泛，特别适宜于不需频繁换刀的加工场合，在制造方面镗杆作为关键部件，其质量直接影响机床性能，因此需要具备高抗弯性、耐磨性及抗冲击韧性，确保心部韧性与表面硬度的平衡。

（二）微调刀镗杆

微调刀镗杆是一种专为精密镗孔加工设计的刀具，它装备了可以实现极精细调整的高精度微调机构，这种微调功能使得刀具在进行尺寸调整时能够达到0.001mm的精度，对于满足高精度加工需求至关重要。为了适配不同的加工场合，微调镗刀可以安装在特制的镗杆上并可在镗床、加工中心或专用机床上使用，通过直角或角度安装来适应通孔或盲孔的加工，在安装和使用过程中高度的清洁度是必需的，保证加工精度和延长刀具的使用寿命，微调刀镗杆的主要部件常由不锈钢制造以提高耐用性和抗腐蚀性，它们不仅稳定性好、调整精度高还通常设计有刻度盘，方便操作者进行精确调整，由于其出色的精密加工能力，微调刀镗杆非常适合于要求严苛的精密孔加工如IT6级精度要求和Ra0.8～1.6m的表面粗糙度[1]。

（三）伸缩式刀镗杆

伸缩式刀镗杆是一种高效且适应复杂加工条件的先进镗孔刀具，它由三个主要部件构成，提供支撑的刀杆、实现刀片径向移动的伸缩机构以及执行切削任务的刀片，这种镗杆的工作机理是利用数控程序控制的伸缩机构自动调节刀片伸出长度从而在不更换刀具的前提下精确控制孔径大小，优化了镗孔过程。由于能够在镗削深孔和大直径孔时无需换刀，伸缩式刀镗杆显著提高了加工效率并保持了优良的加工精度和稳定性，其技术优势还体现在通过精细调整伸缩机构来满足高精密度要求的同时减少机床空闲时间，进一步提升了生产线的效率。

（四）专用镗刀

除了常规的刀具类型外，还有一些专用的镗刀，如深孔镗刀。这种镗刀设计独特，可以在加工深孔时稳定切削，并具有良好的排屑性能。

二、镗孔刀具材料与涂层

（一）高速钢 (HSS)

高速钢（HSS）是一种经典的刀具材料，它以出色的综合性能而著称，包括了良好的硬度、韧性和耐磨性，HSS刀具能够在中低速切削条件下承受相对较高的切削温度，因此非常适合于中低速的机械加工环境。尽管HSS刀具在生产成本上相对较低使得它们在成本敏感或小批量的生产过程中是一个受欢迎的选择，但是相比于硬质合金HSS的耐磨性和耐热性稍逊一筹，这限制了它在高速切削或大批量生产中的应用[2]。

（二）硬质合金

硬质合金刀具是由硬质相（主要是碳化钨）和粘结相（如钴或镍）构成的复合材料，它们具备非常高的硬度和优异的耐磨性，这种结构的刀具能够在高速切削环境中维持切削刃的锐利度，使其成为高速和高效率加工的理想选择。除了卓越的机械性能，硬质合金刀具还具备良好的耐热性和耐腐蚀性能够承受苛刻的加工条件，尽管其成本相对于高速钢较高，但在需要长时间持续进行高速切削的应用场景中，硬质合金刀具提供了更好的性能和更长的使用寿命从而在工业生产中得到了广泛的应用[3]。

（三）陶瓷

陶瓷刀具以其极高的硬度和出色的耐热性而闻名，在高温环境下仍能维持出色的切削性能，这种类型的刀具特别适用于需要高速切削、加工硬质材料或者进行精密加工的场合。与硬质合金相比陶瓷刀具展现出更优的耐磨性，然而它们的缺点在于韧性较低，这使得陶瓷刀具在面对冲击载荷时更容易发生破损，因此在采用陶瓷刀具时需要格外注意避免不当的冲击或负载以免造成刀具损坏[4]。

（四）涂层技术（如TiN, AlTiN等）

涂层技术通过在刀具表面施加一层或多层薄膜，显著提升了刀具的整体性能，例如TiN（氮化钛）涂层能够有效提高刀具的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，这些改进有助于延长刀具的使用寿命。而AlTiN（铝钛氮）涂层则是在TiN的基础上进一步发展出的一种涂层，它提供了更高的硬度和耐热性特别适应于高速切削和干切削的条件。，涂层技术对于减小摩擦、降低切削力和切削热都有显着效果，不仅提高了加工效率也优化了工件的加工质量。

三、刀具几何参数对镗孔的影响

（一）前角、后角的选择

前角是刀片前刃与加工表面交角的角度，后角是刀片后刃与加工表面之间的角度，适当选择前角和后角可以影响切削力、切削进给和表面质量，较小的前角和较大的后角可以降低切削力并改善切削稳定性，而较大的前角和适当的后角有助于提高加工表面质量[5]。

（二）刃倾角的作用

刃倾角作为刀具主刃与工件轴线之间的夹角，对镗孔加工的切削力、刀具寿命和加工表面质量具有显著影响，通过适当选择刃倾角可以改变切削力的合力方向，使其偏向刀具进入工件的侧面从而减小径向切削分量并降低整体的切削力，适宜的刃倾角有助于减少切削过程中的振动，因为其可以使切削力作用点更靠近系统的稳定性中心，增强整个加工过程的稳定性，合适的刃倾角能够减缓刀具磨损的速度，由于它改变了刀具与工件接触的位置，减轻了切削刃的磨损，延长了刀具的使用寿命。

（三）刀具直径与长度的关系

刀具直径和长度对镗孔加工的稳定性和切削质量有影响，较大的刀具直径可以降低切削力和振动，但在加工深孔时可能会出现刚度问题，刀具长度较长时容易出现振动和刀具弯曲现象，因此需要注意选择合适的刀具长度。

（四）冷却液的应用及其对刀具性能的影响

适当的冷却液可以有效降低切削温度，减少由高温引起的对刀具和工件的损害，它通过减少刀具与工件间的摩擦，不仅显著降低了刀具磨损延长了刀具寿命，还提高了加工表面的质量，使得加工表面更加光滑，冷却液在清洁切削区域方面也十分重要，它能冲洗掉金属屑和废渣，避免它们干扰切削过程保持工具最佳性能和加工质量。在高速或重负荷切削中冷却液的使用降低了工件热变形的风险从而提升了加工精度，它还具备防锈和防腐功能，保护刀具和工件不受腐蚀，选择合适的冷却液类型和喷射方式对于满足特定加工需求至关重要，因而在制定加工工艺时应充分考虑这些因素以实现整个加工过程的优化。

结论：

综上所述，加工中心镗孔的刀具技术是一个综合性问题，需要综合考虑刀具材料、几何参数、冷却液的应用等诸多因素，通过合理的刀具选择和切削参数的优化可以实现更加高效、稳定和精密的镗孔加工，满足不同工件加工要求，提高加工效率降低加工成本提升企业竞争力。

参考文献：

[1]闫海鹏,王建国,肖楠.加工中心床头箱箱体双面镗孔组合机床设计[J].组合机床与自动化加工技术,2015,(01):138-141.

[2]刘萍.复杂轮系在镗孔车端面装置中的应用[J].电子测试,2014,(23):140-142.

[3]周文.高速镗孔技术在压路机零件加工中的应用研究[J].南通纺织职业技术学院学报,2010,10(03):9-11.

[4]聂福全.一种数控加工中心用折叠式反镗孔刀具[J].工具技术,2008,(03):106.

[5]郭巍.浅谈加工中心镗孔的刀具技术[J].今日科苑,2007,(16):110.