鏜床異類零件鏜孔加工誤差研究

韋林沖

（貴州省地勘裝備服務(wù)中心，貴州貴陽 550025）

0 引言

異類零件是與標(biāo)準(zhǔn)件零件對應(yīng)的制件，標(biāo)準(zhǔn)件零件多指螺母、螺釘、鉚釘、焊釘?shù)取＿\(yùn)用鏜床對異類零件進(jìn)行鏜孔加工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照鏜孔設(shè)計(jì)要求控制好操作步驟，便于改善鏜孔加工效果。同時(shí)，提前制定加工方案，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的誤差問題，破壞異類零件的正常用途。

1 誤差的類別

鏜床的異類零件鏜孔加工環(huán)節(jié)，常出現(xiàn)的誤差屬于幾何誤差，誤差源于下述4 項(xiàng)因素。

（1）導(dǎo)軌誤差。鏜床導(dǎo)軌承載加工零件，在加工階段作用顯著。常見的導(dǎo)軌類型為矩形導(dǎo)軌，也有部分鏜床利用燕尾導(dǎo)軌聯(lián)合矩形導(dǎo)軌。若鏜床導(dǎo)軌長期使用不予以保養(yǎng)、更換，將造成導(dǎo)軌出現(xiàn)磨耗問題，進(jìn)而在加工中擴(kuò)大鏜孔誤差，鏜床主軸也會(huì)在回轉(zhuǎn)中造成鏜孔誤差加大，或鏜床加工時(shí)傳動(dòng)速度改變，均會(huì)引發(fā)鏜孔加工誤差問題。

（2）鏜刀誤差。鏜床使用的鏜刀，為了滿足異類零件鏜孔的加工要求，常采用自制法予以設(shè)計(jì)，故而在不同技術(shù)人員的設(shè)計(jì)方案中，將導(dǎo)致鏜床鏜刀質(zhì)量不等，并且在切削量、材料、幾何參數(shù)不同條件下加工而成的鏜孔也將呈現(xiàn)不同程度的誤差，引起鏜孔尺寸差異。

（3）加工誤差。鏜床加工異類零件的鏜孔時(shí)，受工件點(diǎn)位、加工工藝等因素的干擾產(chǎn)生誤差。此時(shí)，應(yīng)及時(shí)予以校準(zhǔn)，防止誤差較大影響鏜孔可用性。

（4）校正誤差。鏜床加工零件是復(fù)雜工藝的工作，并非單獨(dú)的某個(gè)步驟即可完成，它需要操作人員及時(shí)對工件位置、尺寸大小加以校正，促使異類零件鏜孔加工滿足使用需求。

2 誤差的成因

2.1 精度不準(zhǔn)

鏜床異類零件鏜孔在加工時(shí)常發(fā)生誤差問題，較為重要的原因在于尺寸設(shè)計(jì)精度不準(zhǔn)，造成加工期間無法獲得可靠的精準(zhǔn)度保障。一般引起精度不準(zhǔn)的因素包括3 個(gè)方面：①鏜刀質(zhì)量，鏜刀制作時(shí)，若質(zhì)量不過關(guān)或者未及時(shí)處理磨損贅物，將產(chǎn)生較高的加工誤差風(fēng)險(xiǎn)；②加工控制，鏜床夾具若不實(shí)施“軟化接觸”，會(huì)出現(xiàn)尺寸變大后果，或者加工流程中速度控制不當(dāng)?shù)龋虎蹨囟日{(diào)節(jié)，加工環(huán)節(jié)的溫度改變產(chǎn)生熱脹冷縮原理的影響，出現(xiàn)鏜孔減小現(xiàn)象[1]。

2.2 表面粗糙

鏜床在異類零件鏜孔加工中需調(diào)整粗糙度，但在實(shí)際操作中，若切削量設(shè)計(jì)不準(zhǔn)確或者刀具的鋒利度不匹配，均會(huì)引起鏜孔表面粗糙問題，最終造成異類零件鏜孔出現(xiàn)誤差。所以，應(yīng)加強(qiáng)對粗糙度的控制。

