如何确保调头镗孔同轴度

如何确保调头镗孔同轴度

宋国刚

宋国刚（牡丹江迈克机床集团有限责任公司，黑龙江牡丹江157000）

摘要：长孔镗削是金属切削加工最重要的工作内容，而调头镗孔是长孔镗削的主要工艺形式，同轴度是调头镗孔的关键精度，如何确保调头镗孔的同轴度值得我们探讨。

关键词：关键精度；同轴度；措施

1调头镗孔是长孔镗削的主要工艺形式

以箱体零件同轴孔系为代表的长孔镗削，是金属切削加工最重要的内容之一。实施长孔镗削的传统方法是采用镗模、采用导套、采用台式镗床后立柱支承长镗杆或采用人工找正的工件回转180°。但近年来，数控铣镗床和加工中心大量进入生产车间，各类卧式铣镗床的坐标定位精度和工作台回转的分度精度有了较大提高，使长孔镗削的主要方法逐渐被高效的工作台回转180°自定位的调头镗孔所取代。同时，普通或数控刨台式铣镗床的大量生产和应用，把立柱纵向送进和工作台回转180°自定位的调头镗削发展成为适合该种机床结构的镗削长孔的独特工艺形式。由此可见，变镗长孔为镗短孔的调头镗孔，已成为各类长孔镗削的主要工艺形式。

2同轴度是调头镗孔的关键精度

在实施镗孔的各类卧式铣镗床精度检验时，调头镗孔同轴度的检验，已成为我国及ISO颁布的《卧式铣镗床检验条件-精度检验》标准（GB/T589-2:1998-4:1999和ISO3070-2:1997-4:1998）三项工作精度检验的重要一项。调头镗孔的同调头轴度误差数值最显著，镗孔是在装夹工件的工作台回转180°前后，使镗刀分别从长孔两端的镗削量≥1/2孔长的前提下，完成长孔加工。因此，这种镗孔工艺方法所镗出的长孔，首先两次镗削出的两段孔的轴线，不可能绝对重合为一根轴线；即调头镗孔工艺方法本身，与生俱来就必然有同轴度误差存在；这种同轴度误差无法用孔径尺寸的公差控制。其次，镗削时镗轴上的刀具相对被镗孔所在的工件，其进刀运动的路程，理论上应是一条严格沿Z轴或平行于Z轴的直线。因此，实际加工中进刀运动的直线度误差，就是孔轴线的直线度误差，将直接导致调头镗孔的同轴度误差。工作台回转180度调头的分度误差，移动X坐标及Y坐标使两次镗削之孔轴线重合的坐标定位误差以及机床、工件等各类加工误差的综合影响，使调头镗孔时的同轴误差较之镗孔时的尺寸误差或其它形位误差更易出现，且数值最显著，更难于控制在允差之内。同轴度公差可控制孔形公差，根据国家有关标准规定，在同一要素上给出的形状公差值，应小于位置公差值，可以用位置公差控制的就不必再用单项形状公差控制这样的原则，对于调头镗孔来说，可通过对长孔同轴度这一位置误差的控制，达到同时控制孔的圆度、圆柱度及其轴线的直线度等几项形状误差的目的。这也正是同轴度误差成为调头镗孔主要控制误差的原因之一。

3提高调头镗孔同轴度的措施

机床相关精度（主要指几何精度和坐标定位精度）、工件原始条件（指材质、上序质量及在机床上装夹位置等）和机能效应（主要指重力、夹紧和温热三类变形）是影响调头镗孔同轴度的主要因素。其中，机床相关精度最为关键。因此，消除影响误差，提高调头镗孔同轴度，可据具体情况采取下述三种措施。

