簡介
用旋轉的單刃镗刀把工件上的預制孔擴大到一定尺寸，使之達到要求的精度和表面粗糙度的切削加工。镗削一般在镗床、加工中心和組合機床上進行，主要用于加工箱體、支架和機座等工件上的圓柱孔（見圖）、螺紋孔、孔内溝槽和端面；當采用特殊附件時，也可加工内外球面、錐孔等。對鋼鐵材料的镗孔精度一般可達IT9～7,表面粗糙度為：Ra2.5～0.16微米。
镗削時，工件安裝在機床工作台或機床夾具上，镗刀裝夾在镗杆上（也可與镗杆制成整體），由主軸驅動旋轉。當采用镗模時，镗杆與主軸浮動聯接，加工精度取決于镗模的精度；不采用镗模時，镗杆與主軸剛性聯接，加工精度取決于機床的精度。
由于镗杆的懸伸距離較大，容易産生振動，選用的切削用量不宜很大。镗削加工分粗镗、半精镗和精镗。采用高速鋼刀頭镗削普通鋼材時的切削速度，一般為20～50米／分；采用硬質合金刀頭時的切削速度，粗镗可達40～60米／分，精镗可達150米／分以上。
對精度和表面粗糙度要求很高的精密镗削，一般用金剛镗床，并采用硬質合金、金剛石和立方氮化硼等超硬材料的刀具,選用很小的進給量(0.02～0.08毫米/轉)和切削深度（0.05～0.1毫米）高于普通镗削的切削速度。精密镗削的加工精度能達到IT7～6，表面粗糙度為Ra0.63～0.08微米。精密镗孔以前，預制孔要經過粗镗、半精镗和精镗工序，為精密镗孔留下很薄而均勻的加工餘量。
常用
镗刀類型
按其切削刃數量可分為單刃镗刀、雙刃镗刀和多刃镗刀；按其加工表面可分為通孔镗刀、盲孔镗刀、階梯孔镗刀和端面镗刀；按其結構可分為整體式、裝配式和可調式。
單刃镗刀
單刃镗刀刀頭結構與車刀類似，刀頭裝在刀杆中，根據被加工孔孔徑大小，通過手工操縱，用螺釘固定刀頭的位置。刀頭與镗杆軸線垂直可镗通孔，傾斜安裝可镗盲孔。
單刃镗刀結構簡單，可以校正原有孔軸線偏斜和小的位置偏差，适應性較廣，可用來進行粗加工、半精加工或精加工。但是，所镗孔徑尺寸的大小要靠人工調整刀頭的懸伸長度來保證，較為麻煩，加之僅有一個主切削刃參加工作，故生産效率較低，多用于單件小批量生産。
雙刃镗刀
雙刃镗刀有兩個對稱的切削刃，切削時徑向力可以相互抵消，工件孔徑尺寸和精度由镗刀徑向尺寸保證。
加工
镗刀有三個基本元件：可轉位刀片、刀杆和镗座。镗座用于夾持刀杆，夾持長度通常約為刀杆直徑的4倍。裝有刀片的刀杆從镗座中伸出的長度稱為懸伸量（镗刀的無支承部分）。懸伸量決定了镗孔的最大深度，是镗刀最重要的尺寸。懸伸量過大會造成刀杆嚴重撓曲，引起振顫，從而破壞工件的表面質量，還可能使刀片過早失效。這些都會降低加工效率。
對于大多數加工應用，用戶都應該選用靜剛度和動剛度盡可能高的镗刀。靜剛度反映镗刀承受因切削力而産生撓曲的能力，動剛度則反映镗刀抑制振動的能力。
镗刀的撓曲取決于刀杆材料的機械性能、刀杆直徑和切削條件。
切削力
作用于镗刀上的切削力可用一個旋轉測力計進行測量。被測力包括切向力、進給力和徑向力。與其它兩個力相比，切向力的量值最大。
切向力垂直作用于刀片的前刀面，并将镗刀向下推。需要注意，切向力作用于刀片的刀尖附近，而并非作用于刀杆的中心軸線，這一點至關重要。切向力偏離中心線産生了一個力臂（從刀杆中心線到受力點的距離），從而形成一個力矩，它會引起镗刀相對其中心線發生扭轉變形。
進給力是量值第二大的力，其作用方向平行于刀杆的中心線，因此不會引起镗刀的撓曲。徑向力的作用方向垂直于刀杆的中心線，它将镗刀推離被加工表面。
