如今，⼈人类最古⽼老老的制造⽅方法之⼀一-打孔-正⾯面临着⻜飞速发展的挑战，包括新的和更更硬的材料料，增加的零件复杂性，越来越⼩小的零件零件以及对更更短周期时间的需求。现在，这是⼀一个相当常规的程序，现在需要使⽤用更更坚固的基材，更更好的涂层（在某些情况下还需要定制涂层）以及改进的⼏几何形状和专⻔门设计的

⼯工具。

 

在关键应⽤用中对更更坚固，更更轻的组件的需求促使⼈人们使⽤用⾮非传统材料料。其中包括新型特种钢，新型合

⾦金金，陶瓷，复合材料料和玻璃。它们难以加⼯工和渗透，经常⽤用于要求极严格的公差和良好表⾯面光洁度的零件中。⼈人类最古⽼老老的制造⽅方法之⼀一（打孔）现在⾯面临着快速发展的挑战，包括新材料料和更更硬的材料料，零件复杂性的增加，更更⼩小的零件，以及更更短的循环时间。现在，这是⼀一个相当常规的程序，现在需要使⽤用 更更坚固的基材，更更好的涂层（在某些情况下还需要定制涂层）以及改进的⼏几何形状和专⻔门设计的⼯工具。

 

 

⼭山⾼高520系列列可转位⼑刀⽚片钻。

 

⽥田纳⻄西州富兰克林林的Horn USA Inc.的培训和技术专家Edwin Tonne定义了了⽤用钛和奥⽒氏体不不锈钢等材料料在钻头上打孔的⼀一些问题。他说：“问题从⼀一开始就开始，因为需要更更多的努⼒力力才能进⼊入材料料，从⽽而导致   推⼒力力更更⾼高。” “此外，这些材料料经常会夹在钻头上，并且切割不不⼲干净，磨损钻头的速度⽐比平常快。问题来

⾃自于材料料的韧性，⽽而不不仅仅是硬度。其他⼀一些材料料，例例如塑料料，则更更坚硬，并带来⼀一系列列问题。”

 

钻⽐比⾦金金属

美国得克萨斯州阿灵顿市Iscar metals Inc.的国家产品专家克雷雷格•尤因（Craig Ewing）讨论了了复合材料料和陶瓷固有的困难。“⾮非传统材料料的主要挑战是需要兼顾更更⾼高性能和更更⻓长⼑刀具寿命。通常，这是硬质合

⾦金金等级和刃⼝口加⼯工的函数。陶瓷和复合材料料⾯面临两个挑战。它们极具磨蚀性，对⼑刀具寿命产⽣生不不利利影   响。如果没有正确的⼏几何形状，复合材料料也容易易分层或磨损。”

 

例例如，Iscar有⼗十种标准⼏几何形状，但经常被要求创建专⻔门的设计。Ewing表示：“其他解决⽅方案使⽤用⾦金金 刚⽯石尖端的⼑刀⽚片或类⾦金金刚⽯石涂层，它们可以提⾼高⼑刀具寿命，并且可以经济⾼高效地替代涂层碳化物。”

 

切割硬质材料料时，热量量是⼤大敌。根据密歇根州特洛洛伊市Seco Tools LLC孔加⼯工产品经理理Manfred Lenz所说，它不不仅会影响精度，⽽而且会⼤大⼤大缩短⼑刀具寿命。“对于诸如⾼高温合⾦金金之类的⾦金金属，堆积边缘是个问     题，”他说。   。“因此，能够承受更更⾼高温度并减少或消除堆积的切削刃的锋利利边缘和涂层⾄至关重要。复合材料料的主要问题是可能会磨损切削刃并因此产⽣生撕裂的磨损。这⾥里里的解决⽅方案是使⽤用特殊配制的涂层或PCD尖钻头来保持边缘锋利利。”

 

伊利利诺伊州绍姆堡的三菱综合材料料美国公司的应⽤用专家医学博⼠士David Maunu指出，较硬的⾮非传统材料料带来了了经济⽅方⾯面的考虑。他说：“鉴于世界市场上存在的竞争，⼯工具制造商⾯面临的⼀一⼤大挑战是需要开发

