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數控銑床上孔的（de）加工方法

2020-12-31 來源：南京技師學院作者（zhě）：王剛（gāng）

摘要：在機械零件中，孔（kǒng）是較為常見的，其加工也是不可少的。傳統鑽（zuàn）孔加工存在諸多問題，為了保（bǎo）證孔加工的產品質量，現階（jiē）段最便利（lì）高效（xiào）的孔加工一般都（dōu）是在數（shù）控銑床或加工中心進行的，通過以銑代鑽、螺旋銑孔、插銑代鉸等方式（shì）提高產品加工精度。文章（zhāng）針對數控銑床孔係加工的問題進行了探討，並（bìng）提出了針對性的（de）優化措施，以期（qī）確保孔（kǒng）加工質量，為（wéi）其他從業者提供參（cān）考。

關鍵詞（cí）：數控；銑床；孔加工

科技發展（zhǎn）日新月異，工業生產效率大幅度提（tí）升，有力推（tuī）動了（le）製造業的發展，對數控（kòng）加（jiā）工技術提出了更高的（de）要（yào）求（qiú）。數控加工要穩定保質，就需要選擇科學合理的數控工藝，這樣一方麵能保證產品（pǐn）滿（mǎn）足用（yòng）戶需求，另一方麵也能在消耗最低（dī）經（jīng）濟成本的情況下完成生產任務（wù）。通常情況（kuàng）下，機床零件的加工往往受多重因（yīn）素（sù）的影響，包括生產工序、刀（dāo）具的具體（tǐ）形狀、走刀路線（xiàn）、切削用量等，由於這些影響因素都是人為操控（kòng）的，因（yīn）此在實際運（yùn）用過程中會伴隨一定的誤（wù）差，這是人的（de）工作經驗和能力差異導致（zhì）的。數控機床加工（gōng）和傳統機床（chuáng）的使用有所區別，不（bú）但要考慮傳統機床加工中（zhōng）存在的以上因素，還不（bú）能忽略編程的合理（lǐ）性（xìng）。同時，數控加工在技術選擇方麵也存在靈（líng）活多變的優勢，需要結合加工零件的具體（tǐ）情況擇優選擇（zé）。怎樣利用（yòng）好數控（kòng）加工的特點，選擇最合（hé）適的加工（gōng）方法和對象，就成了企業（yè）管理人員麵臨的（de）重要問題。

1、數控銑床上孔加工的影響因素（sù）

1.1 機床自（zì）身精度和工藝

數控機床的生產過程中存在精度誤差的重要原因（yīn）在（zài）於機床（chuáng）本身有導軌（guǐ）誤（wù）差、工作誤差和夾（jiá）具誤差等，這（zhè）些因素會使數控機床加工無法達到預期效果。此外，在生產實踐中（zhōng），數控機（jī）床生產環節之間存在順（shùn）序區別，導致固定時間內生產的合格零件數量有所區別，不同工藝的成本也（yě）不盡相同。總之，除了機床本身精度問題，工序的合理安排、技藝的有效選擇、零件要求的結合等多個方麵的因素都關係數控（kòng）銑床孔加（jiā）工的實際（jì）效（xiào）果。

1.2 孔加工時刀具的效果

1）孔加工屬（shǔ）於（yú）零件內表麵的加工，適用的刀具離不開鑽頭、鉸刀等，而這一類（lèi）刀具隻要長時間使用必然會有磨損，刀具本身的形狀和尺寸經過磨損後產生形變，也就會對加工孔的生產效果造成一定的影響。2）加工孔直徑的大小往往都有一定的限製，在銑床（chuáng）機（jī）體固定的情況（kuàng）下，切削速度隻（zhī）能維持在一定水平上，無法進一步加快。孔越小，意味著加工難度越大，要求越精密。為了提升切削速度，就需要使用針對性的裝置，那麽這一類刀具的性能就需要（yào）滿足高速切削的需求，確保加工質量達標。3）刀具的選擇有許多要求，一方麵，刀具要達到切削速度，從而滿足進（jìn）度需求；另一方麵（miàn），刀（dāo）具的結構本身受孔直（zhí）徑（jìng）與長度的限製，並不是（shì）任意刀具都可以被用於不同直（zhí）徑孔的加工（gōng）。4）加工過程中，在機械設備帶動下，軸（zhóu）向力的作用會讓刀具出現歪曲變形與振動，如果（guǒ）刀具本身（shēn）剛性不足，就會影響加工

