钻孔:用钻头在实体材料上加工出孔的操作-中文百科频道

概述

用钻头在实体材料上加工孔叫钻孔。各种零件的孔加工，除去一部分由车、镗、铣等机床完成外，很大一部分是由钳工利用钻床和钻孔工具（钻头、扩孔钻、铰刀等）完成的。

在钻床上钻孔时，一般情况下，钻头应同时完成两个运动；主运动，即钻头绕轴线的旋转运动（切削运动）；辅助运动，即钻头沿着轴线方向对着工件的直线运动（进给运动），钻孔时，主要由于钻头结构上存在的缺点，影响加工质量，加工精度一般在IT10级以下，表面粗糙度为Ra12.5μm左右、属粗加工。

特点

1、钻头转速高。

2、摩擦严重、散热困难、热量多、切削温度高。

3、切削量大、排屑困难、易产生振动。

4、钻头的刚性和精度都较差，故钻削加工精度低，一般尺寸精度为IT11～IT10，粗糙度为Ra100～25。

设备

一、设备

常用的钻床设备有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床三种，手电钻也是常用的钻孔工具。

1、台式钻床

2、立式台钻

3、摇臂钻床

二、钻头

钻头是钻孔用的刀削工具，常用高速钢制造，工作部分经热处理淬硬至62～65HRC。一般钻头由柄部、颈部及工作部分组成。

1、柄部

2、颈部

3、工作部分：它包括导向部分和切削部分。

三、钻孔用的夹具

钻孔用的夹具主要包括钻头夹具和工件夹具两种。

1、钻头夹具：常用的是钻夹头和钻套。

（1）钻夹头

（2）钻套

2、工件夹具：常用的夹具有台虎钳、平口钳、V形铁和压板等。

操作方法

1、准确划线

2、划检验方格或检验圆

3、打样冲眼

4、装夹

5、试钻

6、钻孔

钻孔将钻透时，手动进给用力必须减小，以防进给量突然过大、增大切削抗力，造成钻头折断、或使工件随着钻头转动造成事故。

扩孔与铰孔

扩孔

扩孔用以扩大已加工出的孔（铸出、锻出或钻出的孔），它可以校正孔的轴线偏差，并使其获得正确的几何形状和较小的表面粗糙度，其加工精度一般为IT9～IT10级，表面粗糙度、Ra=3.2～6.3μm。扩孔的加工余量一般为0.2～4mm。

扩孔时可用钻头扩孔，但当孔精度要求较高时常用扩孔钻（用挂图或实物）。扩孔钻的形状与钻头相似，不同是：扩孔钻有3～4个切削刃，且没有横刃，其顶端是平的，螺旋槽较浅，故钻芯粗实、刚性好，不易变形，导向性好。

铰孔

铰孔是用铰刀从工件壁上切除微量金属层，以提高孔的尺寸精度和表面质量的加工方法。铰孔是应用较普遍的孔的精加工方法之一，其加工精度可达IT6～IT7级，表面粗糙度Ra=0.4～0.8μm。

铰刀是多刃切削刀具，有6～12个切削刃和较小顶角。铰孔时导向性好。铰刀刀齿的齿槽很宽，铰刀的横截面大，因此刚性好。铰孔时因为余量很小，每个切削刃上的负荷著小于扩孔钻，且切削刃的前角γ0=0°，所以铰削过程实际上是修刮过程。特别是手工铰孔时，切削速度很低，不会受到切削热和振动的影响，因此使孔加工的质量较高。

铰孔按使用方法分为手用铰刀和机用铰刀两种。手用铰刀的顶角较机用铰刀小，其柄为直柄（机用铰刀为锥柄）。铰刀的工作部分有切削部分和修光部分所组成。

铰孔时铰刀不能倒转，否则会卡在孔壁和切削刃之间，而使孔壁划伤或切削刃崩裂。

铰孔时常用适当的冷却液来降低刀具和工件的温度；防止产生切屑瘤；并减少切屑细末粘附在铰刀和孔壁上，从而提高孔的质量。

钻头

钻头是钻孔用的刀削工具，常用高速钢制造，工作部分经热处理淬硬至62～65HRC。一般钻头由柄部、颈部及工作部分组成。

⒈柄部：是钻头的夹持部分，起传递动力的作用，柄部有直柄和锥柄两种，直柄传递扭矩较小，一般用在直径小于12mm的钻头；锥柄可传递较大扭矩（主要是靠柄的扁尾部分），用在直径大于12mm的钻头。

