高精度孔加工方法初探(1).doc

高精度孔加工方法初探摘要：本文重点介绍了高位置度、高同轴度要求的孔组的加工与测量方法。关键词：位置度、同轴度一、引言在机械加工中，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0.03，同轴度要求小于0.03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196孔打正，将千分表从4处196孔穿进去，以相同直径大小打表检测基准660h7的4处外圆弧面，X、Y方向分中设定程序坐标原点。首先将195孔加工到194h6,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196孔加工到195h6,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196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74、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HSK 63-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110H7与5个8H8位置孔、78H7一次装夹同时加工出来，保证了位置度要求0.02，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82、对于图8行星主轴的加工，加工时找正基准外圆258h6的上母线和侧母线后，用百分表或千分表打基准外圆258h6,设定坐标原点，先粗镗内孔167、117，半精镗到167.8、117.8，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168H7、118H7，保证同轴度0.03、圆度0.015、圆柱度0.015。图9图103、对于图9箱体的加工，由于零件偏长，用长刀杆以52H7孔和42H7孔定位铰40H7孔，担心挠度大，不容易保证同轴度0.025A。设计制造一个心轴，见图10，台阶尺寸分别为38K6、52K6、42K6、40K6、39.5K6、38K6。采用高精度卧式加工中心加工，首先粗加工孔52，精加工孔42H7后，卧式加工中心X、Y轴不移动，采用手动换刀，精加工52H7，保证52H7对42H7的同轴度0.025A。卧式加工中心旋转180，采用机床回转中心坐标值，粗加工孔40H7为39，将心轴穿过零件，用百分表或千分表打正心轴外圆2-38K6的上母线和侧母线后，用百分表或千分表打心轴外圆38K6中心，校对重新设定坐标原点，退出心轴，半精镗到39.5H7，将心轴穿过零件，心轴39.5K6部位均匀涂上红丹，试验39.5K6能否穿过39.5H7孔，根据手感觉，微调整坐标原点，孔精镗到40H7，保证40H7对42H7的同轴度0.025。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0.50.65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