數（shù）控（kòng）銑床上孔的加工方法
2021-9-3 來（lái）源： 南京技師學院 作者：王（wáng） 剛
摘要：在機械零件（jiàn）中，孔是較為常見的（de），其加工也是不可少（shǎo）的。傳（chuán）統鑽孔加工存在（zài）諸多問題，為了保證孔加工（gōng）的（de）產品（pǐn）質量，現階（jiē）段（duàn）最便利高效的（de）孔加工一般都是在數控（kòng）銑床或加工中心進（jìn）行（háng）的，通過（guò）以銑代鑽、螺旋銑孔、插銑代鉸等方式提高產品加工精度。文章針對數控銑床（chuáng）孔係（xì）加工的問題進行了（le）探討，並提出了針對性的優（yōu）化措施，以期確保孔加工質量，為其他從（cóng）業者提供參考。
關鍵詞：數控；銑床；孔加（jiā）工
科技發展日新（xīn）月異，工業生產效率大幅度提（tí）升，有力推動了製造業的發展（zhǎn），對數控加工技術提出了（le）更高的（de）要求。數控加工要穩定保質，就需（xū）要選擇科學合理的數控工藝，這樣一方（fāng）麵能（néng）保證產品滿足用戶需求，另一方麵（miàn）也能在消耗最低經濟成本的情況下完成生產任（rèn）務。通（tōng）常情況下，機床零件的加工往（wǎng）往受多重因素的影響，包括生產工序、刀具的具體形狀（zhuàng）、走刀路線、切（qiē）削用量等，由於（yú）這些影響因素都是人為操控的，因此在實際運用過（guò）程中會伴隨一定的誤（wù）差，這（zhè）是人的工作經驗和能力差異導致的。數控機床加工和傳統機床的使用有所（suǒ）區別，不但要考慮傳統機床加（jiā）工中存在的以上因素，還不能（néng）忽略（luè）編程（chéng）的合理性。同時，數控加工在技術選擇方麵（miàn）也（yě）存在靈活多變的優勢，需要（yào）結合
加工零件的具體情況擇優（yōu）選擇。怎樣利用好數（shù）控加工的特點，選擇最合（hé）適的加工方法和對象（xiàng），就成了企業管（guǎn）理人（rén）員（yuán）麵臨的重要問題。
1 、數控銑床上孔加工（gōng）的（de）影響（xiǎng）因素
1.1 機床自身精（jīng）度和工藝
數控機（jī）床的生產過（guò）程中存在精度誤差的重要原因在於機床本身有導軌誤差、工作誤差和夾具誤差等，這些因素會使數控機床加工無法達到預期效果。此外，在（zài）生產實踐中，數控機床生產環節之間存在順序區別，導致固定時間內生產的合格零（líng）件數量（liàng）有所區別，不同工藝的成本也不盡（jìn）相同。總之，除了機床本身精度問題，工序的合理（lǐ）安排、技藝的有（yǒu）效選擇、零件要求的結合等多個方麵的因素都關係數控銑床孔加工的實際效果 [1]。
1.2 孔加工時刀具的效果
1）孔加工屬於零件內表麵的加工，適用的刀具離不開鑽頭、鉸刀等，而這一類刀具隻要長時間使用必然會有磨損（sǔn），刀具本身的形（xíng）狀和尺寸經過磨損後產生形變，也就會對加工孔的生產效果造成（chéng）一定的影響。2）加工孔直徑的大小往往都有一定的限製，在銑床機體固定的情況下，切削速度隻能維持在一定水平上（shàng），無法進一步加快。孔越小，意味（wèi）著加工難度越大，要（yào）求越精密。為了提升（shēng）切削速度，就需要使用針對性的裝置，那麽這一類刀具的性能就需要滿足高速切削的需求（qiú），確保加工質（zhì）量達標。3）刀具的（de）選擇有許多要（yào）求，一方麵，刀具要達到切削速度，從而滿足進度需求；另一方麵（miàn），刀具的結構本（běn）身（shēn）受孔直徑與長度的（de）限製，並不（bú）是任意刀具都（dōu）可以（yǐ）被用於不同直徑孔的加工。4）加工過程中，在機械設（shè）備帶動下，軸向力的作用會讓刀（dāo）具出現歪（wāi）曲變形與振（zhèn）動，如（rú）果刀具本身剛性不足，就會影響加工精度 [2]。5）孔加工是在半封閉的空間內完成的，切下的屑不好排出，冷卻液也不好進入加工區域（yù），導致散熱條件（jiàn）較（jiào）差，該區域溫度（dù）較高，因此對刀具的耐熱性、耐用度也有較高的要求。
