鑽孔

title: 特点.
content: 钻头钻的孔特点是在进入面有尖锐的边,在离开面(若没有特殊处理移除的话)会有不规则的毛边,孔的内侧一般也会有螺旋状的进给纹路。  钻头会影响工件的材料特性,在孔附近产生低残留应力的区域,在靠近钻孔附近很窄的区域会有一周高应力区域,新生成的表面会受到影响,因此工件在有应力的表面会更容易生锈腐蚀。可以用表面处理来避免腐蚀的情形,例如在表面镀14-20μm的锌可以避免腐蚀。  钻头一般会有螺旋状的槽,切屑会经过槽离开工件。依材料及制程参数的不同,切屑可能是长的螺旋形或是小的碎片。切屑的形状是材料可加工性的指标,形成长条式的切屑会减少可加工性。  若是可能的话,钻孔最好垂直工件表面,以免钻头在加工时出现偏移,钻孔的中心点偏移理想的位置,钻孔的位置也就不对了,钻头长度和直径的比例越大,越容易出现钻孔偏移的情形,可以用以下的方式来避免:  钻孔的表面光洁度约在32至500μm,精加工约可以到32μm,较粗糙的加工则为500μm。  在钻孔时常会用切削液来冷却钻头,延长刀具寿命,增加切削速度和进给、提升表面光洁度,也帮助退出切屑。切削液一般是和冷却液及润滑剂一起以液体形式加在工件上,或是用喷雾的方式进行。  在选择钻头时需考虑要加工的方式,评估用哪一种钻头最合适。有各因应不同加工条件的钻头。例如铲形钻(spade drill)可以钻较大的洞,可转位钻头(indexable drill)可以用在需控制切屑的应用。
title: 中心钻.
content: 中心钻的目的是钻一个小孔,后续钻孔时可以引导钻头用,有些中心钻钻孔时可能只会钻一个盲孔,一般会配合特殊形状的钻头。
title: 深孔钻孔.
content: 深孔钻孔定义为孔的深度超过孔直径的十倍。这种孔需要设备来维持其直度及公差,而圆度和表面光洁度也是考量之一。  深孔钻孔一般会用枪孔钻或BTA钻。有许多不同给冷却液的方式(从内部或是外部)以及切屑移除的方式(从内部或是外部)。常会利用刀具旋转,工件反向旋转的方式来达到需要的直度及公差。其他的加工方式包括套孔(trepanning)、硬滚及镜面加工(skiving and burnishing)、 拉式镗孔(pull boring)或瓶形镗孔(bottle boring)。后来提出的振动钻孔可以克服直度及公差问题,振动钻孔的钻头会控制其轴向的振动,因此在振动时,切屑也会和钻头分离。  高科技的钻孔系统会控制力、转矩、振动及产生的音频噪音。振动是深孔钻孔主要的问题,常会造成钻头断裂,这类的钻孔会选用特殊的冷却剂。
title: 枪孔钻.
content: 枪孔钻最早是用来钻枪管,也常用来钻小直径的深孔,其深度-直径比可以超过300:1。枪孔钻的关键是钻头会自动对心,因此可以钻准确的深孔,钻头的旋转运动类似麻花钻,但钻头有设计延着边缘滑动的轴承,因此钻头会维持在钻孔的中心。枪孔钻一般是高转速,低进给速度。
title: 套孔.
content: 套孔(Trepanning)一般会用来产生直径较大,不适合一般钻孔方式的孔,最大可到)。套孔用类似圆规划圆的方式去除工件中一块圆盘形状的区域。套孔一般会用在扁平的工件,像金属片、花岗岩(冰壶),平板或是像工字梁的结构件。套孔也可以制作槽,可以加入像O形环之类的密封件。
title: 微钻孔.
content: 微钻孔(Microdrilling)是指直径小于的孔。钻这类的孔相当困难,因为不能使用内部补给冷却液的钻头,而且转速要快。
title: 振动钻孔.
content: 振动钻孔最早是在1950年代由鲍曼莫斯科国立技术大学的Pr. V.N. Poduraev开始研究,主要原理是在钻头进给之外,再加上轴向的振动,使切屑破裂,离开切削区域。  振动钻孔有两种主要的技术:自维持的振动系统及受激的振动系统。大部分的振动钻孔技术都还在研究阶段。在自维持振动钻孔中,在切削时运作在系统的本征频率下,使其自然振荡,一般是在刀具夹持部分的质量-阻尼-弹簧系统达成。受激的振动系统则是用压电系统来产生及控制振动。振动系统一般会运作在高频(约2KHz),而其振幅很小(约数μm),特别应用在钻较小的孔。后来振动可以由机械系统产生。其频率是由旋转速度及一圈有几次振动决定,振幅约为0.1 mm。  最后提到的技术是已商品化的技术(如MITIS的SineHoling® 技术)。在面对深孔钻孔、多材料堆叠钻孔(航太材料)或没有润滑剂的干钻孔时,振动钻孔是一种受欢迎的方案。一般而言可以提升可靠度,也可以控制钻孔系统。
title: 圆弧插补.
content: 圆弧插补(Circle interpolating)也称为轨道钻孔(orbital drilling),是由切削机产生圆孔的方式。  圆弧插补是将刀具 (机械加工)沿着本身的轴旋转,同时也沿一个本身轴平行但有一定横向偏移的轴旋转。刀具可以轴向前进或后退来钻孔,也可以配合任意的横向移动来加工开口或孔穴。  利用调整偏移,一个固定尺寸的刀具可以切削任意直径的圆孔,只要大小比刀具大,因此切削刀具的数量可以大幅减少。  轨道钻孔的名词是因为刀具是以圆孔中心为圆心的圆轨道上运动,故此得名。相较于传统的钻孔,机械施力,偏移量可变的轨道钻孔有多项优点,大幅提升了圆孔的精度圆弧插补。较小的推力也代表在金属钻孔时会有无毛边的圆孔。在钻复合材料时也不会有层离的问题。
title: 不同材料的钻孔.
title: 金属钻孔.
content: 一般的工作条件下,切屑会由钻头的沟槽往上移动,最后离开钻头。当钻头往下进给时,切削边会产生更多的切屑。但有时切屑卡在沟槽或钻孔中无法出来,原因可能是要钻的孔比正常的孔要深,或是在钻孔时没有适时的偶尔将钻头往上移,因此使多余的切屑无法离开钻孔。有时在此情形会使用切削油,方便切屑排出,切削油也可以冷却及润滑刀具及切屑,延长刀具的寿命。在进给较大或是要钻的孔较深时,会使用有注油孔的钻头,利用油泵浦透过小孔将润滑油注入钻头中,再利用钻头的槽流到钻孔中。  在数控(CNC)机床中,会使用一种为称深孔啄钻的加工方式,在钻深孔时避免形成有破坏性影响的切屑。啄钻的加工方式是在加工时,进给长度在超过五倍长直径之前,会先将钻头退出工件,再重新进给钻孔,直到钻孔完成为止。另一种类似的加工方式是高速啄钻,加工时只会定期略将钻头退后,再重新进给钻孔,此加工方式速度较快,但只能用在长度略长的孔中,以免造成钻头过热。若是加工纤维性的材料,也会利用类似的加工方式来将切屑切断。
title: 木头钻孔.
content: 木头比大部分的金属都软,因此木头钻孔时比金属钻孔要简单,速度也比较快。木头钻孔不需要切削油。木头钻孔主要的问题是确保进入点及离去点的边缘完整,以及避免烧焦。为避免烧焦,需要选择尖锐的钻头,在适当的切削速度下运作。钻头可能会撕裂进入点及离去点边缘的木头,这在精致木工应用中是不希望出现的。  金属钻孔中无所不在的麻花钻头也可以用在木头钻孔,但在进入点及离去点边缘的木头可能会剥落。有些情形下,木匠钻孔时孔的品质不是考虑的重点,此时有许多快速钻孔的方式,例如铲形钻斗或自进给的螺丝钻。有许多专门技术可以钻出边缘整齐干浄的孔,包括三尖木工钻(brad-point bits)、平底钻头(Forstner bit)及孔锯,若在木头后面垫一块木头,可以防止在离去点时使木材剥落,若垫在木头前面垫一块木头,则可以防止在进入点的木材剥落。  木头钻孔在开始时会比金属钻孔简单,因为钻头可以轻压入木头中,形成一个凹陷的记号,方便钻头准确的定位,因此钻孔滑移的可能性也比较低。
title: 其他材料.
content: 像塑胶之类的材料及一些金属,若加热的话.工件会膨胀,孔可能会比预期的要小。
title: 相关加工方式.
content: 以下是一些会和钻孔前后进行的加工方式:

