传统钻削与螺旋铣孔加工工艺的区别

作为一种新型孔加工方式，螺旋铣孔技术具有切削过程平稳、刀具承受切削力小和一次加工即可满足精度要求的优点。该技术已成为国内外材料加工研究的热点和难点之一。那么，传统钻削与螺旋铣孔加工工艺有什么不同呢？

传统钻削工艺

传统的钻削加工主要有以下特点：

其一，在传统的钻孔过程中，主轴中心的线速度为0，即钻头中心不参与切削，工件的中心区域材料要完全依靠钻机向下的推力将其挤出来去除，因而钻头所承受的Z向力很大，当加工钛合金等难加工材料时，刀具的快速磨损失效也就在所难免了。

其二，传统钻孔加工过程是一个连续的切削过程，刀刃始终与工件相接触，切削时接触面温度很高，而钛合金的导热性差，连续的切削过程使温度不断累积，这也加速了刀具的磨损失效，导致加工表面质量下降。

其三，传统钻孔加工的排屑方式也是导致刀具失效的一个原因。钻孔过程中，切屑从钻头狭槽中排出，排屑速度慢，而切削热主要是由切屑带走的，当切削热不能及时疏散时，大量切削热留在了工件和刀具上，这会加速刀具的磨损失效。

另外，切屑与已加工孔的表面有直接接触时，加工表面会被划伤，显然这种排屑方式又影响了孔的表面质量。一般说来，传统钻孔加工质量是无法满足飞机制造业的精度要求的，还必须依靠其他工序来保证孔的表面质量，从而降低了工作效率，同时也提高了加工成本。从技术可行性和经济角度考虑，传统钻孔工艺已不再适用于飞机制造业。

螺旋铣孔工艺

与传统的钻削加工相比，螺旋铣孔采用了完全不同的加工方式。螺旋铣孔过程由主轴的“自转”和主轴绕孔中心的“公转”2个运动复合而成，这种特殊的运动方式决定了螺旋铣孔的优势。

首先，刀具中心的轨迹是螺旋线而非直线，即刀具中心不再与所加工孔的中心重合，属偏心加工过程。刀具的直径与孔的直径不一样，这突破了传统钻孔技术中一把刀具加工同一直径孔的限制，实现了单一直径刀具加工一系列直径孔。这不仅提高了加工效率，同时也大大减少了存刀数量和种类，降低了加工成本。

其次，螺旋铣孔过程是断续铣削过程，有利于刀具的散热，从而降低了因温度累积而造成刀具磨损失效的风险。更重要的是，与传统钻孔相比，螺旋铣孔过程在冷却液的使用上有了很大的改进，整个铣孔过程可以采用微量润滑甚至空冷方式来实现冷却，是一个绿色环保的过程。

第三，偏心加工的方式使得切屑有足够的空间从孔槽排出，排屑方式不再是影响孔质量的主要因素。由此可见，该项技术有着广阔的发展空间和良好的市场前景，但作为新的加工方式，其加工机理有待进一步研究探讨。

螺旋铣孔的优势

（1）提高加工孔的质量和刀具寿命。

相对于传统的钻孔技术，螺旋铣孔显著地提高了孔的质量和强度；螺旋铣孔属于断续切削，较低的铣削力使得加工的孔无毛刺；刀具直径比孔小，切屑得以顺利排出，使得孔表面的粗糙度值能大幅降低；在加工复合型材料时，消除了以往传统打孔由于刀尖钝化导致的脱层、剥离、孔表面质量低等情况。

传统钻孔刀具中心的切削能力低下，且易积聚发热快速磨损，刀具寿命普遍较低；螺旋铣孔则由于较低的铣削力使刀具寿命显著提高。

（2） 缩短研制周期，节约加工成本。

在制造飞机或其他重型机器时，使用螺旋铣孔技术将会大大缩短研发周期，降低成本。

应用螺旋铣孔技术，可用同一把刀加工不同直径的孔和复杂形状的孔。由于其加工方法的优越性，可以节省传统的锪锥孔、铰孔等工作。这意味着，今后加工孔的刀具种类型号会不断减少。从整个研制周期来看，使用螺旋技术可减少很多工序（如分解拆卸后对不同的孔分别进行毛刺去除处理、铰孔、清除冷却液，再进行组装），大大缩短加工周期。

（3） 高度自动化。

实现更高的自动化程度，也是降低加工成本的一种方式。由于螺旋铣孔工艺铣削力低，此项技术才能在工业机器人装置上得以应用。由于工业机器人装置比较柔弱，而传统钻孔轴向力太大，因此传统钻孔是无法应用在此类装置上的。

（4） 促进新材料的使用。

在飞机的零部件中使用新型材料是明显的发展趋势，钛合金、复合材料等新型材料已得到广泛应用。而新型材料的研制使用需要适合的加工工艺支撑，在孔加工方面，研究表明，相对于传统钻孔技术，螺旋铣孔技术有着显著的优势。

螺旋铣孔工艺只需1把刀具就可以加工出不同直径、高质量的孔，既减少了换刀时间，又节省了精加工的工序，大大提高了工作效率。鉴于螺旋铣孔技术的优势，各大企业，特别是航空、模具行业中的许多企业已开始将它应用到生产实际中。随着这种技术的推广和应用，传统的钻孔刀具将会慢慢被淘汰，而新型铣孔装置将越来越多地出现在机械加工车间中。