提高孔加工的精度的方法资料.docx

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提高孔加工的精度的方法资料

提高孔加工的精度的方法

对于钳工专业而言，钻孔是其中最重要的加工操作，它是一种确定孔系和孔位置准确度的方式。

钻削加工时，操作者可以利用理论联系实际的方法分析出孔的中心位置、确定钻床主轴线和被加工工件表面的垂直度以及做好麻花钻刃磨的质量提升工作，从而达到不断提升钻孔工艺以及提高钳工操作能力的目的，希望本文能够使更多的人掌握钳工孔加工精度的方法

在钳工专业的基本实习训练中，孔加工是相对比较难掌握的基本操作之一。

在孔加工实习训练中反映问题最多的是单孔的直径控制和多孔的孔距精度控制，特别是对孔距的精度控制最为突出。

在实践中，如果是成批量的生产加工，可以通过制做工卡具来实现对孔距的控制，这样不仅能满足产品的技术要求，还能极大地提高工作效率。

但在小批量的生产加工中，对孔和孔距的形状和位置精度控制，则要通过划线、找正等方法来予以保证。

一、钳工孔加工实习课题训练中容易出现的问题：

　　1、钻孔时孔径超出尺寸要求，一般是孔径过大； 

　　2、孔的表面粗糙度超出规定的技术要求； 

　　3、孔的垂直度超出位置公差要求； 

　　4、孔距（包括边心距和孔距）超出尺寸公差的要求； 

　　二、孔加工中出现问题的主要原因分析：

　　1、钻头刃磨时两个主切削刃不对称，在钻削过程中，使钻头的径向受力； 

　　2、对钻削的切削速度选择不当； 

　　3、钻削时工件未与钻头保持垂直； 

　　4、未对孔距尺寸公差进行跟踪控制； 

　　三、提高孔加工精度的方法：

　　在孔加工的课题训练中，对于前三个问题，需要加强练习。

比如主切削刃的不对称问题，在刃磨时，要对砂轮面进行检查，如果砂轮的磨削面不平整，应及时进行修整，刃磨的角度应保持一致。

对于不同的孔径，要选择相应的切削速度。

在钻孔过程中，自始至终都要避免钻头的径向受力。

钻孔时，不仅要保证平口钳的上平面与钻头的垂直，也要保证夹持工件时夹持面与加工表面的垂直。

夹持要牢固，避免在钻孔过程中，由于夹持不牢使工件发生滑陷。

这些都需要在实习的过程中让学生慢慢体会和认真掌握的。

　　最容易出现也是最难掌握的问题是孔距精度的控制问题，在这里作一下重点阐述。

传统的孔的位置精度的检查是靠划出“检查圆”和“检查框”的方法。

“检查圆”它是在钻孔划线完毕后，用划规以样冲眼为中心，划出比需要加工孔的直径大的“检查圆”，作为钻孔时检查位置是否准确的参照基准。

由于划规在旋转中其确定圆心的脚尖与样冲眼的接触中会产生滑动，使划规划的“检查圆”容易产生误差。

“检查框”是利用高度游标卡尺在孔的十字中心线上划出等距的方格，是在钻孔的初期样冲眼灭失时，用来替代样冲眼检查孔位置是否正确的依据，“检查框”确定的找正基准可以保证钻孔的中心与样冲眼定位的中心重合，保证划线精度，也避免了划“检查圆”的误差。

这两种保证孔位置精度的做法在教学中很难被学生掌握。

在多年的钳工实习教学实践中，对于孔距的控制我采用的是“跟踪控制法”。

所谓“跟踪控制”，就是从划线开始，到加工结束，每一道加工工序都要通过认真的检查来保证孔距的精度要求在加工者的控制之中。

做到前道加工工序是后一道加工工序的精度控制前提，后一道加工序是前一道加工工序的精度控制保证。

一环扣一环，从而实现对孔距精度的控制。

　　首先是划线，划线是孔加工的第一道工序，划线的质量是确保孔加工孔距精度的重要前提。

俗话说“工欲善其事，必先利其器”。

在孔加工确定孔中心位置的划线中，一般是采用高度游标卡尺，要划线前一是要检查高度尺的示值误差是否在规定的精度误差范围内，以保证所划线条的尺寸准确，检查高度游标卡尺的划线刃口是否锋利，以确保所划线条清晰均匀；二是要检查划线平板的精度，确保划线平板工作表面清洁、无毛刺，以免影响划线精度。