⒉颈部：是砂轮磨削钻头时退刀用的，钻头的直径大小等一般也刻在颈部。

⒊工作部分：它包括导向部分和切削部分。导向部分有两条狭长、螺纹形状的刃带（棱边亦即副切削刃）和螺旋槽。棱边的作用是引导钻头和修光孔壁；两条对称螺旋槽的作用是排除切屑和输送切削液（冷却液）。切削部分结构见挂图与实物，它有两条主切屑刃和一条柄刃。两条主切屑刃之间通常为118°±2°，称为顶角。横刃的存在使锉削是轴向力增加。

精度控制

钻孔的位置精度的控制，实质上是钻削过程中钻头与工件的相互正确位置控制过程。为了考核操作者的操作技能，要求钻孔时孔的位置调整只能是手工、动态控制过程，不允许使用钻模以及其他夹具，因此孔的位置精度受到划线、机床精度、工件和钻头的装夹、钻头刃磨质量、工件位置及机床切削用量的调整等一些不确定因素的影响，再加上要有一定的加工技巧和必要的保证措施，所以，当孔的位置精度要求较高时，就会导致出现严重超差现象。

如何有效地避免和消除孔的位置超差现象，是控制钻孔时孔的质量关键。在钻孔操作时，除了划线正确之外，钻正底孔、及时准确纠偏、修锉底孔的位置，是保证孔的位置精度的基础。

划线

由于开始钻孔时的位置精度基本上取决于样冲眼的位置，这样就把动态控制孔的位置精度在一定程度上转化为样冲眼位置的冲制精度上来。

考虑到打样冲眼在控制孔的位置精度时所起的重要的作用，所以，在具体操作时应注意：

①选取刀头锋利的高度尺，以便在加工表面上划出孔中心线的沟痕较深，利用样冲移动时孔中心线沟痕对它的阻力作用，来确定样冲眼打制的正确位置。

②为了减少目测孔中心与理想位置的尺寸偏差，应划出各尺寸孔的控制圆或控制方框（由于划线精度的原因，建议采用划控制方框的方法），并在钻削过程中目测的同时，利用卡尺测量的方法，保证其位置精度。

③由于把修锉、钻扩底孔进行纠偏方式转移到样冲眼位置偏差的纠正上来，可更有效地减少扩孔纠偏底孔的位置的次数，缩短操作加工时间，所以，打完样冲眼后要仔细检查其位置精度并作必要的纠偏。

工件及钻头的装夹

由于在钻孔过程中，如只采用目测的方法很难保证其位置精度，必须采用游标卡尺等量具进行测量，为了方便测量，在工件安装时要使工件高出机用虎钳钳口一定尺寸。钻头的装夹要尽可能短，以提高其刚性和强度，从而更有利于其位置精度的保证。

钻底孔

底孔的位置正确或者超差较小，可有效地减少扩孔纠偏底孔的位置的次数，缩短操作加工时间，对提高加工精度及加工效率具有特别重要的作用。

第一步：钻头直径的选择，钻头直径太小，强度弱，加工过程中易折断；钻扩纠偏时，钻头弯曲、偏斜，导致向欲纠偏的相反方向加工，加大了原有的孔的位置误差。钻头直径太大，横刃长，定心性能差，修锉、钻扩纠偏孔的位置的次数相对减少。如果底孔孔径相对图纸规定的孔径较大，有可能对超差的底孔不能消除。故应根据实际情况选择合适的钻头，因为中心钻既能很好定位又能保证足够的刚度和强度，所以在钻底孔时选用中心钻为宜。

第二步：对正样冲眼，中心钻与样冲眼的对正有两种方法，一是用手转动钻夹头，并移动平口钳或转动台钻的工作台，使中心钻与样冲眼对正。二是比较规整的工件尽可能处于浮动状态，依靠钻削力的拉动使工件位置产生微量的移动，让钻头与样冲眼自动对中。