因此，隻有切向力和徑向力會使镗刀産生撓曲。已沿用了幾十年的一種經驗算法為：進給力和徑向力的大小分别約為切向力的25%和50%。但如今，人們認為這種比例關系并非“最優算法”，因為各切削力之間的關系取決于特定的工件材料及其硬度、切削條件和刀尖圓弧半徑。
镗刀的撓曲
镗刀類似于一端固定（镗座夾持部分）、另一端無支承（刀杆懸伸）的懸臂梁，因此可用懸臂梁撓曲計算公式來計算镗刀的撓曲量：y=(F×L3)/(3E×I)
式中：F為合力，L為懸伸量（單位：英寸），E為彈性模量（即刀杆材料的楊氏模量）（單位：psi，磅/平方英寸），I為刀杆的截面慣性矩（單位：英寸4）。
镗刀杆截面慣性矩的計算公式為：I=(π×D4)/64
式中：D為镗刀杆的外徑（單位：英寸）。
镗刀撓曲計算實例：
加工條件：工件材料：AISI1045碳鋼，硬度HB250；切削深度：0.1″，進給量：0.008英寸/轉；刀杆直徑：1″，刀杆的彈性模量：E=30×106psi，刀杆的懸伸量：4″。
（1）切向力的計算：
Ft=396000×切削深度×進給量×功率常數=396000×0.1×0.008×0.99=313.6lbs
（2）徑向力的計算：
Fr=0.308×Ft=0.308×313.6=96.6lbs
（3）合力的計算：
F=328.1lbs
（4）截面慣性矩的計算：
I=(π×D4)/64=0.0491in.4
（5）镗刀撓曲的計算：
y=(F×L3)/(3E×I)=0.0048″
分析镗刀撓曲和截面慣性矩的計算公式可知，在镗削加工時應遵循以下原則：
（1）镗刀的懸伸量應盡可能小。因為随着懸伸量的增大，撓曲量也會随之增大。例如，當懸伸量增大1.25倍時，在刀杆外徑和切削參數保持不變的情況下，撓曲量将增大近2倍。
（2）镗刀杆的直徑應盡可能大。因為當刀杆直徑增大時，其截面慣性矩也會增大，撓曲量将會減小。例如，當刀杆直徑增大1.25倍時，在懸伸量和切削參數保持不變的情況下，撓曲量将減小近2.5倍。
（3）在懸伸量、刀杆外徑和切削參數保持不變時，采用高彈性模量材料的镗刀杆可以減小撓曲量。
材料
镗刀杆的材料
镗刀杆由鋼、鎢基高密度合金或硬質合金制成。合金鋼是最常用的刀杆材料，也有一些镗刀杆制造商采用AISI1144碳高速鋼。無論何種牌号的碳鋼和合金鋼，都有相同的彈性模量：E=30×106psi。一種常見的誤解是認為采用高硬度或高品質鋼制造镗刀杆可以減小撓曲量。而從撓曲計算公式可以看出，決定撓曲的變量之一是彈性模量而非硬度。
鎢基合金是采用粉末冶金技術加工制成。鎢、鎳、鐵、銅等高純度金屬粉末是燒結各種合金的典型元素，其中有些合金可用于制作镗刀杆和其它刀柄。用于制作镗刀杆的典型鎢基高密度合金牌号是K1700（E=45×106psi）和K1800（E=48×106psi），用它們制成的镗刀杆在以相同切削參數進行镗削加工時，其撓曲量可比相同直徑和懸伸量的鋼制刀杆減小50%～60%。
用硬質合金制成的镗刀杆撓曲量非常小，因為其彈性模量比鋼和高密度鎢基合金高得多。制作镗刀杆的典型硬質合金牌号的碳化鎢含量為90%～94%，钴含量為10%～6%，根據行業編碼規定，此類牌号屬于C-1（E=82×106～84×106psi）、C-2（E=85×106～87×106psi）或C-3（E=89×106psi）系列。
镗刀片的材料幾何參數
镗刀片可采用硬質合金、陶瓷、金屬陶瓷、PCD、PCBN等不同刀具材料制成。硬質合金镗刀片大多采用PVD或CVD塗層。例如，PVD TiN塗層适于加工高溫合金和奧氏體不鏽鋼；PVD TiAlN塗層用途廣泛，适于加工大部分鋼、钛合金、鑄鐵及有色金屬合金。這兩種塗層都塗覆于具有良好抗熱變形和抗斷續切削能力的硬質合金基體上。此類硬質合金基體含有約94%的碳化鎢和約6%的钴，屬于行業編碼規定中的C-3和C-4系列，相當于ISO标準的K-10～K-20、M-10～M-25及P-10～P-20系列。