精度[2]。5）孔加工（gōng）是（shì）在半封閉的空間內完成的，切下的屑不好排出，冷卻（què）液也不好（hǎo）進入加工（gōng）區域，導致散熱條件較差，該區域溫度較高，因此對刀具的耐熱（rè）性、耐用度（dù）也有較高的要求。

2、數控銑床上孔加工工藝

傳統機床孔加工使用的方法是先（xiān）鑽中心孔（kǒng），然後用鉸孔將孔中心擴張，再鏜孔（kǒng），從而保證加工孔的精度。這一加工方式無（wú）論是加工效率、勞動強度，還是（shì）生產成本都有太多的不足，已經不適用於數控銑床的生產。加上生產過程中使用的鑽孔剛性不足，在長時間使用後，受扭矩和軸向力等因素的影響，會產生孔（kǒng）徑（jìng）超差、孔壁粗（cū）糙、孔位偏（piān）移等（děng）一係列問題，導致孔的加工質量會大（dà）打折扣[3]。在生產工具大幅度改善的（de）背景下，現代技術（shù）快速發展，數控機床的應用直接淘汰了傳統機床，也引起（qǐ）了傳統加工（gōng）孔方式的革（gé）新，通（tōng）過以銑床替代鉸刀的方式完成孔的加工能有（yǒu）效提高加工精度（dù）、保證孔的（de）加工質（zhì）量。

2.1 以銑代鑽

在生產工具快（kuài）速更新的背景下，鑽削加工（gōng）中存在的問題嚴重影響了孔的加工效果，為了解（jiě）決鑽孔精度不足的問題，確保孔加工要求達標，以銑代鑽應運而生。

2.2 螺旋（xuán）銑孔（kǒng）

螺旋（xuán）銑孔由自轉（zhuǎn）和公（gōng）轉兩個運動結合而成，自轉指（zhǐ）的是機器主軸的自轉，公轉指的是主軸繞（rào）孔（kǒng）中心的運動，二者複合運動，刀具（jù）的中心軌跡不呈直線，這樣就（jiù）能避免軸（zhóu）向力，螺旋線的刀具運（yùn）動軌跡實現了既徑向進給又軸向進給的多方式加工，包括斜麵（miàn）、型槽等[4]。螺旋銑孔的優勢如下：1）銑刀的側刃並（bìng）非持續進行切削加工，不會始終保持刀（dāo）刃和工件的接觸，讓切削區域得到了適度的休息，降低了（le）加工時（shí）的溫度，有利於延長刀（dāo）具的使用時間，加強其耐用性。2）螺旋銑孔使用的刀具直（zhí）徑比孔徑小，在切削的過程中（zhōng）可以確保（bǎo）隻切屑而不傷及孔的表麵，且有利於排（pái）出切削加工留下的殘屑[5]。3）銑刀本身的直徑較小，基本能滿足不同（tóng）孔的加工需求（qiú），這樣就能直接持續加工（gōng），避免（miǎn）更換銑刀導致生產效率下降。

2.3 插銑代替鉸孔

鑽削易產生孔徑過（guò）大、鑽歪等問題，既無法保證加工精度，又無法確保刀具的耐（nài）用性。在（zài）轉動過程中由於軸向力過大，刀具容易擺動。隨著轉動的推進，鑽頭的旋轉軸線（xiàn）和主軸的旋轉軸線之間會偏離一個角度 α，導致（zhì）鑽頭（tóu）尾部（bù）和軸線位（wèi）置出現偏差，鑽頭自轉附帶公轉的（de）過程中就會出現一個附加角度，導致原本（běn）應該重合的（de）鑽（zuàn）頭幾何軸線、旋轉軸線以及主軸旋轉軸線出現偏離，最後的鑽孔效果呈現為孔徑（jìng）超差。在使用銑刀加工時，無論是偏離（lí）角度 α 還是附加角度，都會受插銑（xǐ）式加工方法的影響而變少。尤（yóu）其是孔徑小、切屑要求高的銷孔類加工，可以（yǐ）先用鑽孔、再（zài）用鉸刀（dāo）進行加工，最後使合金銑刀通過插銑方式實（shí）現誤差的（de）調整，以保障（zhàng）精度[6]。