3.1提高机床等加工设备的精度

按调头镗孔的要求提高机床本身的精度，需把铣镗床精度标准中“机床方面影响调头镗孔同轴度的误差表”所列的每项都减小到允差的程度。这里需要着重指出的是，目前我国各类包括ISO相应的标准中所规定的精度检项，表中所列内容的要求并不充分。比如工作台倾斜所产生的倾角及在Y向的线值偏差，现行精度标准的检项中皆未列入，而它们对调头镗孔的同轴度的影响很大，需分析计算或实测差值，并规定出这些倾角及线值误差允值，而不仅是按现行标准，只要求工作台台面对主轴线的平行度。提高机床本身精度，对于普通台式或刨台式铣镗床和各类数控铣镗床（含加工中心）来说，要求是不同的。在普通铣镗床加工中有人的参与，对加工中的各种影响误差，操作者有意无意地时刻都在想方设法进行调整，或采取广义的补偿手段加以限制和减小；而数控铣镗床，是在加工中排除了人工干预，零件的加工精度完全靠机床等加工设备本身精度去保证。因此，对于同一个有固定同轴度要求的长孔零件来说，要求数控铣镗床的各项精度要更高一些。

3.2借助于辅具的精度

当在普通的台式或刨台式铣镗床上实施调头镗孔而孔的同轴度要求较高，机床本身精度明显不能满足要求时，借助于各种辅具的高精度，来达到加工出高同轴度长孔的目的，是行之有效的一种方法。借助辅具精度这一方法的实质是利用机床的动力和运动，保证加工出零件所需的相应廓形，这样的“借精度”只能用在普通机床由人工操作完成的加工之中。提高调头镗孔的同轴度的最常见也是最有效的“借精度”方法，是在镗成孔的前二分之一，并使工件调头后，精确地检测用具体物体标示出已镗成这部分孔的轴线位置，再通过精确地测量，把镗轴轴线移到同这个孔轴线成一条线的位置上来，并夹紧固定，此即完成了调头前后各镗二分之一孔轴线同轴的找正、定位及夹紧的过程。尔后，再镗削长孔全长余下尚未镗削的后二分之一这部分。不难看出，为确保调头镗孔的同轴度，最主要的是量具、检测系统以及镗成孔的标示物等辅具的精度，只要这些器具的精度足够，就能够保证所加工零件的同轴度。所谓“借精度”的涵义就在于此。而这些量具、标示物，在车间常用的有：千分表、测量仪、检套、检棒、导套、定位套、定位杆等。

3.3采用误差补偿技术

通过误差补偿技术，不需要高精度的机床等加工设备以及严格控制的工作环境，也不需要高超技艺的技工操作，就能够减小甚至消除机床、工件、测量设备、环境因素和机能效应等导致的误差，实现高精度的加工和测量。这是一种具有良好经济性、比较理想的提高调头镗孔同轴度的技术措施。采用误差补偿技术、提高调头镗孔同轴度的关键，是需要知道所要补偿之具体误差数值的大小和方向。该具体值的获取，首先是在加工现场实际检测，然后再根据实际情况分析计算，即根据补偿的实际情况，把各单项误差中同一坐标的误差项合成，得到精度较高的合成误差的具体值。具体实施补偿时，数控铣镗床与普通铣镗床的操作是不同的，对数控机床来说，不论是单项误差还是综合误差，都只能采用软件补偿，即需要把欲补偿的误差数值与性质符号，附加制作在控制介质的相应程序段内，便可完成误差的补偿。但对普通铣镗床来说，误差补偿只能是人工操作进行。在已实测或已通过计算获得具体误差的数值和性质符号之后，可以通过硬件或软件措施，按实际情况通过手动或机动操作实施补偿。需要强调说明的是，误差补偿技术使用还是建立在机床具有一定几何精度和工作精度的基础上。因为机床精度不够，就不能保证执行误差补偿的机床移动部件沿坐标轴所微移的线（或角）值刚好等于被补偿的误差值，从而难以实现高精度的误差补偿。因此，误差补偿技术的有效实施依赖于具备一定几何精度的机床，而通过误差补偿技术可以把零件的加工精度提高到单纯靠机床本身精度所达不到的程度，二者相辅相成，才能够满足制造技术中愈来愈高的精度需求。

结束语

在长孔镗削加工工艺中采取提高机床等加工设备的精度、借助于辅具的精度、采用误差补偿技术等措施，以确保调头镗孔的同轴度，从而保证加工质量。