CVD塗層硬質合金牌号适用于大部分鋼和鑄鐵材料的镗削加工。CVD塗層是由TiN、Al2O3、TiCN及TiC等多層成分組成的複合塗層，其中每一層塗層都具有特定功能，不同的塗層組合能抵抗不同的磨損機制。典型的硬質合金牌号由碳化鎢、碳化钽及含钴TiC等多元碳化物組成，屬于行業編碼規定中的C-1～C-4、C-5～C-7系列，相當于ISO标準中的K-10～K-30、M-10～M-45和P-05～P-45系列。
陶瓷刀片牌号包括氧化鋁（Al₂O₃）基和氮化矽（Si3N4）基兩大類。氧化鋁基陶瓷刀片又分為未塗層和PVD TiN塗層兩類牌号。未塗層牌号具有較好的韌性和耐磨性，推薦用于合金鋼、工具鋼和硬度大于HRC60的馬氏體不鏽鋼的镗削加工。塗層牌号則用于淬硬鋼、鑄鐵（硬度HRC45或更高）、鎳基及钴基合金的精镗加工。
氮化矽基陶瓷刀片包括雙層CVD塗層（一層是TiN，另一層是Al2O3）牌号和未塗層牌号。塗層牌号兼具良好的韌性和刃口耐磨性，推薦用于灰鑄鐵和球墨鑄鐵的镗削加工。某些未塗層牌号具有優異的抗熱沖擊性及抗斷裂韌性，而另一些牌号能夠吸收機械沖擊和保持良好的刃口耐磨性，此類牌号适于高溫合金的镗削加工。具有高韌性的未塗層牌号推薦用于灰鑄鐵的粗镗加工和斷續镗削。
金屬陶瓷是由陶瓷材料（钛基硬質合金）與金屬（鎳、钴）結合劑組合而成的複合材料。金屬陶瓷分為塗層牌号和未塗層牌号兩類。未塗層牌号硬度較高，具有良好的抗積屑瘤和抗塑性變形能力，用于光潔度要求較高的合金鋼精镗加工。多層PVD塗層牌号（兩層TiN塗層之間夾一層TiCN塗層）可用于大部分碳鋼、合金鋼及不鏽鋼的高速精镗和半精镗加工；用于加工灰鑄鐵和球墨鑄鐵時，也可獲得較長的刀具壽命和良好的表面光潔度。
聚晶金剛石（PCD）是由金剛石微粉、結合劑和催化劑在高溫、高壓下制成的超硬材料。PCD刀片是将PCD刀尖焊接在硬質合金基體上制成的。PCD刀具最有效的用途是加工過共晶鋁合金（矽含量超過12.6%）。PCD刀具的切削刃能長久保持鋒利，超過了任何其它刀具材料。此外，PCD刀具适用于高速切削。
聚晶立方氮化硼（PCBN）的硬度僅次于PCD。市場供應的PCBN刀片有多種結構型式，如焊接式PCBN刀片（将或大或小的PCBN刀尖焊接在硬質合金刀片上）、整體PCBN刀片、采用硬質合金基體的全加工面PCBN刀片等。PCBN刀片牌号通常用于淬硬鋼、工具鋼、高速鋼（HRC45～60）、灰鑄鐵、冷硬鑄鐵以及粉末冶金材料的精镗加工。PCBN的一個獨特性能是其室溫硬度與切削時的高溫硬度基本相同，這就使PCBN刀具在高速加工中可獲得比加工相同工件的其它類型刀具更長的刀具壽命。
用于鋼制镗刀杆的镗刀片型号有：CNMG332、CNMG432和CNMG542；DNMG332和DNMG442；SNMG432；TNMG332和TNMG432；VNMG332和VNMG432；WNMG332和WNMG432。镗刀片的主要幾何角度有前角、刃傾角和餘偏角。前角和刃傾角為負值，典型的前角值為－6°；刃傾角根據刀片形狀的不同，在－10°～－16°之間取值；餘偏角與刀片形狀有關：CNMG和WNMG為－5°，DNMG和VNMG為－3°，TNMG為－1°，SNMG為15°。
用戶通過對刀片材料及幾何參數、刀杆材料及切削力進行認真權衡和優選，就會使镗刀的撓曲減至最小，加工出符合要求的孔。