3 、數控銑床上孔加工的（de）優化方法

3.1 提高工藝設計人員和操（cāo）作（zuò）人員的水平

數控銑床（chuáng）孔加工質量的保證離不開工藝的選擇，而工藝水平與設計人員和實際操作人員的專（zhuān）業水（shuǐ）平息（xī）息相關。工藝設（shè）計人員不僅要有（yǒu）過硬的專業素質和水平，還應當重視基礎，能按照（zhào）不同（tóng）零件類型對其進行分解（jiě），進而準確得（dé）出零件的相關（guān）信息，從而結合工藝的選擇確定行之有（yǒu）效的（de）孔係加工路線、加工刀具以及生（shēng）產環節。同時，數控銑床（chuáng）的加工精度、裝夾方法以及換刀順序等因素也會影響生產質量，要（yào）結合這些因素歸並（bìng）數控加工工（gōng）序、工步，從而確定刀具（jù）的（de）具體參數。在上（shàng）述步驟完成後，最後編製合理的加工程序[7]。操作者的平除了（le）依賴其（qí）自身的學習和實踐，還需要企業按期對其進行培訓並完成考核，實行科學的獎懲機製。

3.2 優化工藝路線

零件的工（gōng）藝路線是工藝設計的重要構成內容，直接關係（xì）機床的使用率、加工精度（dù）等。為了保證銑床加工孔的精確度，要提升生產效率、優化工藝路線，實現工序集中、路線最短和所（suǒ）花費輔助時間（jiān）最短的目標，從而達到生產效率的最高化。工序集中主要表現在工件裝夾的次數上，從最優解看就是（shì）一次定（dìng）位加工多（duō）道工序，這樣能減（jiǎn）少孔間距誤差的出（chū）現。從孔係加（jiā）工需求看，有時需（xū）要運用不同的刀具提升其精度，延長機床工作（zuò）台的（de）回轉（zhuǎn）時間，因此工序應按（àn）照刀具類型進行劃分，在同一把刀具加工（gōng）完成所有任務後再進行更換是最好（hǎo）的。對精度要（yào）求稍差的孔（kǒng）係，可以按照加工路線最短原則排（pái）列加工順（shùn）序[8]。

3.3 優化（huà）編程

孔係加工的動作順序有鮮明的特征，像鑽孔、鏜孔等動作是由空位（wèi）平（píng）麵定位到（dào）切削（xuē）到（dào）進給再到退回等多運動複合組成的，如果需要對零件（jiàn）上的多個孔進行加工，那（nà）就是完成多次（cì）相（xiàng）同順序的動作。從編程的角度說，使用基本指令不僅麻煩，而且效率低下，為此，可以選擇孔加工固定循環功能指令完成編程工作，簡化程序，提高（gāo）生產效率。

4 、結（jié）束（shù）語

數控機床上（shàng）孔的（de）加工是當代工業（yè）零件加（jiā）工常見的，傳統的鑽孔方式極不穩定，精度難以（yǐ）保證，也不利於維持刀具的耐用性，改用銑孔方式的優勢在於軸向的穩定性更好，同時直徑更（gèng）小，不受孔徑大小限製，能一刀多用，往往不需要更換刀具，將其代替鑽孔、擴孔、鉸孔等（děng），能防止經常換刀，從而提升生產效率。此外，也有利於避免鑽削中難排（pái）屑、層間易（yì）分層的問題，是確保孔加工質量的重要加工方法。同時，數（shù）控機床在計算機係統的配合下，實現了超（chāo）越人工的精度控製（zhì）和自動化操作（zuò），在減少人力成本（běn）的同時，也有（yǒu）效（xiào）地保障了機床加工（gōng）產品的質量。目前，數（shù）控機床的自（zì）動化、數（shù）字化、智能化水平較高，但依舊需要通過提高工作人員的專業能（néng）力和基本素質提升生產效（xiào）率。此外，相（xiàng）關設（shè）計人員要做（zuò）好生（shēng）產環節工序編製工作（zuò），企業的管理層要按期培訓操作人員，提高他們的專業化水平，以進一步提（tí）升機床孔加工質（zhì）量。

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