臥式鏜床鏜孔產生倒錐孔的原因分析及解決方法

朱寶民，葉文俊，胡映秋，谷勇

(沈機集團昆明機床股份有限公司，云南昆明 650203)

臥式鏜床是用于點位和直線切削加工的精密設備，具有粗、精加工的工藝機能。主要用于加工大、中型零件，特別適宜工序較多形狀復雜的箱體類零件的鉆孔、鏜孔、鉸孔及平面加工，還能完成車外圓柱面、切孔內環形槽及利用絲錐加工公、英制螺紋等工作，也可用來對工件進行坐標測量、劃線等工作。如再配備一定數量的附件，還可進一步擴大機床的使用范圍［1］。

臥式鏜床使用一段時間后，在主軸懸伸500 mm鏜削加工深孔時，出現倒錐孔(俗稱倒喇叭)現象，造成加工零件不合格而報廢。臥式鏜床加工的零件大多都是關鍵零件，一旦報廢損失巨大，所以這個問題必須解決。經過多次檢測、分析，找出了鏜孔產生倒錐孔的原因，針對各種原因，總結出解決方法。這些方法既能盡快恢復機床的幾何精度，又能保證機床的加工精度。

1 產生倒錐孔現象

圖1 倒錐孔現象示意圖

臥式鏜床主軸懸伸500 mm，移動鏜軸或工作臺由右向左鏜孔加工時，產生倒錐孔現象，如圖1 所示。從鏜孔后尺寸來看，進口處屬合格尺寸，隨著往后延伸，孔徑尺寸變大，500 mm 處孔徑達，與進口處相差0.18 mm，出現進口尺寸與出口尺寸差別大，形成倒錐孔現象，導致工件報廢［2］。

2 產生倒錐孔原因分析

2.1 鏜軸母線的直線度

機床檢驗標準規定:鏜軸伸出500 mm，測量鏜軸正、側母線直線度允差為0.02 mm。機床使用多年后，在工作臺鎖緊狀態下，移動鏜軸鏜削內孔時，出現倒錐孔現象。對多臺出現倒錐孔現象機床的鏜軸垂直、水平直線度進行檢測(圖2)，將鏜軸伸長500 mm，測量鏜軸垂直母線直線度為0.08～0.15 mm，鏜軸水平方向直線度為0.08～0.015 mm。從分析多次測量的數據發現:導致鏜孔時產生倒錐孔的主要原因是鏜軸的垂直、水平直線度超過了機床檢驗標準的要求。

圖2 鏜軸垂直、水平方向直線度檢測示意圖

影響鏜軸垂直、水平方向直線度的因素如下［3］:

(1)鏜軸與空心軸的配合間隙。在加工過程中，鏜軸外圓與空心軸內孔配磨后配合間隙過大，導致鏜軸直線度誤差加大;空心軸外圓與軸承配磨后配合間隙過大，導致鏜軸垂直、水平方向直線度累積誤差加大。

(2)主軸軸承的預緊力。在機床使用多年后，軸承出現松動，軸承的預緊力變小，軸承游隙沒有完全消除，導致鏜軸的垂直、水平方向直線度誤差加大。

(3)立柱正、側方向與床身導軌面的垂直度。在裝配過程中，立柱正、側方向與床身導軌面的垂直度超差，對鏜軸的垂直、水平方向直線度誤差有較大影響，分別如圖3、圖4 所示。

圖3 立柱正向與床身導軌面的垂直度影響鏜軸垂直方向的直線度

圖4 立柱側向與床身導軌面的垂直度影響鏜軸水平方向的直線度

(4)主軸箱與立柱的裝配精度。立柱導軌面與主軸箱在裝配時要求調整壓板與立柱導軌面間隙為0.03 mm，如間隙太大，主軸箱產生傾斜，導致鏜軸垂直、水平方向直線度超差，如圖5 所示。

圖5 主軸箱壓板間隙影響鏜軸的直線度

(5)機床使用時，經常重切削加工，多年后會使立柱導軌面與床身導軌面的平面度發生變化，主軸箱壓板與立柱導軌面間隙加大，導致鏜軸水平方向的直線度超差［4］。

2.2 工作臺移動的直線度誤差

檢驗標準要求:工作臺移動的直線度允差0.02 mm/1 000 mm。在鏜軸鎖緊狀態下，移動工作臺鏜削孔徑時，出現倒錐孔現象。

經檢查下拖板出現左、右擺動 (俗稱“龍擺尾”)，導致鏜孔時產生倒錐孔現象。床身導軌兩內側面與下拖板接合面一邊為90°導向面、一邊為鑲條面，鑲條面與工作臺配合間隙標準要求為0.03 mm。檢查實測下拖板鑲條面的配合間隙為0.15～0.20 mm，已經超過標準要求。產生下拖板鑲條面配合間隙過大的原因:(1)裝配過程中鑲條沒壓緊;(2)長期使用后鑲條磨損，出現間隙。如圖6所示。