第三步：检测，为了提高孔的位置的检测精度，应对检测结果进行必要的修正：一是测量两孔壁的最近点和最远点，取平均值。二是采取钻孔后插入相应的量棒再进行测量，以减小游标卡尺测量爪非线型因素对测量结果的影响。

扩孔的位置控制

底孔的位置经检测确定位置正确，应采取有效措施，防止在扩孔过程中孔的位置产生新的位置偏差。首先扩孔所用的钻头顶角要小，以减小钻削时的径向偏心力及振动，增大自动定心的作用和效果。然后用手转动钻夹头，并移动平口钳或转动台钻的工作台，使钻头的两主切削刃同时与原底孔的钻头进入端端口孔壁接触后，再开动钻床进行钻孔，这样操作基本上能保证原底孔的位置不变。

扩孔纠偏

对于孔的位置超差在０.20mm以内的底孔，可采取向纠偏方向推动工件，逐步加大钻头直径进行扩孔方式加以解决。（注意：为了削弱钻头自动定心作用，应适当加大钻头顶角角度）

修锉纠偏

对于孔的位置超差大于０.20mm的底孔，若仍然采取上述方法，势必会增加扩孔的次数和不同规格尺寸的钻头占有量，延长纠偏的时间。可采取圆锉修锉技术去除多余的偏移余量后，再配以钻扩方式加以解决。

第一步：相关测量计算，先测量出底孔的尺寸误差、形位误差，如超差，相对理想位置，通过计算分析出孔的位置误差值。然后，确定修锉底孔的方向（修锉底孔的方向，为实际孔的位置中心到理想位置中心的连线方向）和修锉孔的形状（修锉孔的形状应接近椭圆状，椭圆的几何中心与理想位置中心重合，椭圆的短轴为原底孔直径，消除孔的位置误差的最小底孔直径，即为椭圆的长轴）。

第二步：选择锉刀和修锉方法，所选的修锉圆锉直径略小于原底孔直径。直径过大或等于底孔直径，圆锉插不进底孔内或修锉时锉削困难。过小易修锉成梨状，使钻头不对称受力，钻孔时产生新的孔的位置偏移误差。修锉时可在台虎钳上用手工修锉，也可借助于钻床主轴的旋转运动，把圆锉夹于钻夹头内，上下移动，推动工件进行加工。薄板件从底孔一端修锉即可；当工件较厚时，对于通孔来讲，应从底孔两端进行修锉，以减少锉内圆弧面与孔口端面的不垂直误差。

第三步：扩孔，所选扩孔钻头的直径应大于工件厚度中间平面的椭圆长轴的尺寸。扩孔应尽量选用短钻头，小的顶角、后角，低速切削。

第四步：检测，检测孔的尺寸精度、形位精度是否合格。如不合格，则重复上述过程，直至符合图纸规定的技术要求为止。

在钻孔过程中要按照先基准后一般、先高精度后一般的原则，即优先加工或保证基准位置上的孔，或尺寸精度、形位精度要求相对较高的孔。

如何有效地避免和消除孔的位置超差现象，是控制钻孔时孔的质量关键，但是由于影响因素较多，所以需要反复的强化训练，以达到完全控制孔的位置精度的目的。这是一个循序渐进、精度逐步提高的漫长的过程。

扩孔与铰孔

⒈扩孔

⒉铰孔

铰孔时铰刀不能倒转，否则会卡在孔壁和切削刃之间，而使孔壁划伤或切削刃崩裂。

铰孔时常用适当的冷却液来降低刀具和工件的温度；防止产生切屑瘤；并减少切屑细末粘附在铰刀和孔壁上，从而提高孔的质量。

注意事项

发生钻头折断的主要原因除了材料的等级和钻针的几何形状外，尚有以下几种情况造成：

钻孔机

钻机本身的震动及钻轴的摇摆基本上随钻针直径的减小而减小。

基板材料之组成

钻针之横截面积随钻针直径的减小而减小，因而，钻屑的排除能力也逐渐下降。

孔的纵横比

当孔的纵横比增加时或钻针的直径减小，钻孔变的困难，同时也容易断针，特别是钻针直径减小后相对在碳化物合金结构中的分子颗粒就比较大(0.3毫米以下直径钻针) 因此即使是晶粒界面或结构上的极小的缺点亦会造成超过破裂强度的影响，所以超小直径钻针的强度相对减弱。为弥补其强度必须增加钻腹(Web)厚度及降低排屑槽面积的比例，也对排屑能力及切削阻力也产生副面的影响，有些实例显示断针也由于退屑不良造成，所以对强度的增加应着眼于高破坏强度碳化物材质的寻求及钻针形状的改进。

