镗床回转工作台调头镗孔同轴度的分析

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作者：沈阳机床股份有限公司 魏巍 杨立山
一、 调头镗孔是长孔镗削的主要加工工艺形式
利用镗床镗孔是直径较大、精度较高的孔加工不可缺少的工艺形式。以箱体类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。尽管现在仍有采用导套、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°等实施长孔镗削的实例，但近些年来，一方面由于快速发展的数控镗铣床和加工中心大量进入生产加工车间，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(如图l所示)。实现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。

二、 同轴度是调头镗孔的关键精度
调头镗孔的同轴度误差数值最显著：首先镗孔是在装夹工件的工作台回转180°前后，使镗刀分别从长孔的两端各自镗削等于或大于二分之一孔长的前提下，完成长孔加工的。从理论而言这种镗孔工艺方法所镗出的长孔，两次镗削出的两段孔的轴线，不可能绝对重合为一根轴线。这就是说，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。并且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，应该是一条严格沿z轴或平行于z轴的直线。可以说进刀运动的直线度误差，就是孔轴线的直线度误差，它将直接导致调头镗孔的同轴度误差。最后，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，使得调头镗孔时的同轴误差数值最显著，更难于控制在允差之内。

三、提高调头镗孔同轴度的措施
影响调头镗孔同轴度的主要因素主要有：a 机床相关精度(主要指几何精度和坐标定位精度)；b 工件原始条件(指材质、上序质量及在机床上装夹位置等)；c 机能效应(主要指重力、夹紧和温热三类变形)。其中机床相关精度的影响，起着决定性的作用。消除影响误差，提高调头镗孔同轴度的措施，可依据实际情况选择下述三条途径之一实施。

(1)提高机床等加工设备的精度
提高机床等加工设备的精度，首先起主导作用的就是提高机床本身的精度。因为构成机械加工的其它要素，如工件、刀具及其它辅具，都是被纳入到机床的坐标系中，按机床提供的规则运动，确保其需要的相对运动和相互位置关系，这是确保被加工工件具有合格的尺寸精度和形位精度的前提。按调头镗孔的要求提高机床本身的精度，需把“机床方面影响调头镗孔同轴度的误差表”（见下表）中所列的每项都减小到允差的程度。

(2)借助于辅助工具的精度
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。

采用借助辅助工具精度的措施，只能用在普通机床由人工操作完成的加工之中。为提高调头镗孔的同轴度，最常见，也是最有效的方法是，在完成镗孔的二分之一并使工件调头后，精确地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。而后，再镗削长孔全长余下尚未镗削的后二分之一这部分。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助工具的精度，只要这些器具的精度足够，所加工零件的同轴度即有保障。而这些量具、标示物，在车间常用的有：千分表、检套、检棒、导套、定位套、定位杆等。

(3)误差补偿技术
误差补偿，能够补偿机床、工件、测量设备、环境因素和机能效应等方方面面的误差，无须机床等加工设备具有很高精度，无须严格控制工作环境，无须高超技艺的技工操作，就可减小甚至消除误差，实现高精度的加工和测量。这是一种具有重大经济和技术价值、较为理想的提高调头镗孔同轴度的技术措施。