高文杰 崔保衛(wèi)

(1.唐山開平綜合職業(yè)技術(shù)學(xué)校，河北 唐山 063021；2.唐山勞動技師學(xué)院，河北 唐山 063020)

1 古代的孔加工

據(jù)考古資料顯示，我國的鉆孔技術(shù)開始于山頂洞人時代。也就是說，早在石器時代就有了鉆孔加工。只不過那時受各種條件的限制，孔加工的工具只有打磨過的石頭、骨頭，抑或硬的木棒，而加工出來的孔的形狀以及尺寸，都還停留在比較原始的階段，用處也多用在物品的鏈接上或是起到裝飾作用，這些在如今博物館里展出的出土文物上很常見。實際上中國遠(yuǎn)古時期，河南商丘的燧人氏發(fā)明的“鉆木取火”的原理就是依靠硬木棒對著木頭摩擦或鉆進(jìn)去，靠摩擦取火，和孔的加工有著很大的關(guān)系。

而到了青銅器、陶器時代，隨著銅器的使用，孔加工無論從工具材料還是加工工藝上都有了質(zhì)的突破。這時的孔，多數(shù)是在鑄造或制陶過程中完成的，孔的形狀和各孔的位置關(guān)系有了一定的保障，但仍然還是受到當(dāng)時技術(shù)水平的限制，加工出的單個孔或者多個孔，在總體的尺寸與形位公差上，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到近現(xiàn)代的水平。精度雖沒有近現(xiàn)代的高，但一點不影響使用，甚至還源遠(yuǎn)流長，比如最最古老的中國傳統(tǒng)的吹奏樂器：笛子。笛子的歷史可以追溯到新石器時代，后來依次發(fā)展，有骨笛、玉笛、木笛、竹笛等，可以說一把笛子足以見證了孔加工的發(fā)展傳承。

2 近代的孔加工

隨著鐵器的出現(xiàn)，孔加工有了長足的進(jìn)步。由于鐵比青銅的硬度高出幾倍，使得孔加工的工具更是有了明顯的變化。正所謂“工欲善其事，必先利其器”的道理。這幅圖展示的就是從農(nóng)耕時代有了鐵器之后，在民間工匠或手藝人中間一直沿用到近代的鉆孔工具：木鉆。給大家展示它的目的是讓大家對它有所了解、有所認(rèn)識，因為年輕的大家耳熟能詳?shù)目椎募庸すぞ卟皇情L成這個樣子的。但它確確實實存在過，發(fā)揮過作用，關(guān)鍵是歷時的時間還很長，樣式也不只是這一種。

伴隨著第一次工業(yè)革命以及鋼鐵時代的到來，各種加工生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。而隨之而來的孔加工，由原來的純手工(木工、鉗工等)也開始向多元化的機(jī)械加工轉(zhuǎn)變，出現(xiàn)了車、銑、鏜、鉆、锪、鉸等多種加工方法，對單孔或多孔的尺寸和形位公差的精度有了大大的提高。過去在行業(yè)里有鉗工怕打眼兒(鉆孔)的說法，說的是除了單孔的精度(包括尺寸精度、形狀精度和位置精度)難加工外，多孔加工、裝配孔的加工更是難上加難。這里既有機(jī)床設(shè)備的精度要求，又有工藝設(shè)計的合理與否，最關(guān)鍵的還有鉆孔工具(鉆頭)的材料、機(jī)加、熱處理及刃磨等。材料方面，隨著工業(yè)革命的升級，材料學(xué)也迎來了全面的發(fā)展，以至于在鉆頭的用料上也水漲船高，比如主要材質(zhì)有高速鋼類、粉末冶金類、硬質(zhì)合金類的轉(zhuǎn)變等。刃磨方面，1953年中國人倪志福創(chuàng)造的群鉆，就是為了規(guī)避標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的缺點，改善切削條件，提高孔的加工質(zhì)量和效率，將標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的切削部分修磨成特殊形狀的鉆頭。

3 現(xiàn)代的孔加工

到了“電子計算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用”的第四次工業(yè)革命，通過數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械的完美結(jié)合，數(shù)控機(jī)床隨之誕生，使得智能制造得以實現(xiàn)，使得機(jī)械加工實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。我國的工業(yè)發(fā)展，尤其是高端制造方面的機(jī)床設(shè)備，較之國外發(fā)達(dá)國家相對是落后的，差距還不是一點點，這里有著諸多因素，不做過多討論。不過隨著國家“十三五”的完成，“十四五”的計劃，我們正在奮起直追、迎頭趕上。還以孔的加工為例，在這之前，雖然有了好的材質(zhì)的鉆頭，好的刃磨技術(shù)以及不錯的機(jī)床設(shè)備，但是當(dāng)面對如航天發(fā)射器上的控制閥類零件孔系多達(dá)70多種，且內(nèi)部復(fù)雜交錯時，每一個閥孔的加工精度都必須控制在2絲以內(nèi)，相當(dāng)于兩根蠶絲粗，加工粗糙度僅有1.6μm。也就是說，它的公差相當(dāng)于人頭發(fā)絲的1/3，超過這個范圍，就可能導(dǎo)致火箭發(fā)射無法準(zhǔn)確入軌。這么高的難度該如何加工呢？2020年全國勞動模范和先進(jìn)工作者519廠的韓利萍，一名數(shù)控操作工給出了答案：數(shù)控機(jī)床19把刀具一次裝卡，上萬條程序一步都不能錯，73個孔加工出來都要毫厘不差，73個孔要在2d之內(nèi)不停機(jī)加工完畢。廢一個就全部都廢了，每一步都得非常小心。這體現(xiàn)了精湛的技藝和忘我的匠人精神。但由此也反映出，隨著科技的進(jìn)步、社會的發(fā)展，通過一個小小的孔加工的演進(jìn)過程，我們不難發(fā)現(xiàn)，人類之所以能成為引領(lǐng)這個星球的物種，是有其必然性的。相信在經(jīng)歷過第五次產(chǎn)業(yè)革命之后，人類的科技水平注定會百尺竿頭更進(jìn)一步的。