淺談數控銑床上孔的加工方法

王安知

（廣西機電技師學院，廣西 柳州 545000）

1 以銑代鉆加工孔的重要意義

在傳統的孔加工中，一般的孔加工方法是鉆中心孔—鉆孔—擴孔（鉸孔）—鏜孔等方式才可滿足孔的加工要求，對于在數控銑床上的多孔加工，這種孔的加工方式勢必會降低加工效率，加大勞動強度，提高加工成本，除此之外，由于鉆頭剛性差，扭矩和軸向力等方面的問題，在加工過程中也容易出現孔徑超差（圖2）、孔壁粗糙、孔位偏移、斜孔、鉆頭打滑或折斷（圖1）等問題，無法保證孔的加工質量。為此，提出在某些孔類如孔徑大小不一等場合以銑代鉆，以銑代鉸的方式進行加工，一定程度上解決了當下孔加工的一些難題，保證了孔的加工質量。

圖1 鉆頭折斷

圖2 孔徑偏大

2 數控銑床上孔加工的策略

針對于鉆削加工中存在的問題，提出幾點在數控銑床上孔的加工策略。

2.1 以銑代鉆

螺旋銑孔的過程是由主軸的“自轉”和主軸繞孔中心“公轉”的2個運動復合而成，刀具的中心軌跡不再是直線而是螺旋線，加工過程中既有徑向進給同時又有軸向進給（圖3），螺旋銑削可以實現斜面、型槽、孔加工等。

圖3 螺旋銑孔軌跡圖

2.2 采用螺旋銑孔的優點

（1）螺旋銑孔時，銑刀的側刃是斷續進行切削加工的，因此降低了刀刃與工件的接觸時間，降低了切削區的溫度，提高了刀具的使用壽命。

（2）易于排屑，由于使用的刀具直徑小于孔徑，在切削過程中可以避免切屑對已加工表面的損傷。

（3）可以實現一把刀具加工不同大小的孔，節省換刀時間和次數，降低加工準備時間和提高加工效率。

3 插銑代替鉸孔

鉆削過程之所以出現孔徑偏大、鉆歪等問題，主要是刀具在轉動過程中容易出現擺動，鉆頭的旋轉軸線與主軸的旋轉軸線之間會偏離一個角度α，鉆頭尾部和軸線位置也會發生了變化，這樣鉆頭在進行自轉的同時進行公轉的過程中產生一個附加角度Δφ，導致鉆頭幾何軸線、鉆頭旋轉軸線和主軸旋轉軸線不重合而引起的加工誤差，致使孔徑超差，而在采用銑刀加工方式時，其銑刀的偏離角度α和附加角度Δφ較鉆頭會降低很多，因此采用插銑式的加工方法一定程度上提高了孔的尺寸公差。特別是對于孔徑小且表面質量要求高的銷孔類，比如加工φ6+0.0120的銷孔，粗糙度為1.6μm，采用先鉆后鉸的加工方式，鉸出來的孔超差+0.003mm，而改用合金銑刀采用插銑方式進行加工，則公差在可控范圍之內。

3 交叉孔的加工

從圖4的鉆頭受力平衡的角度來分析，當刀具在進行切削過程中，其受力是平衡的：其關系F1+F4=F8+F10，F5=F6;如果鉆交叉孔，在鉆第二個孔時鉆頭因受力不平衡而出現鉆頭打滑，導致鉆出斜孔，如圖5所示，若采用以銑代鉆的方式進行加工，由于銑刀的切削刃在圓周上，軸向沒有出現力不平衡的現象，因此就可以避免打刀、鉆出斜孔的問題。

圖4 鉆頭受力分析圖

圖5 鉆交叉口時鉆頭受力分析圖

4 結語

銑孔比起鉆孔在軸向的穩定性好，不受孔徑大小的限制，可實現一刀多用，比如可以代替鉆孔、擴孔、鉸孔、锪孔等，避免傳統孔加工中頻繁換刀的問題，同時也避免了鉆削中難排屑、層間易分層的現象，是實現高效、低缺陷、高質量制孔的一種有效加工方式。