⼀一种能够在多种材料料中运⾏行行且具有可重复性和可靠性的标准⼯工具。”    “尽管制造商在任何情况下都需要专

⻔门的⼯工具，但经济因素决定了了需要⼀一种在多种材料料中都能良好运⾏行行，提供令⼈人满意的结果并达到合理理使

⽤用寿命的产品。”

 

他指出，性能标准必须包括正确的⼏几何形状，以进⾏行行适当的切屑控制。“复合材料料所需的专⽤用钻头需要特殊配制的基材和多种涂层，因此价格更更⾼高。通过在可能的情况下结合标准钻头和在必要时的专⻔门单元，制造商和客户可以平均成本以实现更更好的经济表现。

 

 

Supermini HP多功能⼯工具结合了了钻孔，镗孔，端⾯面加⼯工和为⼩小型零件制造的⼀一种解决⽅方案。

 

在整个制造过程中，对⼩小直径孔的需求激增，范围从瑞⼠士式机器器上制造的最⼩小零件到⻜飞机发动机及其他 地⽅方的⼀一些最⼤大零件。除了了避免钻头折断外，公差和精加⼯工也已成为重点。他指出，解决该问题的⽅方法远远超出了了⼯工具范围，还需要对各种因素进⾏行行优化组合。性能标准必须包括正确的⼏几何形状，以进⾏行行适   当的切屑控制。“复合材料料所需的专⽤用钻头需要特殊配制的基材和多种涂层，因此价格更更⾼高。通过在可    能的情况下结合标准钻头和在必要时的专⻔门单元，制造商和客户可以平均成本以实现更更好的经济表现。

 

伦茨注意到了了这些问题。他说：“在2毫⽶米以下，您需要更更⾼高的转速-通常在10,000到20,000之间，具体    取决于材料料。” “不不仅仅是主轴转速，机床还必须稳定，并且⼑刀具和⼯工件都需要严格的⼯工件夹持，以确保没有跳动或不不稳定。显然，⼏几何形状必须正确，正确的涂层很重要。但是，我认为主要的收获是，如果  您要进⾏行行此类⼯工作，则需要在机器器上使⽤用正确的选项来增加成功的机会。”

 

Tonne列列举了了⼏几种在较⼩小直径下结合速度和精度的⽅方法。他指出，Horn提供了了Fahrion提供的精密夹头系统，同⼼心精度低⾄至2 µm。当与冷却液和射流夹头结合使⽤用时，即使在难加⼯工的材料料中也可以实现更更

⾼高的切割速度。

 

Tonne说：“我们还有DD系列列⾼高性能钻头，可钻削困难的材料料。” “我们通过更更⾼高的精度跳动和精细抛光的凹槽来实现这⼀一⽬目标。我们新的Supermini HP⼯工具可以钻孔，钻孔，端⾯面加⼯工和旋转。这种⽅方法使最终⽤用户可以粗加⼯工⼩小孔，然后精加⼯工孔。这样可以节省换⼑刀时间，减少⼯工位，同时提供最佳的精 度。”

简⽽而⾔言之，钻削的性能不不是来⾃自系统的任何⼀一个⽅方⾯面，⽽而是来⾃自每个重要的部分-从主轴到⼑刀尖。  可转位和插⼊入预付款

可转位⼯工具的经济性，灵活性和便便利利性在⼩小孔钻削中也变得⾄至关重要。Ewing引⽤用了了伊斯卡（Iscar）的

SUMOCHAM，这是可换头的钻头产品线，现在直径可减⼩小到4.0毫⽶米。“我们已经开发出三种不不同的标准⼏几何形状，其中⼀一种⽤用于切割异种材料料。袋状设计将切削⼒力力转换为夹紧⼒力力，⽽而不不会产⽣生潜在的塑性变  形。随着钻头变得更更⻓长，⾃自定⼼心的⼏几何形状以及对孔进⼊入的较低切削⼒力力，提⾼高了了有关孔位置和质量量的钻 头性能。”

 

三菱公司的Maunu谈到了了⼩小直径的速度和精度时，基础知识的重要性。他说：“我们⼀一直在设计能够处理理当今⾮非传统材料料的新基材，涂层和⼏几何形状。” “取决于直径，选择⼑刀具所固有的复杂性会随着客户使

⽤用的机器器以及我们可以提供的功能⽽而改变。⽬目前，0.019毫⽶米（0.48毫⽶米）是能够输送冷却液的最⼩小直   径，这对于排屑和热控制都同样重要，⽽而排屑控制是⼩小孔钻削中最⼤大的问题之⼀一。”