调整好尺寸后，可以在工件上轻轻划出一道可见的痕迹，然后用游标卡尺测量一下这个痕迹，看是否有误差。

如果有误差，就要相应调整高度游标卡尺，直到痕迹符合精度要求。

接下来就可以按照图纸要求划出清晰均匀的孔的中心线了。

　　其次是打出准确的样冲眼，样冲眼的作用是为钻头定心。

样冲必须磨得圆而尖并保持足够的硬度，根据多年的教学经验，样冲的顶角为40-50度最为适宜。

在打样冲眼时，要使样冲与工件垂直，轻轻敲击出痕迹，然后观察所敲击的样冲眼是否位于孔的十字中心线的正中。

检查符合要求后，再加大敲击力度，使将样冲眼加大，这时应该注意，样冲眼不宜过大，否则容易出现视觉上的误差，以能达到引孔时准确地定心的目的即可。

　　第三是用2mm钻头在样冲眼上引出定位孔，这是验证上道工序是否符合要求的关键。

具体做法是：

用2mm钻头在打出的样冲眼上引出孔径，操作时要保证钻头与工件的垂直，转速调整到1200转左右，转速越高，定心越稳。

控制好力度，认真观察，让钻头的顶角部分刚刚进入工件，能看到2mm钻头在工件上显出直径即起钻，如果钻的过深在有误差的时候就会加大下一步的修正难度。

由于钻头的结构决定了横刃的存在，横刃的长度越长，其定位的稳定性就越差，如果直接用标定尺寸的钻头直接钻出浅窝，就容易造成定位不准而发生偏移。

使用2mm的钻头，其横刃长度相对于样冲眼的直径来说几乎可以忽略不计，其定心作用非常稳定，基本可以做到与样冲眼在位置上的重合。

而只引出2mm钻头直径的目的一是为了进一步测量，二是为标定钻头的加工定心。

　　第四是用卡尺测量定位孔的边心距和孔心距。

其方法是用卡尺的外测量爪来测量孔壁与基准面的距离，测量的长度加上孔的半径就是边心距。

如果是测量孔距，则分别用游标卡尺的内外测量爪来测量出两个定位孔的最大边距和最小边距的精确尺寸，然后用最大边距和最小边距之和除以2，就可以得到所测两孔的真实孔心距了。

一般情况下，只要严格按照这样的操作程序，一般都能够保证孔的加工精度。

通过测量，如果定位孔的边心距或孔心距超出尺寸公差的要求范围，这个时候就要确定其偏差方向和偏差量，再用3mm的钻头进行修正。

具体方法是，调整好钻床的转速，处于是校正的目的，所以钻床转速不易过快，以每分种600转左右为宜。

要特别注意进给量，钻头要慢慢靠近工件2mm的浅孔，就要接触到浅孔时，根据偏差量，将工件向偏移的相反方向慢慢推移，有切削出现时停止进给并保持工件稳定，靠钻头顶部发生的径向位移所产生的弹性来切削工件消除偏移量，此时要注意观察，当锪出能看到3mm钻头的直径时，迅速起钻。

这个步骤有一定难度，只要多练习，就能够熟练掌握。

　　第五是在确定孔的位置符合要求后，再加深定位孔的深度。

深度以稍大于标定尺寸钻头切削部分轴向长度即可。

这样用标定的钻头钻削的时候，可以消除横刃对定心的影响。

当钻孔的深度达到钻头切削部分轴向长度的时候，钻头的顶角就可以起到稳定的定心作用了。

　　第六是根据标定钻头直径调整好转速，通过定位孔直接进行孔的加工，一个符合尺寸和位置要求的孔和孔系就加工完成了。

一、

在机械加工中，有时会面对一些位置精度及同轴度要求极高的零件。

如图1、2、3，这类零件的加工精度受机床自身精度、装夹定位误差、被加工材料及加工刀具等多种因素的影响而难以满足设计要求。

一般来讲，位置精度要求小于φ0.03，同轴度要求小于φ0.03的零件，均属于形位精度要求极高的零件。

在加工时若不能及时排除上述各种因素的影响，加工质量则无法保证。

图1

图2

图3

二、高精度位置孔的加工方法

1、影响高精度位置孔加工的因素

材料的性能及内部应力的消除情况，基准面的加工精度，如圆度、粗糙度、圆柱度，数控机床的定位精度和重复定位精度，主轴的刚性及旋转圆度，刀具的锋利程度、工件材料刚性、机床几何精度、零件装夹方法、切削速度、润滑冷却方式等有关。

2、具备有大型三坐标机测量方法的厂家，采用如下方法，如图4。

图4

例如某个公司，采用如图将零件装夹在龙门五面加工中心上面，工件找正方法是采用将千分表把2个φ196孔打正，将千分表从4处φ196孔穿进去，以相同直径大小打表检测基准φ660h7的4处外圆弧面，X、Y方向分中设定程序坐标原点。

首先将φ195孔加工到φ194h6,送三坐标机检测，数据如下：

位置度为0.0022、0.0556、0.0223、0.0556；半径为434.9403、434.9788、435.0190、434.9656；弦长为615.1653、615.1444、615.1656、615.1363。

分析半径和弦长与理论值偏小，将加工程序多加大0.01，第二次将φ196孔加工到φ195h6,送三坐标机检测，数据如下：

位置度为0.0647、0.0564、0.0917、0.0859；半径为434.9677、435.0045、434.9671、434.9760；弦长为615.1682、615.1435、615.1599、615.1400。

