鏜床異類零件鏜孔加工誤差（chà）分析
2022-1-17 來源：天津航天機電設備（bèi）研究所 作者：樊鵬（péng）飛，張剛
摘要：普通鏜床在零件鏜孔、攻絲以及鑽孔等方麵具有（yǒu）非常大的優（yōu）勢。但實際上，由於各種操（cāo）作因素，導致加工得到的產品出現誤差不能滿足要求。基於此（cǐ），本文以具體異類零（líng）件（jiàn）作（zuò）研（yán）究對（duì）象，在詳細（xì）分析零件加工基本尺寸和（hé）工（gōng）藝要求基礎上，分析了（le）普通鏜床在加（jiā）工零件中主要誤差來源和存（cún）在誤差種類，通過分析論（lùn）證，給出了解決異類零件加工誤差的針對性措施，以期為提高普通（tōng）鏜床的（de）加工精度提供指導作用（yòng）。
關鍵詞（cí）：普通鏜床；異類零件；加工（gōng）誤差
異類零件作為特殊部位關鍵零件，其配合孔通（tōng）常要滿（mǎn）足加高要求和尺寸精度，利用普通鏜床靈活性和精準性對異類零件加工是非（fēi）常合（hé）適（shì）的，特（tè）別是在普通鏜床上鏜孔，可以大幅度降低加工誤差。通（tōng）常（cháng）情（qíng）況，利（lì）用普通鏜床加工尺（chǐ）寸精度可以達到 IT3，而表麵粗糙度則可以達 Ra0.8μm，精細（xì）操作甚至（zhì）可以（yǐ）做到小於 Ra0.8μm。但在實際加工過程中，會產生較大誤差（chà），尤其是深孔與薄壁（bì）零件加工，技（jì）術難度（dù）較高。本（běn）文以異類零件（jiàn）加工為研究（jiū）實例，討論分析普通鏜床排查加（jiā）工誤差的措施。
1、鏜（táng）床異類零件（jiàn）的工藝性（xìng）分（fèn）析
1.1 異類零件基本加工尺寸
本文以斜接的加工為例，來分析異類零件在加工（gōng）過（guò）程中產生的一些誤（wù）差，加工零件如下圖 1 所（suǒ）示（shì）。工件材料選用鋁合金（jīn）， 毛坯材料選用（yòng）鋁，工（gōng）件是一個斜接， 底麵尺寸為 120x110mm，傾斜角度為51.5°±0.1°，斜孔中心（xīn）長（zhǎng）度為 100mm，孔徑外壁直徑為 φ63，內徑為 φ60，具體加工精度（dù）詳見圖 2 和圖 3，加工工藝路線如下。
圖 1 異（yì）類零件加工成品
圖 2 異類零件加工精度俯視圖
圖 3 異類（lèi）零（líng）件加工精度側（cè）視
斜接加工工藝：
（1）找正和計（jì）算。根據零（líng）件計算結果轉動轉台找正孔（kǒng）中心，然後拉表找正孔中心。其中，關鍵兩個（gè）過程是通過餘弦值和正弦值來（lái）計算反推得到加工的調整角度，即折線與平麵夾角 α 以及折痕射影與底邊的夾角 β。
（2）襯套的加工工藝如下所示：鏜（táng）端麵（miàn） - 打中心孔 - 粗鏜外圓 - 半精（jīng）鏜外圓 - 精鏜外圓 - 粗鏜孔 - 半精鏜（táng）孔 - 精鏜孔（kǒng）。
（3）工件的夾緊與定位，選用利用（yòng）輔助工裝進行裝夾。
1.2 異類零件產生（shēng）誤差的來源（yuán）
（1）鏜床的幾何誤差。幾何誤差主要三個因（yīn）素為：
①導軌誤差。導致該誤差的原因有三（sān）種，一是導軌使（shǐ）用時間（jiān）過長，磨（mó）損使得導軌在工作（zuò）中產生誤（wù）差；二是主軸回轉誤差。鏜床主軸是裝夾零件的結構，當主軸回轉出現誤差時，最終會將誤差在其（qí）加工的零件（jiàn）上表現出（chū）來；三是傳動（dòng）鏈誤差。該誤（wù）差主要是由傳動鏈非正常運轉導致的，一般造成的是鏜（táng）床整體誤（wù）差。