 

 

根据制造商的说法，Iscar的SUMOCHAM具有改进的⼑刀头和凹⼝口设计，可提供⼀一致的⼑刀具寿命和可重复   的⼑刀具⻓长度以及经济的分度。⽆无需预设或⼯工具触发。

 

制造商发现，消除后处理理程序（包括去⽑毛刺刺）具有多种优势，包括节省时间和⼯工具，消除了了⼿手⼯工⼯工作并 提⾼高了了产品质量量。孔加⼯工是其中许多创新的原因，从基于价值的⼯工程技术（例例如产⽣生多个直径的组合钻   头到能够产⽣生改善的光洁度的特殊涂层）。

 

最基本和最常⻅见的需求是“清洁切割”，该切割可消除⽑毛刺刺并提⾼高精度。美国霍恩公司的Tonne提到了了编程的重要性。“在钻头离开孔时，避免撕裂的最常⽤用技术是减少进给。同样，在较难加⼯工的材料料中，减少进料料会减少孔顶部的⽑毛刺刺。我们还在DD系列列中提供了了特殊的钻头，可以对该⼯工具进⾏行行内置的附加倒

⻆角，导向和去⽑毛刺刺加⼯工。”

 

Seco Tools的Lenz指出了了倒⻆角尺⼨寸的重要性。他说：“通过增加倒⻆角尺⼨寸，我们已经能够减少⽑毛刺刺的产

 

 

⽣生。”    “尤其是对于某些更更新，更更具磨蚀性的材料料，这是正确的。倒⻆角越⼤大，切削操作越好，也越⼲干净。在某些应⽤用中，我们实际上已将半径增加到近似球形。当然，很⼤大程度上取决于⼯工具本身及其组成和涂层。例例如，⾦金金刚⽯石涂层在复合材料料上效果最佳。”

 

伊斯卡的《尤因》也强调了了倒⻆角。他说：“我们采⽤用多种不不同的倒⻆角技术，包括将钻体安装在倒⻆角环  中，以便便在⼀一次操作中进⾏行行钻孔和倒⻆角。”       “我们还设计了了特殊的⼯工具，可通过圆形插补在⼀一侧进⾏行行钻孔和倒⻆角，在背⾯面进⾏行行倒⻆角。汽⻋车⾏行行业特别节省了了时间和⼯工具，这尤其受到汽⻋车业的⻘青睐。”

 

当⽬目标是改善表⾯面光洁度时，必须结合许多⼯工艺要素。根据Maunu所说，“随着对改进表⾯面处理理的需求  不不断增⻓长，⼯工具制造商和制造商都必须考虑各种变量量，包括⼯工具基板，涂层，⼏几何形状以及速度和进给量量。虽然通常认为涂层是该⼯工艺的主要贡献者，但必须适当处理理所有输⼊入以获得最佳设置。在进⾏行行⼆二次   加⼯工时，⼀一些制造商正在寻找⽅方法来避开多轴设备和具有选定⼑刀具⼏几何形状的⼑刀具。”

 

先进的材料料，先进的⼯工具

制造⽅方⾯面的进步（包括材料料，机器器，设计能⼒力力和零件配置）促使⼯工具制造商制定了了相应的策略略。在某些情况下，这些是单个公司的⼯工作，但更更经常的是，它们是与外包涂料料，组件和配件的合作。

 

Maunu引⽤用了了基本的⼯工具组成和设计。他说：“随着切削⼑刀具在性能技术⽅方⾯面赶上了了机床，出现了了⼏几种新的策略略。” “越来越多地需要使⽤用稀⼟土碳基材，根据操作的不不同，处理理不不同形式的冷却剂的能⼒力力也越来越⾼高。例例如，我们的⼀一款新型钻头具有三⻆角孔，可实现更更好的切屑控制。在整个开发阶段，我们意识到 需要适当的冷却液流量量。现实是，成功的⼯工具制造商现在必须更更新和扩展其标准产品线，以实现经济竞争。”

 

 

三菱综合材料料最近的钻头设计具有可改善切屑控制的三⻆角孔。

 