钻孔条件

Α、钻轴转速(RPM)基本上钻轴的转速是由钻头的圆周速率计算出来的。

Β、进刀亮:在钻孔过程中,进刀量与钻针的切削阻力关系较为密切。

С、进料板或盖板:起作用是保护线路板上的线路，减少毛头的产生，改进孔的品质，增加放热能力及钻孔的精确度等。

D、穿透深度(Depth Of Penetration):是指钻头穿过线路板后在完成一行程所需对垫板(Back-up)所作的额外穿透程度而言，其长度由线路板每一叠最下层低面算起至钻头所在的最低点的位置它同样增加了孔的纵横比,继而增加了断针的频率，所以穿透深度不能超过钻头的直径，理想的穿透深度范围应该控制在钻针直径的1/2或更小。

E、钻孔方式:对小孔的钻孔操作可采用较特殊的方法以改善孔的品质，孔位精度及减少断针发生，较具代表性的方法是二次钻孔(Double Drilling)及分段钻孔(Step Drilling)二次钻孔是采用两种不同直径的钻针对同一孔作二次钻孔的方法。

安全规程

1、操作钻床时不可带手套，袖口必须扎紧，女工必须戴工作帽。

2、用钻夹头装夹钻头时要用钻夹头钥匙，不可用扁铁和手锤敲击，以免损坏夹头和影响钻床主轴精度。工件装夹时，必须做好装夹面的清洁工作。

3、工件必须夹紧，特别在小工件上钻较大直径孔时装夹必须牢固，孔将钻穿时，要尽量减小进给力。在使用过程中，工作台面必须保持清洁。

4、开动钻床前，应检查是否有钻夹头钥匙或斜铁插在钻轴上。使用前必须先空转试车，在机床各机构都能正常工作时才可操作。

5、钻孔时不可用手和棉纱头或用嘴吹来清除切屑，必须用毛刷清除，钻出长条切屑时，要用钩子钩断后除去。钻通孔时必须使钻头能通过工作台面上的让刀孔，或在工件下面垫上垫铁，以免钻坏工作台面。钻头用钝后必须及时修磨锋利。

6、操作者的头部不准与旋转着的主轴靠得太近，停车时应让主轴自然停止，不可用手去刹住，也不能用反转制动。

7、严禁在开车状态下装拆工件。检验工件和变换主轴转速，必须在停车状况下进行。

8、清洁钻床或加注润滑油时，必须切断电源。

9、钻床不用时，必须将机床外露滑动面及工作台面擦净，并对各滑动面及各注油孔加注润滑油。

钻孔用的夹具

钻孔用的夹具主要包括钻头夹具和工件夹具两种。

⒈钻头夹具：常用的是钻夹头和钻套。

⑴钻夹头：适用于装夹直柄钻头。钻夹头柄部是圆锥面，可与钻床主轴内孔配合安装；头部三个爪可通过；紧固扳手转动使其同时张开或合拢。

⑵钻套：又称过渡套筒，用于装夹锥柄钻头。钻套一端孔安装钻头，另一端外锥面接钻床主轴内锥孔。

⒉工件夹具：常用的夹具有台虎钳、平口钳、V形铁和压板等。装夹工件要牢固可靠，但又不准将工件夹得过紧而损伤过紧，或使工件变形影响钻孔质量（特别是薄壁工件和小工件）。

钻孔30

钻孔30是项目西部钻探计划的一部份，钻孔30位於矿权区西部，旨在测试与Musley历史矿床有关的钾盐矿化带的延伸区域并使更多的矿产被纳入探明和控制矿产资源量级别。

Allana potash Corp 在钻孔DK-11-30内发现了两个较强的钾盐矿化带。钻孔30内193.70米深处发现了一个钾石盐区，其中5.35米矿段KCL品位达32.02%，包括195.20米至197.70米处KCL品位达43.85%的高品位矿段。钻孔更深处约215.30米处也发现了一个较强的钾盐镁矾岩区，其中6.90米矿段上KCL品位达22.5%。