②刀具誤差（chà）。本文異類零（líng）件（jiàn）加工所采用的刀具是自製的，自製刀具能夠針對鏜削工（gōng）件具體（tǐ）尺寸定做（zuò），具有很高的靈活性，可（kě）以自磨刀具角度。另外，相比成品刀具，自製刀（dāo）具每（měi）把價格低 2000 元左右（yòu）。但（dàn）是，刀具（jù）本身材料、切削量不對、幾何參數（shù）不一致等問題對刀具（jù）質量具有較大影響。在零件加工中，這些（xiē）問題（tí）會導致（zhì）零件尺寸（cùn）出現誤差。
③定位誤差。這種誤差有兩個來源，第一是零件設計基準。在設計繪製零件加工圖紙過程（chéng）中，標注（zhù）尺寸過程中所造成的誤差，使零件點、線、麵等位置（zhì）基準不對；第二是工藝誤差。在實際加（jiā）工時，要是（shì）沒有按照既定加工工藝進行加工，通常會導致（zhì）異類零件出（chū）現（xiàn）問題，特別是異類零件加工，找正計算（suàn）非常煩瑣（suǒ），容易出現定位誤差（chà）。
④調整誤差。加工過程就是一個調整過程，在加工中（zhōng）要調整零件以滿足加工要求（qiú），對操作要求較高，但是，對於不同操（cāo）作人員，這也是調整誤差的主要來源。所以，在上述情況無法保證情況下（xià），加工係統是需要（yào）進行必要調整（zhěng）的。即普通鏜床加工零件，工具不會存（cún）在（zài）主觀誤差，唯一（yī）影響主觀影響是人為（wéi）調整過程。
2 異類零件加工誤差的成因及（jí）解決方（fāng）法（fǎ）
（1）異類零件加工（gōng）中容易產生尺（chǐ）寸精度誤差。①由於人為操作因素，在實際加工時，會（huì）出現測量或量具不準的（de）情況（kuàng）；②自製刀具質量（liàng）差，刀具在使用中出現磨損會產生積屑瘤，結果（guǒ）造成刀尖長度增加，使異（yì）類零件鏜孔（kǒng）變小；③鏜刀裝夾不對，刀（dāo）杆與零件孔（kǒng）壁接觸，加工時鏜刀插入零件，導致（zhì）加工鏜孔變大；④經過粗（cū）鏜後的零件進一步精鏜時，此時，異類零件加工是在高溫環境中進行，當冷卻後，鏜（táng）孔（kǒng）收縮，孔徑變小。
（2）異類零件加工（gōng）中容易產生圓度（dù）、錐度誤差等。圓度誤差：①本次加工加工異類零件材質為鋁，加工壁厚僅為 3mm，當夾（jiá）具夾緊零件後，由於零件產生彈性形（xíng）變而導致棱圓（yuán）問題；②零件材（cái）料組織存在局部不均勻（yún）問題。加工餘量（liàng）不一致等，都（dōu）會導致圓度誤差；③零件（jiàn）在旋轉中出現（xiàn）不平衡，主軸間隙太大或者（zhě）軸頸不（bú）圓。錐度誤差：①計算錯誤，零件沒有找正中心；②自製刀杆剛性差，出現讓刀現象；③主軸回轉軸線歪斜偏離（lí），導致與導軌不平行；④同一工件加工過程中，刀具（jù）發生較大磨損。
（3）工件變形問題。①工件（jiàn）在（zài）裝夾中出現操作誤差；②精鏜過（guò）程中，零件處於高溫工作條件，待其（qí）冷卻後，產生（shēng）形位誤差；③刀具長時間加工，高溫導（dǎo）致（zhì）刀具熱（rè）形變（biàn），造成零件形狀誤差問題；④薄壁異類零件在加工中（zhōng）受到刀具力作用而產生（shēng）形（xíng）變；⑤刀具切削用量以及（jí）幾何參數（shù）選擇不合（hé）理（lǐ）。