Ewing同样强调了了对钻头主体和涂层新材料料的持续研究需求。他说：“碳化物基体”⼀一词已不不再⾜足够。“由 于纳⽶米技术和其他发展，基板选择库⼤大⼤大增加了了。⾄至于涂层，我们越来越多地看到必须根据类型和数量量对多层涂层进⾏行行排序以达到最佳性能。” Maunu引⽤用了了基本的⼑刀具组成和设计。他说：“随着切削⼑刀具在性能技术⽅方⾯面赶上了了机床，出现了了⼏几种新的策略略。” “越来越多地需要使⽤用稀⼟土碳基材，根据操作的不不同，处理理不不同形式的冷却剂的能⼒力力也越来越⾼高。例例如，我们的⼀一款新型钻头具有三⻆角孔，可实现更更好的切屑控制。在整个开发阶段，我们意识到需要适当的冷却液流量量。现实是，成功的⼯工具制造商现在必须  更更新和扩展其标准产品线，以实现经济竞争。”

 

Lenz指出了了开发“⽬目标”涂层所需的努⼒力力和有效性。他说：“⼭山⾼高⼑刀具每年年都在加⼤大研发⼒力力度，尤其是在  解决特定问题⽅方⾯面。” “例例如，我们拥有⼀一种新涂层，⼏几乎消除了了积屑瘤，我们将在MS（铣削）和DS（钻削）牌号上使⽤用它。性能⾮非常出⾊色，由于涂层和⼏几何形状（包括⾮非常锋利利的边缘和前倾⻆角），   我们能够将孔数从500增加到4,000。这需要⼤大量量的研究，不不仅是在配⽅方⽅方⾯面，⽽而且还包括应⽤用⽅方式。”

 

除了了⼯工具组件（包括基材和涂层）外，机电设备和⻋车载机械功能对于改善孔加⼯工也越来越重要。Tonne      评论说：“在某些应⽤用中，我们建议使⽤用⼒力力传感器器。虽然我们不不制造它们，但它们可从奇⽯石乐购买，并   且性能良好。同样，更更多的机器器具有⻋车载监控器器来感应钻头阻⼒力力。最初称为“⾃自适应控制”的功能变得更更 加敏敏感，Makino开发了了可实际监视性能的功能。在帮助我们的客户选择合适的钻头或其他孔加⼯工⼯工具    时，我们必须了了解他们所追求的应⽤用⽅方⾯面的设备功能。”

 

在过去的⼗十年年中，制孔技术的进步很⼤大程度上归因于源⾃自其他制造领域的⽅方法，材料料和技术。展望未     来，⼯工具制造商正在将他们的经验与新产品和参数结合在⼀一起，以“领先⼀一步”。

 

⽑毛努说：“过去⼗十年年来发⽣生了了巨⼤大的变化。”       “能够将冷却剂输送到切削刃的⼩小型钻头的开发以及新的涂层和⼏几何形状使客户能够成功地在难以加⼯工的材料料上完成多个孔的加⼯工。随着我们步⼊入未来，钻头⽆无疑

 

 

将变得更更加精确，并且改进的涂层将发挥越来越⼤大的作⽤用。”

 

⽑毛努说，深度/直径⽐比将继续增加，并且将更更加强调消除⼯工艺。他说：“例例如，以前，我们的⼀一位客户不不   得不不送出零件进⾏行行打孔，并在此过程中损失了了多达⼋八周的时间。” “我们为他开发了了⼀一种⼯工具，使他能够在内部完成流程，从⽽而节省了了所有时间，并使他能够承担其他⼯工作。较新的⼯工具更更昂贵吗？是的，但是 就增加产量量和节省时间⽽而⾔言，价格是合理理的。”

 

Lenz预计，⼏几乎在所有制孔领域都将取得进步。他说：“⼯工具制造商将致⼒力力于开发更更有效的标准钻，这 些钻在各种材料料和应⽤用中都能表现良好。” “这将有必要将重点放在排屑，涂层和更更⼤大的排屑槽上。同时，将⽆无法避免那些需要个⼈人关注的特殊应⽤用，包括针对特殊材料料配置的优化⼏几何形状，例例如通过纳⽶米   技术获得的定制合⾦金金。”

 

