孔加工的演进探析

高文杰 崔保卫

(1.唐山开平综合职业技术学校，河北 唐山 063021；2.唐山劳动技师学院，河北 唐山 063020)

1 古代的孔加工

据考古资料显示，我国的钻孔技术开始于山顶洞人时代。也就是说，早在石器时代就有了钻孔加工。只不过那时受各种条件的限制，孔加工的工具只有打磨过的石头、骨头，抑或硬的木棒，而加工出来的孔的形状以及尺寸，都还停留在比较原始的阶段，用处也多用在物品的链接上或是起到装饰作用，这些在如今博物馆里展出的出土文物上很常见。实际上中国远古时期，河南商丘的燧人氏发明的“钻木取火”的原理就是依靠硬木棒对着木头摩擦或钻进去，靠摩擦取火，和孔的加工有着很大的关系。

而到了青铜器、陶器时代，随着铜器的使用，孔加工无论从工具材料还是加工工艺上都有了质的突破。这时的孔，多数是在铸造或制陶过程中完成的，孔的形状和各孔的位置关系有了一定的保障，但仍然还是受到当时技术水平的限制，加工出的单个孔或者多个孔，在总体的尺寸与形位公差上，还远远达不到近现代的水平。精度虽没有近现代的高，但一点不影响使用，甚至还源远流长，比如最最古老的中国传统的吹奏乐器：笛子。笛子的历史可以追溯到新石器时代，后来依次发展，有骨笛、玉笛、木笛、竹笛等，可以说一把笛子足以见证了孔加工的发展传承。

2 近代的孔加工

随着铁器的出现，孔加工有了长足的进步。由于铁比青铜的硬度高出几倍，使得孔加工的工具更是有了明显的变化。正所谓“工欲善其事，必先利其器”的道理。这幅图展示的就是从农耕时代有了铁器之后，在民间工匠或手艺人中间一直沿用到近代的钻孔工具：木钻。给大家展示它的目的是让大家对它有所了解、有所认识，因为年轻的大家耳熟能详的孔的加工工具不是长成这个样子的。但它确确实实存在过，发挥过作用，关键是历时的时间还很长，样式也不只是这一种。

伴随着第一次工业革命以及钢铁时代的到来，各种加工生产的机械设备应运而生。而随之而来的孔加工，由原来的纯手工(木工、钳工等)也开始向多元化的机械加工转变，出现了车、铣、镗、钻、锪、铰等多种加工方法，对单孔或多孔的尺寸和形位公差的精度有了大大的提高。过去在行业里有钳工怕打眼儿(钻孔)的说法，说的是除了单孔的精度(包括尺寸精度、形状精度和位置精度)难加工外，多孔加工、装配孔的加工更是难上加难。这里既有机床设备的精度要求，又有工艺设计的合理与否，最关键的还有钻孔工具(钻头)的材料、机加、热处理及刃磨等。材料方面，随着工业革命的升级，材料学也迎来了全面的发展，以至于在钻头的用料上也水涨船高，比如主要材质有高速钢类、粉末冶金类、硬质合金类的转变等。刃磨方面，1953年中国人倪志福创造的群钻，就是为了规避标准麻花钻的缺点，改善切削条件，提高孔的加工质量和效率，将标准麻花钻的切削部分修磨成特殊形状的钻头。

3 现代的孔加工

到了“电子计算机的发明与应用”的第四次工业革命，通过数字技术与传统机械的完美结合，数控机床随之诞生，使得智能制造得以实现，使得机械加工实现了质的飞跃。我国的工业发展，尤其是高端制造方面的机床设备，较之国外发达国家相对是落后的，差距还不是一点点，这里有着诸多因素，不做过多讨论。不过随着国家“十三五”的完成，“十四五”的计划，我们正在奋起直追、迎头赶上。还以孔的加工为例，在这之前，虽然有了好的材质的钻头，好的刃磨技术以及不错的机床设备，但是当面对如航天发射器上的控制阀类零件孔系多达70多种，且内部复杂交错时，每一个阀孔的加工精度都必须控制在2丝以内，相当于两根蚕丝粗，加工粗糙度仅有1.6μm。也就是说，它的公差相当于人头发丝的1/3，超过这个范围，就可能导致火箭发射无法准确入轨。这么高的难度该如何加工呢？2020年全国劳动模范和先进工作者519厂的韩利萍，一名数控操作工给出了答案：数控机床19把刀具一次装卡，上万条程序一步都不能错，73个孔加工出来都要毫厘不差，73个孔要在2d之内不停机加工完毕。废一个就全部都废了，每一步都得非常小心。这体现了精湛的技艺和忘我的匠人精神。但由此也反映出，随着科技的进步、社会的发展，通过一个小小的孔加工的演进过程，我们不难发现，人类之所以能成为引领这个星球的物种，是有其必然性的。相信在经历过第五次产业革命之后，人类的科技水平注定会百尺竿头更进一步的。