2.3 工件變形

工件變形也是鏜孔加工中的常見誤差，成因可歸納為4 點(diǎn)：①操作中受夾具位置的干擾，造成零件鏜孔出現(xiàn)“壓迫性變形”；②冷卻中受溫度條件的變化，使鏜孔原有加工位置出現(xiàn)偏移；③異類零件的部分加工部位厚度較小，在加工受力的作用下出現(xiàn)位置偏離；④原定的幾何參數(shù)與鏜孔加工要求不匹配。

2.4 錐度變化

異類零件在運(yùn)用鏜床對其鏜孔進(jìn)行加工時(shí)，需考慮錐度的變化影響，以免發(fā)生錐度誤差。受異類零件自身材料的影響，撤除夾具后常發(fā)生回彈現(xiàn)象，造成零件錐度有所變化。或者加工量與預(yù)期設(shè)計(jì)不同時(shí)，也將引起誤差。

3 誤差的處理方法

3.1 規(guī)范尺寸加工流程

鏜床加工異類零件鏜孔要求其尺寸符合設(shè)計(jì)要求，為了嚴(yán)格控制加工誤差，操作人員應(yīng)保證加工流程的規(guī)范性。

（1）操作人員應(yīng)具備專業(yè)的實(shí)踐能力，以免因不熟悉操作步驟，造成零件加工誤差風(fēng)險(xiǎn)加大。運(yùn)用精確的測量工具對鏜孔預(yù)期尺寸進(jìn)行測量與查證，加工時(shí)要?jiǎng)?chuàng)造適合的檢測條件。

（2）操作人員的自制鏜刀，安裝于鏜床上后應(yīng)予以復(fù)核，必要時(shí)可采用“鏜刀試驗(yàn)”驗(yàn)證鏜刀安裝的準(zhǔn)確度。

（3）選定的切削液應(yīng)保證品質(zhì)過關(guān)，以免危害鏜孔質(zhì)量，切削液的流量應(yīng)根據(jù)鏜刀的操作進(jìn)度加以控制。對磨耗嚴(yán)重的鏜刀，應(yīng)及時(shí)清理贅物或重新打磨，以免鏜刀不鋒利發(fā)生卡頓，破壞整個(gè)加工流程的規(guī)范性[2]。

（4）精鏜的加工溫度不可超出零件材料的耐熱極限，可在加熱后進(jìn)行降溫，之后再實(shí)施加工，以避免高溫膨脹致使加工后的孔徑減小。對于切削量的設(shè)計(jì)，不宜過大，可先進(jìn)行小范圍控制，這種切削預(yù)留的方式可有效降低誤差，確保異類零件加工后能夠具備預(yù)期的設(shè)計(jì)功能。

3.2 優(yōu)選鏜刀加工位置

鏜孔加工的定位誤差有一定的控制要求，其誤差值應(yīng)小于1/3 工件誤差。為了確保鏜刀能夠準(zhǔn)確鏜孔，應(yīng)確定好具體的加工位置，以免定位偏差造成鏜孔較大的誤差：①做好加工設(shè)計(jì)工作，結(jié)合具體的切削量、幾何參數(shù)等數(shù)值分析鏜刀與異類零件鏜孔的接觸范圍，尤其需要找好幾何中心，雖然異類零件一般不具備對稱特征，但也應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)定位誤差的有效控制；②結(jié)合異類零件的材料特性選擇鏜刀材料，常規(guī)以硬質(zhì)合金為主，可適用于多數(shù)零件加工工作中；③異類零件的軸線應(yīng)與鏜床上的導(dǎo)軌保持平行，一旦相交應(yīng)立即校準(zhǔn)，保障后期鏜孔的精準(zhǔn)。

鏜刀的剛度也可適當(dāng)進(jìn)行上調(diào)，使其在零件鏜孔切削中體現(xiàn)出有效價(jià)值，以免出現(xiàn)刀具折損或者鋒利度下降現(xiàn)象，影響加工效率。操作人員在異類零件鏜孔加工中，應(yīng)將夾具安裝在適合的鏜孔位置上，確保異類零件能夠從四周各處均勻受力，防止單方向受力、零件偏離原始位置，造成后期加工無效。鏜床雖然能夠?qū)崿F(xiàn)零件的自動(dòng)化加工，但缺少靈活性，此時(shí)要求操作人員應(yīng)當(dāng)隨時(shí)關(guān)注鏜床加工流程的實(shí)際情況，并在出現(xiàn)誤差風(fēng)險(xiǎn)時(shí)實(shí)施干預(yù)，最終促使異類零件也能順利通過鏜床的加工應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，降低廢件量[3]。