⾦金金属和复合材料料中增材制造的快速增⻓长，以及⼯工艺的不不断完善，将对制孔操作产⽣生重⼤大影响。Tonne认 为，这很可能导致⼦子集不不同于传统的钻井作业。他说：“制孔将更更多地是⼀一种精加⼯工操作，因为孔已经  存在于印刷件中。” “与镗孔和珩磨类似的技术很可能会⽤用于在⼩小公差操作中细化孔径并提供微⽶米范围的精加⼯工。为了了获得理理想的结果，需要结合主轴技术，夹具和⼯工具。”

 

Ewing⽤用两个毫不不妥协的指令总结了了制孔的未来：“变⼩小，变快”。

 

从历史上看，最古⽼老老，最常⻅见的加⼯工⼯工艺之⼀一已发展成为越来越多的复杂设计，材料料和参数。为了了满⾜足

⽇日益复杂的市场不不断增⻓长的需求，对于⼯工具制造商和制造商⽽而⾔言，都可能过于选择细节。   很⾼高兴记住⼀一句句古⽼老老但仍然真实的格⾔言：“客户不不愿操练。他想要洞洞。”

⽤用新的设计，基材，涂料料应对制线挑战

就像制孔已经取得了了许多进步⼀一样，螺纹加⼯工也紧随其后。30多年年来，威斯康星州Richfield的Carmex Precision Tools LLC专⻔门从事螺纹铣削⼑刀具的开发。各种各样的螺纹类型和尺⼨寸意味着必须开发辅助设备，包括⽤用于钻孔和螺纹铣削的专⽤用⼑刀柄和复合⼑刀具。

 

当然，新型⾼高温材料料⽆无论是铣削还是攻丝都会给螺纹加⼯工带来挑战，” Carmex美国国家销售经理理Jim White说。他补充说，与新型硬质合⾦金金基底和涂层⼀一样重要，设计也起着⾄至关重要的作⽤用。“我们许多⼯工具的螺旋轮廓不不仅可以实现更更精确的螺纹轮廓，⽽而且还可以提供更更好的光洁度。我们还开发了了⼀一些改进产品，例例如DMT中⼼心切削⽴立铣⼑刀，该铣⼑刀始于不不平坦的表⾯面，使⽤用常规⼯工具可能会形成椭圆孔。”

 

 

Carmex钻，铣和螺纹组合⼯工具。

 

与打孔⼀一样，较⼩小直径的孔也会带来螺纹问题。从历史上看，攻丝是⾸首选的解决⽅方案。不不幸的是，当涉 及到⾼高附加值的零件时，丝锥损坏可能会⽴立即报废。怀特说：“即使在今天，⾼高温材料料也会破坏丝锥，

⽽而现在铣削是⾸首选的⽅方法。”     “除了了破损，⽔水⻰龙头还会很快磨损，并且需要频繁的更更换时间。得益于我们新的基材和纳⽶米涂层的使⽤用，我们的⼯工具更更坚固，更更耐热。此外，通过螺纹铣⼑刀使⽤用冷却液可延⻓长⼑刀具寿命。在⼀一些较⼩小的⼯工具上，我们结合了了三个排屑槽，以改善排屑效果。在任何⼩小孔螺纹中，变形都是 最⼤大的问题，但我们令⼈人满意地将螺纹切⾄至00-96 UNS。”“当然，新的⾼高温材料料⽆无论是铣削还是攻丝都给螺纹加⼯工带来了了挑战，” Carmex美国国家销售经理理Jim White说。他补充说，与新型硬质合⾦金金基底和涂层⼀一样重要，设计也起着⾄至关重要的作⽤用。“我们许多⼯工具的螺旋轮廓不不仅可以实现更更精确的螺纹轮廓，⽽而且还可以提供更更好的光洁度。我们还开发了了⼀一些改进产品，例例如DMT中⼼心切削⽴立铣⼑刀，该铣⼑刀始于不不平坦的表⾯面，使⽤用常规⼯工具可能会形成椭圆孔。”    “我们许多⼯工具的螺旋轮廓不不仅可以实现更更精确的螺纹轮廓，⽽而且还可以提供更更好的光洁度。我们还开发了了⼀一些改进产品，例例如DMT中⼼心切削⽴立铣

⼑刀，该铣⼑刀始于不不平坦的表⾯面，使⽤用常规⼯工具可能会形成椭圆孔。” “我们许多⼯工具的螺旋轮廓不不仅可以实现更更精确的螺纹轮廓，⽽而且还可以提供更更好的光洁度。我们还开发了了⼀一些改进产品，例例如DMT中⼼心