數控銑削機床孔加工工藝分析及精度控制研究

摘要：機械產品的設計中，無論是箱體型的零件還是回轉體的零件都需要進行孔加工，孔的用途不同對技術加工的精度要求存在差異性，在選擇孔的加工工藝時，首先需要了解孔的設計要求，通過綜合分析和用戶提出的設計需求，了解孔的具體用途，在加工階段進行合理安排，在保證孔加工質量的同時，也需要選擇與相匹配的設計工具。本文主要研究了數控銑削機床孔加工工藝以及精度控制，希望能夠對當前設計過程中存在的問題進行校正，保證孔加工的整體質量。

關鍵詞：數控銑削機床;孔加工;加工工藝分析;精度控制

孔加工在零件加工中占有很重要的比重，孔加工質量的好壞往往影響著零件的使用性能，那么在制訂孔的加工工藝時就需要對孔的技術要求進行全面分析，再結合孔的用途綜合考慮、安排，并通過理論與實踐結合的辦法解決孔精度超差問題。

數控機床孔加工與普通機床孔加工雖然方法、工藝相近，但由于數控加工自動化的特點，要求我們在制訂孔的工藝時要充分考慮影響孔精度的各種因素。數控銑削機床，在設計階段需要加裝孔加工模塊，專門負責孔加工工藝操作，該模塊的主要工作內容有：對加工刀具的整體管理，能夠獨立完成孔系加工，并設計專門的鉆削、鏜削、銑削模塊，支持螺紋銑削工藝。在進行數控銑削機床孔加工的過程中，分析現有的機床刀具是否能夠滿足孔加工的工藝要求，并進行加工參數的計算和修正，設置好孔加工時采用的加工工序，調整機床的加工動作，將得到的數據信息輸出到數控機床中心，保證加工流程的安全性，減低傳統人為編程出錯對加工質量的影響。

一、數控銑削機床孔加工工藝

1、數控銑削機床鉆孔加工工序。數控銑削機床在鉆孔加工過程中，想要全面提高鉆頭的剛性，滿足孔加工的精度需求，通常不會設置鉆模，結合相應的設計標準對鉆孔的深度與鉆頭直徑的比值進行調整。當鉆孔的尺寸較大時，需要選擇剛度較為理想的硬質合金扁鉆，能夠排除碎屑到槽間，全面提高機床的加工效率，被廣泛應用到實體零件的鉆削中。數控銑削機床在鉆孔加工的過程中會采用普通的標準麻花鉆，不會設置鉆套進行方向引導，很容易出現兩切削刃的切削力不均衡情況，導致鉆孔發生偏斜，為了解決以上鉆孔問題，需要提高兩切削刃的刃磨精度，保證兩切削刃的長度處于一致，頂角與鉆頭軸心線處于對稱的工作狀態。想要在提高孔加工效率的同時，延長鉆頭的使用周期，需要對普通麻花鉆的材質進行特殊處理，工作人員需要定期完成鉆頭表面的涂層處理工作，目的是全面提高鉆頭的抗粘結性和耐磨損性，提高斷屑效果，減小軸向切削力。當鉆削直徑在20-60mm區間內，可以選擇轉位硬質合金淺孔鉆，在鉆桿的芯部設置冷卻通道，在前部設置排屑槽，頭部安裝一組菱形刀片，在鉆頭外緣處安裝具有較強耐磨性的刀片，與鉆芯接近的區域安裝韌性較高的刀片，提高切削效率高，保證孔加工質量，被廣泛應用到箱體類的零件鉆孔加工中。

2、數控銑削機床鉸孔加工工序。在進行大直徑通孔加工的過程中，需要采用數控銑削機床專用的浮動鉸刀，避免加工過程中出現刀片掉落，鉸前孔口進行倒角設置，浮動鉸刀的使用能夠精準定心，自動化完成加工誤差抵償，誤差的產生主要來源于刀具安裝偏差，或刀桿出現徑向跳動，同時直徑處于連續調整的狀態。能夠更好地保證孔加工流程的穩定性和精度，并與其他類型的鋼鉸刀相比使用壽命更長。

3、數控銑削機床鏜孔加工工序。鏜孔加工方式主要采用懸臂加工，因此，需要保證兩刃或兩刃鏜刀頭的對稱性，保證徑向切削力的平衡性，能夠減小孔加工過程中的振動，在進行階梯孔加工的過程中，需要更換數控銑削機床鏜刀，采用組合式鏜刀全面提高鏜削的效率，控制好鏜刀的徑向尺寸。

4、確定進給路線。進給路線設計包括從初始平面到加工平面的快進路線、刀具切削加工采用的工進路線等內容，在孔加工的過程中刀具退回平面的選擇會影響到空行程路線的距離，因此需要結合孔在零件上所處的位置，確保加工的安全性，縮短空行程距離。當多個孔處于同一平面上時，孔與孔間會產生凸起障礙，導致孔加工時刀具無需退回到初始平面，被迫退回到相鄰平面，達到縮短空行程的目的，在退回過程中如果刀具順利到達，并且全程不與刀具、工件發生碰撞，需要退回到初始平面，當越過孔間障礙后回到設計平面，路線中增設新平面，需要結合加工經驗，選擇與零件最高平面相近的位置。