3.3 降低鏜孔變形概率

鏜孔主要是針對異類零件的鉆孔進(jìn)行深度加工，由此達(dá)到增加精準(zhǔn)度、降低粗糙度、擴(kuò)大孔徑的效果。經(jīng)由鏜孔加工，還可對鏜床在零件加工前出現(xiàn)的孔軸線偏差問題予以妥善處理。從鏜孔的要求上可劃分為粗鏜、半精鏜、精鏜等三種類型。在不同的鏜孔加工過程中應(yīng)用的鏜床設(shè)備也不一樣。比如部分鏜孔憑借普通鏜床即可完成，而深孔鏜孔需運(yùn)用特定鏜床搭配鏜桿以及液壓泵方可實(shí)現(xiàn)有效加工。為了避免鏜孔發(fā)生變形、影響異類零件的用途，還需按照下述方法，實(shí)現(xiàn)鏜孔的規(guī)范化加工。

（1）由于某些異類零件的厚度較小，且易發(fā)生壓迫變形狀況，若使用原有的夾具裝夾方法，將造成夾具與零件接觸的部分發(fā)生變形，致使加工后的鏜孔不符合工件加工及設(shè)計(jì)要求。

（2）注重冷卻處理。在異類零件加工時(shí)，鏜床在與零件接觸時(shí)，因摩擦放熱現(xiàn)象，致使零件本身溫度有所增加，若不及時(shí)進(jìn)行冷卻，極易超出零件材料的耐熱范圍，從而出現(xiàn)變形。既要隨時(shí)對零件進(jìn)行降溫處理，又要保證鏜刀在加工時(shí)能夠獲取充足的冷卻液予以冷卻。

（3）改變鏜刀操作角度，在異類零件鏜孔加工中需按照具體的類型進(jìn)行細(xì)化分類，找到適合的加工角度，增加鏜孔的完整度。對于鏜孔所用刀具，其刀刃厚度應(yīng)控制在0.2～0.3 mm。

（4）掌握好加工時(shí)機(jī)，在粗鏜—精鏜相互轉(zhuǎn)換加工時(shí)，務(wù)必預(yù)留時(shí)間用于調(diào)整刀具角度以及其他加工參數(shù)。

3.4 精準(zhǔn)控制加工速度

鏜刀加工異類零件時(shí)，切削速度影響鏜孔表面的粗糙度，若鏜孔的粗糙度較大，將降低它的實(shí)用性。加工零件時(shí)，應(yīng)當(dāng)精準(zhǔn)把控零件加工的速度，具體方法如下：①調(diào)整切削量，尤其在精鏜操作中，不可一次性設(shè)置過大的切削量參數(shù)，否則很難掌握其加工精準(zhǔn)度，出現(xiàn)超量切削問題；②鏜刀刀桿的截面面積滿足使用要求，并減緩鏜刀的加工速度，可防止鏜刀加工過快出現(xiàn)點(diǎn)位超標(biāo)加工狀況。

精鏜工件可采用三維模型輔助操作人員全面了解加工期間的注意事項(xiàng)，尤其在速度控制上也能更加有效。異類零件在其薄壁處更應(yīng)注重防擠壓保護(hù)，以免出現(xiàn)幾何誤差，造成后期零件使用時(shí)與原有的設(shè)備不匹配。鏜刀的安裝方位根據(jù)鏜孔加工要求確定，尤其對于實(shí)施精鏜的異類零件，鏜刀與零件應(yīng)存在一定間隙，且鏜刀位于加工零件之上，合理控制幾何誤差，保證異類零件鏜孔的加工質(zhì)量。

4 結(jié)論

鏜床異類零件鏜孔加工誤差的控制與分析，是當(dāng)前保障鏜孔質(zhì)量與異類零件合理使用的關(guān)鍵要素。應(yīng)從尺寸加工流程、鏜刀加工位置、鏜孔變形概率、加工速度等方面著手，確保鏜孔加工實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、精準(zhǔn)化操作，以此擴(kuò)大異類零件的應(yīng)用范圍，使其在工業(yè)制造業(yè)等領(lǐng)域中發(fā)揮出真正作用。