2 、數控銑床上孔加工工藝
傳統機床孔加工使（shǐ）用的方法（fǎ）是先鑽中（zhōng）心（xīn）孔，然後用鉸孔將孔中心（xīn）擴張，再鏜（táng）孔，從而保證加（jiā）工孔的精度。這（zhè）一加工方式無論是加工效率、勞動強度，還是生產成本都有（yǒu）太多的不足，已經不適用於數控銑床的生產。加上生（shēng）產過程（chéng）中使用的鑽孔剛性不（bú）足，在長時間使用後，受扭矩和軸向力等因素的影響，會（huì）產生孔徑超差、孔壁粗糙（cāo）、孔位偏等一（yī）係列（liè）問題，導致孔（kǒng）的加工（gōng）質量會大打折扣 [3]。
在生產工具大幅度改善的背景下，現代技術快速發（fā）展，數控機床的應用直接淘汰了傳統機（jī）床，也引起了傳統加工孔方式的革新，通過以銑床替代鉸刀（dāo）的方（fāng）式完成（chéng）孔（kǒng）的加工能有（yǒu）效提高加工（gōng）精度、保證孔的加工質（zhì）量（liàng）。
2.1 以銑代鑽
在生（shēng）產工具快速更新的背景下，鑽削加工中存在（zài）的問題嚴重（chóng）影響了孔的加工效果，為了解決鑽孔精度不足的問題，確保孔（kǒng）加工要求達標，以銑代鑽應運而生。
2.2 螺（luó）旋銑孔（kǒng）
螺旋銑孔由自轉和公轉（zhuǎn）兩個運動結合而（ér）成，自轉指的是機器主軸的自轉，公轉指的是主軸繞（rào）孔中心的運動，二者複合運（yùn）動，刀具的中心軌跡不呈直線，這樣就能避免軸向力，螺旋（xuán）線的刀具運動軌跡實現了既徑向進給又軸向進給的多方式加工，包括（kuò）斜麵、型槽等 [4]。
螺（luó）旋銑孔的優勢如下：1）銑刀的側刃並非持續進行切削加工，不會始終（zhōng）保持刀（dāo）刃和工件的接觸，讓切削區域得到了適度的休息，降低了加工（gōng）時的溫度，有利於延長（zhǎng）刀具的使（shǐ）用時間，加強（qiáng）其耐用性。2）螺旋銑孔使用的刀具直徑比孔徑小，在切削的過程中可（kě）以確保隻切屑而不傷及（jí）孔的表麵，且有（yǒu）利於排出（chū）切削加工留下的殘屑 [5]。3）銑刀本身的直徑較小（xiǎo），基本能滿足不同（tóng）孔的加工需求，這樣就能直接持續加工，避免更換銑刀導致生（shēng）產效率下降。
2.3 插銑代替鉸孔
鑽削（xuē）易產生孔徑過大、鑽歪（wāi）等問題，既無法保證加工精度，又無法確保刀具的耐用性（xìng）。在轉動過（guò）程中由（yóu）於軸向力過大，刀具容易擺動。隨著轉動的推進，鑽頭的旋轉軸線和（hé）主（zhǔ）軸的旋轉軸線之間會偏離一個角度 α，導致鑽頭尾部和軸線位置出現偏差，鑽頭自轉附帶公（gōng）轉的過程中就會出現一個附加角度，導致原本應該重合的鑽頭幾（jǐ）何軸線、旋轉（zhuǎn）軸線以及主軸旋轉軸線出現偏離，最後的鑽孔效果呈現為孔徑超差（chà）。在使用銑（xǐ）刀加工時，無論是偏離角度 α 還是附加角度，都會受插銑（xǐ）式加工方法的影響而變少。尤其是孔（kǒng）徑小、切屑要求高的銷（xiāo）孔（kǒng）類（lèi）加工，可以先用鑽孔、再用鉸刀進行加工，最後使合金銑刀通過插銑方式（shì）實現誤差（chà）的調（diào）整（zhěng），以保障精（jīng）度 [6]。
