钻孔

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。

Drilling: Drilling is a cutting process that uses a drill bit to cut a hole of circular cross-section in solid materials. The drill bit is usually a rotary cutting tool, often multi-point. The bit is pressed against the work-piece and rotated at rates from hundreds to thousands of revolutions per minute. This forces the cutting edge against the work-piece, cutting off chips (swarf) from the hole as it is drilled.