控制方法

⒈划线

由于开始钻孔时的位置精度基本上取决于样冲眼的位置，这样就把动态控制孔的位置精度在一定程度上转化为样冲眼位置的冲制精度上来。考虑到打样冲眼在控制孔的位置精度时所起的重要的作用，所以，在具体操作时应注意：

②为了减少目测孔中心与理想位置的尺寸偏差，应划出各尺寸孔的控制圆或控制方框（由于划线精度的原因，建议采用划控制方框的方法），并在钻削过程中目测的同时，利用卡尺测量的方法，保证其位置精度。③由于把修锉、钻扩底孔进行纠偏方式转移到样冲眼位置偏差的纠正上来，可更有效地减少扩孔纠偏底孔的位置的次数，缩短操作加工时间，所以，打完样冲眼后要仔细检查其位置精度并作必要的纠偏。

⒉工件及钻头的装夹

⒊钻底孔

底孔的位置正确或者超差较小，可有效地减少扩孔纠偏底孔的位置的次数，缩短操作加工时间，对提高加工精度及加工效率具有特别重要的作用。

⒋扩孔的位置控制

⒌扩孔纠偏

对于孔的位置超差在0.20mm以内的底孔，可采取向纠偏方向推动工件，逐步加大钻头直径进行扩孔方式加以解决。（注意：为了削弱钻头自动定心作用，应适当加大钻头顶角角度）

⒍修锉纠偏

对于孔的位置超差大于0.20mm的底孔，若仍然采取上述方法，势必会增加扩孔的次数和不同规格尺寸的钻头占有量，延长纠偏的时间。可采取圆锉修锉技术去除多余的偏移余量后，再配以钻扩方式加以解决。

第三步：扩孔，所选扩孔钻头的直径应大于工件厚度中间平面的椭圆长轴的尺寸。扩孔应尽量选用短钻头，小的顶角、后角，低速切削。#p#分页标题#e#

第四步：检测，检测孔的尺寸精度、形位精度是否合格。如不合格，则重复上述过程，直至符合图纸规定的技术要求为止。

在钻孔过程中要按照先基准后一般、先高精度后一般的原则，即优先加工或保证基准位置上的孔，或尺寸精度、形位精度要求相对较高的孔。

钻孔条件

Α.钻轴转速

（RPM）基本上钻轴的转速是由钻头的圆周速率计算出来的.从生产力及刀具寿命的角度来看有其适宜的速度范围.对一般直径的钻头而言是100-200米/分钟，但对于超小直径钻头而言，此速

花线钻轴

度变得相当高，甚至超过10000转/分钟（对0.3毫米以下直径的钻针而言）其最高值在120000-150000转/分钟之间，因此在振动及孔位精度的限制下此类高速钻头的选算必须从效率的角度考虑.

Β.进刀量

在钻孔过程中，进刀量与钻针的切削阻力关系较为密切.当进刀量增加时钻头所收的扭力及推力也比例的增加.对小钻针而言，为了增加破坏强度所作的加大钻腹及减小排屑槽面积的比例，使得钻孔过程中推力需要增加的很多，排屑变得很不适当，因此反而不能增加进刀量.通常在钻小孔时，进刀量控制范围在0.005-0.03毫米/转（0.2-0.1密耳/转）之间.当钻孔的直径减小或孔的纵横比增加时，进刀量（Feed Rate）也许相对减小.

С进料板或盖板

起作用是保护线路板上的线路，减少毛头的产生，改进孔的品质，增加放热能力及

钻头

钻孔的精确度等.但对小孔而言盖板的使用不完全有用，因会造成孔深度增加，及孔纵横比的增加，在使用0.1-0.2毫米（4-8密耳）值超小钻针时，有时不用盖板反而能获得更佳的结果.在使用盖板时，厚度的选择以工作是不产生飘动为原则下越薄越好，若材料是铝，适当的厚度为0.1-0.2毫米，若为酚类，适当的厚度为0.3-0.5毫米（12-20密耳）较低的棱线平面及平滑的表面是对盖板的要求，尤其是对高准确度的钻孔

D穿透深度

（Depth Of Penetration）：是指钻头穿过线路板后在完成一行程所需对垫板（Back-up）所作的额外穿透程度而言，其长度由线路板每一叠最下层低面算起至钻头所在的最低点的位置它同样增加了孔的纵横比，继而增加了断针的频率,所以穿透深度不能超过钻头的直径，理想的穿透深度范围应该控制在钻针直径的1/2或更小.