3 、數控銑床上孔加工的優化方法
3.1 提（tí）高工藝（yì）設計（jì）人員和操作人員的水平
數控銑（xǐ）床孔加工質量的保證離不開工藝的選擇，而工藝水平（píng）與（yǔ）設計人員和實際操作人員的專業水平息息相關。工藝（yì）設計人員不僅要有過硬（yìng）的專業素質和水平，還（hái）應當重視基礎，能按照不同零件類型對其進行分解，進而準確得出零件的相關信（xìn）息，從而結合工藝的選擇（zé）確定行之有效（xiào）的孔係加工路線、加工刀具以及生產環節。同時，數控（kòng）銑床的加工精度、裝夾方法以及換刀（dāo）順序等因素也會影響生產質量，要結合這些因素歸並數控加工工序、工步，從而確定刀具的具體參（cān）數。在（zài）上述步驟完成後，最後編製合理的加工程序 [7]。操作者的水平除了依賴其自身的學習和實踐，還（hái）需要（yào）企業按期（qī）對其進行（háng）培訓並完（wán）成考核，實行（háng）科學的（de）獎懲（chéng）機製。
3.2 優化工藝路線
零件的工藝路線是工藝設計的重要構（gòu）成內容，直接關係機床的使用率、加工精度等。為了保證銑床加工孔的精確度，要提升生產效率、優化工藝路線，實現工序集中、路線最短和所花費輔助時間最短（duǎn）的目標，從而達到生產效率的最高化。工序集中主要表現在工件裝夾的次數上，從最優解看就是一次定位加工多道工序，這（zhè）樣能減（jiǎn）少孔間距誤差的出現。從孔係加工需求看（kàn），有時需要運用不（bú）同（tóng）的（de）刀具提升其精度，延長機床工作台的回轉時（shí）間，因此工序應按照刀具類型進行劃分，在同一把刀具加工完成所有任務後再進行更換是最好（hǎo）的。對精度（dù）要求稍差的孔係，可以按照加工路線最短原則排列加工順序 [8]。
3.3 優化編程
孔係（xì）加工的動作順（shùn）序有鮮明的特（tè）征，像鑽孔、鏜孔等動作是由空位平麵定（dìng）位到切削到進給（gěi）再到（dào）退回等多運動複合組成的，如果需要對零（líng）件上的（de）多個孔進行加工，那就是完成多次相同順序的（de）動作。從編程的角度說（shuō），使用基本指令不僅（jǐn）麻煩，而且（qiě）效率低下，為此（cǐ），可以選擇孔（kǒng）加工固定循環功能指令完成編程工作，簡化程序，提高生產效率。
4 、結束語
數控機床上孔的加工是當代工業零件加工常見的，傳統的鑽孔方式極不穩定（dìng），精度難以保證，也不（bú）利於維持刀具的耐用性，改用銑孔（kǒng）方式的（de）優勢在於軸（zhóu）向的（de）穩定性更好，同時直徑更小，不（bú）受孔徑大小限製，能一刀多用，往往不需（xū）要更換刀具，將其代替鑽孔、擴孔、鉸孔等，能防止經常換刀，從（cóng）而提升生產效率。此外，也有利（lì）於避免鑽削（xuē）中難排屑、層間易分層的問題，是確保孔加工質量的重要加工方法。同時，數控機床在計算機係統的配合下，實現了超越人工的精度控製（zhì）和自動化操作，在減少人力成本的同時，也（yě）有效地保障了機床加工產品的質量。目前，數控機床的自動化、數字化、智能化水平較高，但依舊需要通過提高工作人員的專業（yè）能力和基（jī）本素質提升生產效率。此外，相關設計人員（yuán）要做好生產環節工序編（biān）製工作，企業的管理層要按期培訓操作人員，提高他們的專（zhuān）業化水平，以進一步提升（shēng）機床（chuáng）孔加工質量。
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