（4）表麵粗（cū）糙度誤差。①切削用量選擇不合理；②加工時，異（yì）類零（líng）件與刀具剛（gāng）性不足或刀具（jù）伸出太長引起（qǐ）振動；③刀具幾何角度不當，鏜刀刃磨不好；④刀尖低（dī）於異類零件（jiàn）幾何中（zhōng）心。
2.2 誤差排除措施
（1）排除尺寸誤差措施。①正確合理選擇量具（jù），測量時避免人（rén）為誤差。另外，零件溫度不能太高；②在裝夾（jiá）鏜（táng）刀（dāo）時，要（yào）選擇合理刀杆，正確安裝，避免影響鏜孔的精度。要先試刀，走一遍（biàn）檢查刀具安裝是否合理（lǐ）；③切（qiē）削液（yè）和切削速度要合理設置，不能太快也不能太慢，並且要增大前（qián）角，使積屑及時（shí）排除（chú），對於刃磨刀具（jù）則（zé）要重新（xīn）對刀；④在精鏜（táng）之前，要保證零件溫度不能太高，否則，應該冷卻後再進（jìn）行加工，從而減少由於金屬熱膨脹造成的尺寸誤差；⑤預留足夠鏜削餘量，避免出現（xiàn）鑽孔打歪。
（2）排除圓（yuán）度誤差和錐度誤差的（de）措施。圓度誤差排除措施（shī）：①裝夾方法要合理，保證異類零件受力均衡分布；②對主軸徑向軸承進行調整，修複軸頸圓度；③加工中要集（jí）中注意力，及時（shí）進行平衡校（xiào）正。錐度（dù）誤差排除措施：①加（jiā）工前，根據計算結果認真找正工件中心；②減小切削（xuē）量或者提高刀具剛度，自（zì）製刀具要保證切削刃鋒利；③調整主（zhǔ）軸箱位置確（què）保主軸軸線與導軌平行；④刀具可以（yǐ）采用（yòng）性（xìng）能較好材料，如硬質合金材料等。
（3）排除工件變（biàn）形的措施。①改變裝夾方法，對於薄壁（bì）異類零件，可以使用軟件卡爪或者增加夾具與零件接觸表麵積；②加工過程會使零（líng）件升溫，所以加工中要時刻注意，一旦（dàn）溫（wēn）度過高需（xū）要進（jìn）行冷卻（què）處理，減少熱變形導致的誤差；③刀具長（zhǎng）時間加工過程需要保證有充分的冷卻液；④合理改變刀（dāo）具角度，對薄弱部位提高工藝剛度，同時，可以將加工過程分為粗鏜、半精鏜以及精鏜（táng）等過程，減少加工形變；⑤粗鏜和精（jīng）鏜中間要預留一定時間，冷卻後重新預緊工件，保證零（líng）件受力良好，不至（zhì）於引起較（jiào）大（dà）形變誤（wù）差（chà）。⑥加工異（yì）類薄壁零（líng）件時，刀具刀刃需要鋒利，並且修光刃不能太長，宜為0.2~0.3mm。
（4）排除表麵粗糙度誤差措施。①合理降低切削用量。精鏜時，進給（gěi）量不要太大，切削速度要恰當，從而達到（dào）提高加（jiā）工零件表麵粗糙精度目（mù）的；②提高刀具刀杆剛度（dù），擴大刀杆截（jié）麵積，同時，降低切削速度；③加工時要根據零件加工外形合理製作道具幾何角度，合理增大主偏（piān）角、千角等，避免道具與零件表麵產擠壓現象；④道具（jù）安裝時，要控製好刀尖位置，精鏜過程中要保證刀尖稍高於零件中心。
3、結語
綜上所（suǒ）述，異類零件在鏜孔加工過程中，為了避免出現較大加工誤差以滿足零（líng）件（jiàn）形狀與精度等要求，應該選擇合適的刀具和加工工藝，並且零件裝夾（jiá）需要合理選擇。不僅如（rú）此，加工前還應該詳細計算出合理的加工刀具長度（dù）與幾何形狀，找對（duì）加工回轉角度，充分考慮冷卻排削（xuē）問題，以保證（zhèng）薄壁異類零件加工質（zhì）量不受影響，從而能夠保證異類零件加工滿足技術要求。
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