E：钻孔方式

对小孔的钻孔操作可采用较特殊的方法以改善孔的品质，孔位精度及减少断针发生，较具代表性的方法是二次钻孔（Double Drilling）及分段钻孔（Step Drilling）二次钻孔是采用两种不同直径的钻针对同一孔作二次钻孔的方法.先用高刚性（High Rigidity），短排屑槽（Flute），不易弯折的钻针先钻出部分深攻牙机度以作为导引孔（Guide Hole），其余部分再用规定排屑槽长度的钻针来完成.由于先用不易弯折的钻针钻出导引孔，所以第二支钻针开始钻时在导引孔处能容许少许弯曲（Bending），同时孔位准确度好.

孔曲（Hole Deviation）与钻头断针有相当密切的关系.当孔曲超过一定值後，钻针通常会在未达到设定的钻孔数前断针，所以对深孔操作钻孔起始位置的孔位及孔曲程度是非常重要的，由此可知采用两次钻孔来钻导引孔的方式是十分有效的.但在该情况下，两次钻孔若少有偏移导引孔位置时便会发生断针情形，因此采用两次钻孔就必须使用高精确度的钻孔机。

分段式钻孔是以同一钻针作多次往复式动作来完成钻孔操作，由于在钻孔过程中，钻针多次提起以利散热及排屑，因此减小断针及提高孔的品质对含许多内层的多层板的小孔钻孔尤为有效.例1.6毫米的板厚，0.15毫米的孔径，出使用分段式钻孔外，超小钻针易产生环氧胶渣及由于切屑的拖曳形成孔壁粗糙且断针的机会大增.

原因分析

发生钻头折断的主要原因除了材料的等级和钻针的几何形状外，尚有以下几种情况造成：

钻孔机

钻机本身的震动及钻轴的摇摆基本上随钻针直径的减小而减小。一半而言，对振动的要求位钻振直径在0.1-0.3毫米时，振幅在微米以下；钻针直径在0.35-0.5毫米时，振幅在10微米以下，同时从生产力的观点来说，钻针直径减小时，钻轴转速必须相对增加.虽然高速钻轴已经发展到80000转/分钟，但在使用最大转速时，仍会有震动问题，高性能高频率之气动钻轴正是我们所需，它允许超高速（100000转/分钟或更高转速，理想值150000转/分钟）同时在高精度的要求下，机器的震动要限制在最小程度.

基板材料之组成

钻针之横截面积随钻针直径的减小而减小，因而，钻屑的排除能力也逐渐下降.此外，依据线路板制造材质的不同，钻屑的形状及切削阻力也跟着改变，这是有必要改变钻孔操作条件，甚至钻针形状及制造材料也要修正以符合特殊要求.铜层部分（含内层）的钻孔是特别困难的，它在切削阻力上（包括扭力及推力）都数倍于基材，甚至切削也比较长，因此基板的机械加工性主要变化在铜箔的厚度及内层铜箔的数量，换言之，即较厚的铜箔及较多的内层铜箔在钻孔时是比较困难的.当铜箔层数增加时对钻头的磨损程度也增加，特别是刃带的磨损，除此之外，随铜箔厚度的增加及层数的增加断针的可能性也增加.

孔的纵横比

当孔的纵横比增加时或钻针的直径减小，钻孔变的困难,同时也容易断针，特别是钻针直径减小后相对在碳化物合金结构中的分子颗粒就比较大（0.3毫米以下直径钻针）因此即使是晶粒界面或结构上的极小的缺点亦会造成超过破裂强度的影响，所以超小直径钻针的强度相对减弱，.为弥补其强度必须增加钻腹（Web）厚度及降低排屑槽面积的比例，也对排屑能力及切削阻力也产生副面的影响，有些实例显示断针也由于退屑不良造成.所以对强度的增加应着眼于高破坏强度碳化物材质的寻求及钻针形状的改进.