圖6 鑲條間隙過大影響工作臺移動的直線度

總之，導致鏜削加工內孔產生倒錐孔的主要原因是機床鏜軸的直線度誤差和工作臺移動的直線度誤差。如果解決了鏜軸直線度誤差及工作臺移動的直線度誤差超差問題，也就解決了鏜孔產生倒錐孔的問題。下面逐一講述解決方法。

3 解決出現倒錐孔的方法

3.1 鏜軸母線的直線度

(1)鏜軸與空心軸的配合間隙。鏜軸與空心軸的配合間隙要求為0.007～0.013 mm，在加工過程中應該保證。如檢查配合間隙超過0.013 mm，需要更換新的鏜軸與空心軸相配，保證二者的配合要求，才能確保鏜軸母線的直線度要求。

在加工過程中，空心軸外圓與軸承內孔配合間隙應控制在技術要求范圍內，如出現配合間隙較大的，應重新選配軸承或者重新配新的空心軸。

(2)主軸軸承的預緊力。檢查主軸軸承松緊，用力矩扳手上緊前、后螺母，消除軸承游隙，保證鏜軸移動自如，如圖7 所示。如果螺母上得太緊，因前、后軸承都是錐度軸承，而且空心軸壁較薄，單面僅有15 mm，會使空心軸及鋼套變形，軸承發熱較快，溫升過高，造成鏜軸與空心軸產生過盈抱死，嚴重時不但影響機床正常使用，還會使鏜軸、空心軸成套報廢，造成重大損失。

圖7 鏜軸結構示意圖

(3)立柱正、側向與床身導軌面的垂直度。首先調整機床床身水平在標準要求內，然后以床身導軌為基準，檢查鏜軸垂直方向直線度情況。如果直線度數值大，說明立柱出現垂直方向傾斜。通常采用測準數據后，用高精度鏜床對立柱底面進行車削，使立柱垂直方向傾斜達到要求，保證鏜軸垂直方向直線度達到要求。

立柱與床身偏斜后，使鏜軸水平方向側母線出現偏移。解決辦法:松開立柱固定螺釘，拆出定位銷，將立柱校正，移動工作臺拖板檢查鏜軸側母線直線度在0.02 mm 內，重配定位銷，壓緊固定螺釘。如此來校正鏜軸水平方向側母線的直線度。

(4)主軸箱與立柱的裝配精度。檢查中若發現主軸箱壓板與立柱導軌面配合間隙過大，則拆下壓板，根據實測數據進行配磨;然后用塞尺檢查，保證立柱與主軸箱壓板間隙在0.03 mm 以內，搖手柄檢查主軸箱上、下移動靈活自如，確保鏜軸水平方向直線度誤差。

3.2 工作臺移動的直線度誤差

重新配鏟床身導軌側面與下拖板接觸面處鑲條，涂色檢查鑲條與床身導軌面的接觸面積，要求不少于85%;用塞尺檢查，保證鑲條與床身導軌面的間隙在0.02～0.04 mm 內，消除因二者配合間隙過大，造成工作臺下拖板左、右擺動，鏜孔出現倒錐度情況。如果鑲條磨損嚴重，已經沒有調整余量，則重新更換鑲條、配鏟鑲條接觸面，保證其接觸面積和配合間隙要求，確保工作臺移動的直線度要求，這樣就能消除鏜孔出現倒錐孔情況。

4 結束語

在使用臥式鏜床過程中，機床加工零件出現倒錐度現象時，應先對機床各項精度進行復檢，檢測出各項精度的準確數據，然后使用上述方法逐一消除，并鏜孔驗證孔徑是否達到圖紙要求，使機床恢復出廠時的精度，確保機床的正常使用。上述方法通過實際驗證，效果顯著，具有較強的指導意義，可推廣到同類型的刨臺式銑鏜床、落地式鏜銑鏜床上，也可用于新機床的裝配調試，從源頭避免該類問題的發生。

［1］戴曙.金屬切削機床［M］.北京:機械工業出版社，2006.

［2］濮良貴，紀名剛.機械設計［M］.北京:高等教育出版社，2006.

［3］焦士仲.金屬切削原理［M］.北京:機械工業出版社，1991.

［4］韓秋實，王紅軍.機械制造技術基礎［M］.北京:機械工業出版社，1991.