分析半径和弦长与理论值还是偏小，将加工程序再多加大0.01，第三次φ196孔精加工到位，送三坐标机检测，数据如下：

位置度为0.0264、0.0458、0.0436、0.0305；半径为434.9868、435.0028、435.0172、435.0229；弦长为615.208、615.2、615.1912、615.2060。

通过三次加工，基本达到零件设计要求。

这个例子说明加工中心不是万能的，要达到这么高的精度，需要反复试切，逐步逼近达到高精度要求。

3、对于没有大型三坐标机测量方法的，采用如图5方法。

图5

按照下面计算公式，计算半径和弦长：

；

通过测量和分析计算半径和弦长与理论值的偏差，加工中心或者数显镗床显示的孔中心数显的坐标值，调整程序，将这些“游离”的位置点“拽”到正确的位置，保证位置度要求。

如图6。

图6

没有大型三坐标测量机的厂家，采用数显镗床加工，半精加工后测量一次，用内分厘尺测量各个孔大小，外分厘尺测量半径、弦长数据。

将行星孔中心与基准孔中心数显的坐标值、孔大小、半径、弦长所有数据进行分析，然后调借位置尺寸。

最后精镗孔到位。

将孔大小尺寸、半径、弦长数据、行星孔中心与基准孔中心数显的坐标值，由技术人员通过软件图形分析位置度，形成书面资料，不断地与客户三坐标机测量的数据进行验证，进行对比测量。

形成有规律性的数据联系。

图7

4、对于图7零件，采用进口的高精度德国DMG加工中心，购买高性能HSK63-A刀柄，高刚性刀杆，微调镗刀头，锋利的刀片，加大改进零件铸造外形，设计适宜的夹具，将基准孔φ110H7与5个φ8H8位置孔、φ78H7一次装夹同时加工出来，保证了位置度要求φ0.02，同轴度0.01。

这种方法优点是彻底排除了基准孔的找正误差，零件的加工精度主要受设备自身精度的影响。

三、高同轴度孔的加工方法

1、影响高同轴度孔加工的因素

基准面的加工精度，数控机床的定位精度和重复定位精度，主轴的刚性及旋转圆度，刀柄的动平衡、镗刀杆的刚性、长刀杆的挠度，刀具的锋利程度、工件的材料性质、机床加工条件、零件装夹的夹具精度、切削速度、润滑冷却方式、精加工前的夹紧力大小等。

图8

2、对于图8行星主轴的加工，加工时找正基准外圆φ258h6的上母线和侧母线后，用百分表或千分表打基准外圆φ258h6,设定坐标原点，先粗镗内孔φ167、φ117，半精镗到φ167.8、φ117.8，按照图8要求，用百分表和卧式加工中心数显示的数值，测量AB、CD、EF、GH四段距离是否相等，即等壁厚测量法，如果不相等，要重新调整坐标原点，然后精镗到φ168H7、φ118H7，保证同轴度φ0.03、圆度0.015、圆柱度0.015。

图9

图10

3、对于图9箱体的加工，由于零件偏长，用长刀杆以φ52H7孔和φ42H7孔定位铰φ40H7孔，担心挠度大，不容易保证同轴度φ0.025A。

设计制造一个心轴，见图10，台阶尺寸分别为φ38K6、φ52K6、φ42K6、φ40K6、φ39.5K6、φ38K6。

采用高精度卧式加工中心加工，首先粗加工孔φ52，精加工孔φ42H7后，卧式加工中心X、Y轴不移动，采用手动换刀，精加工φ52H7，保证φ52H7对φ42H7的同轴度φ0.025A。

卧式加工中心旋转180°，采用机床回转中心坐标值，粗加工孔φ40H7为φ39，将心轴穿过零件，用百分表或千分表打正心轴外圆2-φ38K6的上母线和侧母线后，用百分表或千分表打心轴外圆φ38K6中心，校对重新设定坐标原点，退出心轴，半精镗到φ39.5H7，将心轴穿过零件，心轴φ39.5K6部位均匀涂上红丹，试验φ39.5K6能否穿过φ39.5H7孔，根据手感觉，微调整坐标原点，孔精镗到φ40H7，保证φ40H7对φ42H7的同轴度φ0.025。

四、结论

本文以若干实例，简要阐述了高精度位置孔和高同轴度孔的加工方法。

我们不要简单地认为，只要设备具有足够的高精度，就能加工出满足设计要求的产品。

由于影响加工高精度的因素多并且有许多不确定因素，不仅仅是靠高精度设备就能够保证的，零件最小公差的0.5～0.65是选择高精度设备的各项精度的依据，不容易具备这么高精度的设备，而且高精度设备的位移检测装置受环境温度的影响，机床各个运动副的摩损，机床的刚性，机床的热变形，主轴内部的间隙与磨损，主轴旋转圆度等，都影响到实际加工的精度。

通过上面的分析，在实际的生产过程中，应充分挖掘、利用设备、量具、量仪、刀具、辅具的特点和优点，达到最佳组合的目的。

需要根据不同的条件，灵活运用各种技巧与方法，采用切试法，逐步逼近达到高精度要求。