Summary: 钻孔是一种切削加工方式,利用钻头在固态材料上切削或是加大圆形截面的孔。钻头是旋转型的切削刀具,多半有多个切削刀刃,在钻孔时钻头会受压接近工件,转速从数百RPM到上千RPM。压力及转速迫使钻头穿过工件,留下圆孔,而切屑也会从圆孔中脱落。

Bohren: Bohren ist ein spanendes Fertigungsverfahren, das der Fertigung von Bohrungen dient. Da die Geometrie der Schneiden eines Bohrers bekannt ist, zählt es in der Einteilung der Fertigungsverfahren zum Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide, zu dem auch das Drehen und Fräsen zählen. Definiert ist es in der DIN 8589 gemeinsam mit dem Senken und Reiben, die alle über dieselbe Kinematik verfügen, also dieselbe Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück aufweisen. Bei diesen drei Verfahren dreht sich das Werkzeug um seine eigene Achse und bewegt sich zusätzlich entlang dieser Achse in den Werkstoff hinein. Das Senken und Reiben wird als präzisere Variante des Bohrens eingesetzt. Diese können jedoch nur eine bereits vorhandene Bohrung verbessern, während mit dem Bohren auch ins Volle gebohrt werden kann. Bei allen drei Verfahren werden immer innenliegende Flächen erzeugt, die häufig zylindrisch sind, jedoch immer rotationssymmetrisch. Sowohl die Handwerkzeuge als auch die Werkzeugmaschinen werden als Bohrmaschinen bezeichnet.