數(shù)控銑削機床孔加工工藝分析及精度控制研究

摘要：機械產(chǎn)品的設計中，無論是箱體型的零件還是回轉體的零件都需要進行孔加工，孔的用途不同對技術加工的精度要求存在差異性，在選擇孔的加工工藝時，首先需要了解孔的設計要求，通過綜合分析和用戶提出的設計需求，了解孔的具體用途，在加工階段進行合理安排，在保證孔加工質(zhì)量的同時，也需要選擇與相匹配的設計工具。本文主要研究了數(shù)控銑削機床孔加工工藝以及精度控制，希望能夠?qū)Ξ斍霸O計過程中存在的問題進行校正，保證孔加工的整體質(zhì)量。

關鍵詞：數(shù)控銑削機床;孔加工;加工工藝分析;精度控制

孔加工在零件加工中占有很重要的比重，孔加工質(zhì)量的好壞往往影響著零件的使用性能，那么在制訂孔的加工工藝時就需要對孔的技術要求進行全面分析，再結合孔的用途綜合考慮、安排，并通過理論與實踐結合的辦法解決孔精度超差問題。

數(shù)控機床孔加工與普通機床孔加工雖然方法、工藝相近，但由于數(shù)控加工自動化的特點，要求我們在制訂孔的工藝時要充分考慮影響孔精度的各種因素。數(shù)控銑削機床，在設計階段需要加裝孔加工模塊，專門負責孔加工工藝操作，該模塊的主要工作內(nèi)容有：對加工刀具的整體管理，能夠獨立完成孔系加工，并設計專門的鉆削、鏜削、銑削模塊，支持螺紋銑削工藝。在進行數(shù)控銑削機床孔加工的過程中，分析現(xiàn)有的機床刀具是否能夠滿足孔加工的工藝要求，并進行加工參數(shù)的計算和修正，設置好孔加工時采用的加工工序，調(diào)整機床的加工動作，將得到的數(shù)據(jù)信息輸出到數(shù)控機床中心，保證加工流程的安全性，減低傳統(tǒng)人為編程出錯對加工質(zhì)量的影響。

一、數(shù)控銑削機床孔加工工藝

1、數(shù)控銑削機床鉆孔加工工序。數(shù)控銑削機床在鉆孔加工過程中，想要全面提高鉆頭的剛性，滿足孔加工的精度需求，通常不會設置鉆模，結合相應的設計標準對鉆孔的深度與鉆頭直徑的比值進行調(diào)整。當鉆孔的尺寸較大時，需要選擇剛度較為理想的硬質(zhì)合金扁鉆，能夠排除碎屑到槽間，全面提高機床的加工效率，被廣泛應用到實體零件的鉆削中。數(shù)控銑削機床在鉆孔加工的過程中會采用普通的標準麻花鉆，不會設置鉆套進行方向引導，很容易出現(xiàn)兩切削刃的切削力不均衡情況，導致鉆孔發(fā)生偏斜，為了解決以上鉆孔問題，需要提高兩切削刃的刃磨精度，保證兩切削刃的長度處于一致，頂角與鉆頭軸心線處于對稱的工作狀態(tài)。想要在提高孔加工效率的同時，延長鉆頭的使用周期，需要對普通麻花鉆的材質(zhì)進行特殊處理，工作人員需要定期完成鉆頭表面的涂層處理工作，目的是全面提高鉆頭的抗粘結性和耐磨損性，提高斷屑效果，減小軸向切削力。當鉆削直徑在20-60mm區(qū)間內(nèi)，可以選擇轉位硬質(zhì)合金淺孔鉆，在鉆桿的芯部設置冷卻通道，在前部設置排屑槽，頭部安裝一組菱形刀片，在鉆頭外緣處安裝具有較強耐磨性的刀片，與鉆芯接近的區(qū)域安裝韌性較高的刀片，提高切削效率高，保證孔加工質(zhì)量，被廣泛應用到箱體類的零件鉆孔加工中。

2、數(shù)控銑削機床鉸孔加工工序。在進行大直徑通孔加工的過程中，需要采用數(shù)控銑削機床專用的浮動鉸刀，避免加工過程中出現(xiàn)刀片掉落，鉸前孔口進行倒角設置，浮動鉸刀的使用能夠精準定心，自動化完成加工誤差抵償，誤差的產(chǎn)生主要來源于刀具安裝偏差，或刀桿出現(xiàn)徑向跳動，同時直徑處于連續(xù)調(diào)整的狀態(tài)。能夠更好地保證孔加工流程的穩(wěn)定性和精度，并與其他類型的鋼鉸刀相比使用壽命更長。

3、數(shù)控銑削機床鏜孔加工工序。鏜孔加工方式主要采用懸臂加工，因此，需要保證兩刃或兩刃鏜刀頭的對稱性，保證徑向切削力的平衡性，能夠減小孔加工過程中的振動，在進行階梯孔加工的過程中，需要更換數(shù)控銑削機床鏜刀，采用組合式鏜刀全面提高鏜削的效率，控制好鏜刀的徑向尺寸。

4、確定進給路線。進給路線設計包括從初始平面到加工平面的快進路線、刀具切削加工采用的工進路線等內(nèi)容，在孔加工的過程中刀具退回平面的選擇會影響到空行程路線的距離，因此需要結合孔在零件上所處的位置，確保加工的安全性，縮短空行程距離。當多個孔處于同一平面上時，孔與孔間會產(chǎn)生凸起障礙，導致孔加工時刀具無需退回到初始平面，被迫退回到相鄰平面，達到縮短空行程的目的，在退回過程中如果刀具順利到達，并且全程不與刀具、工件發(fā)生碰撞，需要退回到初始平面，當越過孔間障礙后回到設計平面，路線中增設新平面，需要結合加工經(jīng)驗，選擇與零件最高平面相近的位置。

