CNC 镗床：深入讨论

• 1
  CNC 镗床如何去除材料
• 2
  镗头、镗杆与刚性极限
• 3
  何时镗孔优于钻孔、铰孔或铣削
• 4
  决定内孔是否圆的装夹规则
• 5
  镗孔不再是最佳方案的情况
• 6
  镗孔与其他制孔工艺对比

镗孔用单刃刀具沿孔轴线进给，将已有孔扩大。钻孔是开孔，镗孔是修正孔。刀具相对主轴中心线偏移一个受控半径，因此每次走刀从孔壁去除一圈薄而均匀的材料。

原理就是这样。一个切削刃、一个受控半径、一个直线进给。因为只有一个刃接触孔壁，刀具不会像多刃钻头或铰刀那样与孔争位置。机床移动刀具，几何形状随之形成。

精加工走刀的切削深度通常为每边 0.1–0.5 mm，粗加工走刀在铝件中可达每边 2–3 mm，在钢件中为每边 0.5–1.5 mm。进给率低于铣削，因为刀具细长。在 4140 钢的 Ø50 mm 内孔上，典型精加工走刀使用硬质合金刀片，进给 0.1 mm/rev，表面速度 100–150 m/min。

收益是尺寸控制。装夹刚性足够时，镗出的孔直径可保持 ±0.005 mm，孔壁可达 Ra 0.2–0.8 μm。在单件零件上，没有其他单刃工序能以同样低的成本同时达到这两项。

镗头夹持镗杆，镗杆夹持刀片。在 CNC 镗床上，镗头在程序控制下径向调整，因此机床无需停机即可调整直径。手动镗头使用螺杆和千分表。无论哪种方式，镗杆都是薄弱环节。

镗杆长度决定极限。镗杆安全悬伸约为其直径的 4 到 6 倍，超过后就会发生颤振。再长，孔壁会出现波纹，刀片崩刃，孔会呈锥形。Ø25 mm 镗杆大约能加工 100–150 mm 深，之后需要更大镗杆或改变策略。

硬质合金镗杆比钢制镗杆更抗颤振，带内部阻尼的调谐镗杆可进一步延长比例，通常达到直径的 8–10 倍。它们成本更高，但在深孔、紧公差加工中值得使用。对于深度小于 2 倍直径的浅孔，标准钢制镗杆即可。

机床本身不如装夹重要。在行程范围内，配刚性工装夹具的三轴铣床可以像专用卧式镗床一样精确镗孔。专用镗床增加的是可达范围和用于大型重工件的转台。钜亮五金（GreatLight）在 16 台五轴联动加工中心和 Ø400 mm 转台上进行镗孔作业，覆盖长轴方向 4,000 mm 以内的大部分镗孔工作。

每种制孔工艺各有用途。钻孔开孔，直径大约能保持 ±0.1 mm。铰孔将孔精加工到 ±0.01 mm，孔壁质量好，但只修正尺寸，不修正位置。用立铣刀铣削圆型腔可以加工大孔，但孔壁常会留下刀具切入的接刀痕。

当孔的位置、尺寸和直线度同时重要，或孔太大、太深而不适合铰刀时，镗孔占优。当孔必须与其他特征同心时，镗孔也占优，因为切削前可将镗杆对现有基准打表找正。

当孔小而浅时，镗孔不占优。Ø6 mm、深 10 mm 的孔，钻孔加铰孔更快。在大批量零件上，铰刀或成形刀具可在数千件中摊薄成本，镗孔也不占优。每个孔的装夹时间是权衡因素。

实用规则：直径大于 20 mm、公差紧于 ±0.02 mm，或深度超过 5 倍直径时，采用镗孔。低于这些值，铰孔通常更便宜。介于两者之间时，询问车间已有哪种装夹在运行。

镗出的孔圆度取决于装夹。工件必须夹持到从第一刀到最后一刀，孔轴线始终与刀路对齐。走刀之间的任何偏移都会在孔壁形成台阶，精加工走刀无法去除。

预钻孔直径留小 0.3–0.5 mm。这给镗刀留出足够余量清理孔壁，又不会使刀片过载。留太多浪费时间；留太少刀具会蹭削，使刃口变钝并导致孔径超差。

第一刀后测量。第一刀后孔径超出 0.02 mm 的孔不会自行修正。调整镗头半径，再以每边 0.05–0.1 mm 进行第二次轻走刀。紧公差加工时，使用带微调装置的镗头，并在切削前对镗杆打表找正。

切削液比多数人预想的更重要。内冷切削液清除深孔底部切屑，并保持镗杆温度稳定。没有它，200 mm 镗杆在长走刀中热伸长可使切削刃移动 0.01–0.02 mm。这足以偏离 ±0.005 mm 的要求。

镗孔是慢速单刃加工。一个零件上有 40 个 Ø30 mm 的孔，逐个镗孔会多花数小时，而铰孔或螺旋铣削不会。当公差足够宽松、可以铰孔时，车间就应铰孔。

超过直径 10 倍的超深孔会把镗杆挠度和排屑推到极限。通常的解法是先枪钻再轻镗，但镗孔余量很短，主要用于修正直线度。该长径比下全长镗孔很少经济。

薄壁件抗切削力差。壁厚小于 3 mm 时，在刀片径向力下会让刀，刀具通过后回弹，留下超差孔。要支撑壁面，把每边切深降到 0.05–0.1 mm，并预期更频繁地测量尺寸。

纯铝和部分塑料等软而粘的材料会撕裂而不是剪切。锋利的高正前角刀片有帮助，提高表面速度也有帮助。如果壁面仍然涂抹，镗孔可能不是该材料的合适工艺，铰孔或磨孔的表面会更好。