二、數控銑削機床孔加工精度控制

1、提高鉆孔加工精度。鉆孔加工是孔加工的第一道工序，會直接影響到孔加工的整體質量，同時作為下道工序開展的前提和基礎，數控銑削機床轉孔加工過程中需要注意刀具的選擇和加工流程的控制。

1.1刀具的處理和選擇。鉆孔加工需要采用高速鋼和硬質合金材質的鉆頭，在安裝前檢查鉆頭是否比直，工作人員將鉆頭平放在平面臺，用手輕輕滾動鉆頭，觀察滾動一圈的鉆頭表現，滾動的過程中要正對光，通過目光觀測法觀察鉆頭與平板接觸區域的透光表現是否均勻。透光均勻證明鉆頭比直，不均勻則鉆頭是彎的，同時要分析鉆頭兩個主切削刃的對稱性，將鉆頭對光舉起，仔細觀察兩條主切削刃的長度是否相等，主要觀察區域有：棱邊的交接處高度。如果高度不相等，需要對切削刃進行修磨，保證兩主切削刃處于對稱狀態，能夠減小鉆出孔直徑的擴張區域。

1.2孔加工工藝的流程管理。當刀具滿足生產條件后，需要對加工流程進行管理，保證最終的孔加工京都，對孔軸線進行調整預防歪斜現象存在對后續加工產生影響，孔軸線調整要改變鉆頭與工件接觸產生的進給量，降低進給量預防鉆頭剛性過高、定心不準確引發孔軸線歪斜問題。當鉆出孔的直徑>鉆頭直徑時，會形成孔加工誤差，在進行數控銑削機床深孔加工的過程中，需要下達深孔鉆削循環指令，避免發生切削碎屑堵塞在鉆頭容屑槽的現象，導致鉆頭卡死甚至斷裂。

2、提高鉸孔加工精度。鉸削加工工序是保證孔加工精度的主要階段，鉸刀的直徑和加工精度會直接決定最終的孔尺寸和精度。

2.1控制主軸跳動。在鉸孔加工的過程中如果出現主軸徑向跳動，將刀柄安裝在主軸上的鉸刀會受到影響出現頻繁跳動，無法保證孔加工精度，因此在進行鉸孔加工前需要采用百分表對主軸徑跳的情況進行檢測，當跳動頻率穩定在0.01mm以內時處于平穩運行的狀態，可以進行孔加工，當主軸徑跳頻率過高時，需要對鉸刀進行修磨，主軸徑跳超過的差量為修磨量。

2.2降低鉸刀誤差。當數控銑削機床的主軸徑跳次數滿足孔加工要求后，需要對鉸刀的誤差值進行計算檢查，保證安裝在刀柄處的鉸刀不會出現中心偏離，保證加工流程的可靠性，其次要對安裝在主軸的鉸刀圓周刃進行檢查，判斷鉸刀圓周刃的尺寸是否一致。檢測流程：將刀具系統安裝在主軸上，將百分表的表桿平穩固定在立柱上，百分表的表頭與鉸刀的刀刃進行接觸，通過主軸旋轉仔細觀察鉸刀刃在百分表中顯示出的刻度線區域，將次作為判斷鉸刀圓周刃誤差的主要依據。采用修磨校正法進行鉸刀刃誤差修整，當滿足各項條件的設計要求后，數控機床鉸孔加工程序中下達G01指令，鉸孔加工過程中做好切削量的選擇，對鉸孔過程進行冷卻處理。

3、提高銑孔加工精度。銑孔加工需要采用銑刀完成大直徑孔的銑削加工，是常用的一種數控銑削機床孔加工方式，銑削加工主要分為粗銑加工和精銑加工兩種形式，粗銑孔加工需要時先去除余量，如果預先設置好鉆孔可以省略該步驟，通過銑刀擴大孔的直徑。銑刀在使用過程中受到力的作用，產生“讓刀”的現象，因此粗銑需要采用分層切削的方式，精銑孔需要保證孔的表面不存在接刀痕跡，一次將銑刀下放到孔深處完成銑削加工。想要減少“讓刀”現象造成的孔錐度，精銑加工要進行相同的走刀安排，有效處理位于孔底部的錐度，提高孔的平滑性。如果在切削過程中沒有合理安排走刀路線，刀具引入處的孔壁會出現明顯的接刀痕跡，影響孔加工的整體質量，因此需要對精銑路線進行妥善安排。

三、結語

孔加工質量的好壞往往影響著零件的使用性能。而影響孔加工質量的因素很多，包括刀具、夾具、機床、工藝等。所以在孔的工藝設計分析的過程中，需要充分考量不同設計方案對孔加工精度的影響，制定出合適的設計工藝，保證孔加工精度，并通過理論與實踐結合的辦法解決孔精度超差問題。

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作者簡介：莫小鳳（1986.02-）女，壯族，廣西南寧人，講師，研究生，研究方向：機械工程。