二、數(shù)控銑削機床孔加工精度控制

1、提高鉆孔加工精度。鉆孔加工是孔加工的第一道工序，會直接影響到孔加工的整體質(zhì)量，同時作為下道工序開展的前提和基礎，數(shù)控銑削機床轉孔加工過程中需要注意刀具的選擇和加工流程的控制。

1.1刀具的處理和選擇。鉆孔加工需要采用高速鋼和硬質(zhì)合金材質(zhì)的鉆頭，在安裝前檢查鉆頭是否比直，工作人員將鉆頭平放在平面臺，用手輕輕滾動鉆頭，觀察滾動一圈的鉆頭表現(xiàn)，滾動的過程中要正對光，通過目光觀測法觀察鉆頭與平板接觸區(qū)域的透光表現(xiàn)是否均勻。透光均勻證明鉆頭比直，不均勻則鉆頭是彎的，同時要分析鉆頭兩個主切削刃的對稱性，將鉆頭對光舉起，仔細觀察兩條主切削刃的長度是否相等，主要觀察區(qū)域有：棱邊的交接處高度。如果高度不相等，需要對切削刃進行修磨，保證兩主切削刃處于對稱狀態(tài)，能夠減小鉆出孔直徑的擴張區(qū)域。

1.2孔加工工藝的流程管理。當?shù)毒邼M足生產(chǎn)條件后，需要對加工流程進行管理，保證最終的孔加工京都，對孔軸線進行調(diào)整預防歪斜現(xiàn)象存在對后續(xù)加工產(chǎn)生影響，孔軸線調(diào)整要改變鉆頭與工件接觸產(chǎn)生的進給量，降低進給量預防鉆頭剛性過高、定心不準確引發(fā)孔軸線歪斜問題。當鉆出孔的直徑>鉆頭直徑時，會形成孔加工誤差，在進行數(shù)控銑削機床深孔加工的過程中，需要下達深孔鉆削循環(huán)指令，避免發(fā)生切削碎屑堵塞在鉆頭容屑槽的現(xiàn)象，導致鉆頭卡死甚至斷裂。

2、提高鉸孔加工精度。鉸削加工工序是保證孔加工精度的主要階段，鉸刀的直徑和加工精度會直接決定最終的孔尺寸和精度。

2.1控制主軸跳動。在鉸孔加工的過程中如果出現(xiàn)主軸徑向跳動，將刀柄安裝在主軸上的鉸刀會受到影響出現(xiàn)頻繁跳動，無法保證孔加工精度，因此在進行鉸孔加工前需要采用百分表對主軸徑跳的情況進行檢測，當跳動頻率穩(wěn)定在0.01mm以內(nèi)時處于平穩(wěn)運行的狀態(tài)，可以進行孔加工，當主軸徑跳頻率過高時，需要對鉸刀進行修磨，主軸徑跳超過的差量為修磨量。

2.2降低鉸刀誤差。當數(shù)控銑削機床的主軸徑跳次數(shù)滿足孔加工要求后，需要對鉸刀的誤差值進行計算檢查，保證安裝在刀柄處的鉸刀不會出現(xiàn)中心偏離，保證加工流程的可靠性，其次要對安裝在主軸的鉸刀圓周刃進行檢查，判斷鉸刀圓周刃的尺寸是否一致。檢測流程：將刀具系統(tǒng)安裝在主軸上，將百分表的表桿平穩(wěn)固定在立柱上，百分表的表頭與鉸刀的刀刃進行接觸，通過主軸旋轉仔細觀察鉸刀刃在百分表中顯示出的刻度線區(qū)域，將次作為判斷鉸刀圓周刃誤差的主要依據(jù)。采用修磨校正法進行鉸刀刃誤差修整，當滿足各項條件的設計要求后，數(shù)控機床鉸孔加工程序中下達G01指令，鉸孔加工過程中做好切削量的選擇，對鉸孔過程進行冷卻處理。

3、提高銑孔加工精度。銑孔加工需要采用銑刀完成大直徑孔的銑削加工，是常用的一種數(shù)控銑削機床孔加工方式，銑削加工主要分為粗銑加工和精銑加工兩種形式，粗銑孔加工需要時先去除余量，如果預先設置好鉆孔可以省略該步驟，通過銑刀擴大孔的直徑。銑刀在使用過程中受到力的作用，產(chǎn)生“讓刀”的現(xiàn)象，因此粗銑需要采用分層切削的方式，精銑孔需要保證孔的表面不存在接刀痕跡，一次將銑刀下放到孔深處完成銑削加工。想要減少“讓刀”現(xiàn)象造成的孔錐度，精銑加工要進行相同的走刀安排，有效處理位于孔底部的錐度，提高孔的平滑性。如果在切削過程中沒有合理安排走刀路線，刀具引入處的孔壁會出現(xiàn)明顯的接刀痕跡，影響孔加工的整體質(zhì)量，因此需要對精銑路線進行妥善安排。

三、結語

孔加工質(zhì)量的好壞往往影響著零件的使用性能。而影響孔加工質(zhì)量的因素很多，包括刀具、夾具、機床、工藝等。所以在孔的工藝設計分析的過程中，需要充分考量不同設計方案對孔加工精度的影響，制定出合適的設計工藝，保證孔加工精度，并通過理論與實踐結合的辦法解決孔精度超差問題。

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作者簡介：莫小鳳（1986.02-）女，壯族，廣西南寧人，講師，研究生，研究方向：機械工程。