影响调头镗孔同轴度的主要误差因素

影响调头镗孔同轴度的主要误差因素

1调头铣孔同轴度的影响因素在拥有相同轴孔的长孔的数据压缩槽中（包括倾斜加工中心）中加工物体零件的同轴孔系统时，通常使用研磨工艺。图1显示了这种研磨孔的工艺。从调头镗孔的工艺本质可知,在孔加工后所要求的尺寸、形状和位置等诸项精度中,镗成长孔的同轴度是调头镗孔的关键精度;在影响调头镗孔同轴度的机床、工件、刀具和机能效应等诸多误差因素中,机床相关精度的影响是主要的,甚至是决定性的。由形成调头镗孔同轴度的误差根本条件,是组成整个长孔轴线之两段孔轴线的重合误差(A类误差)和完成孔长加工的进给运动形成的每段孔轴线的直线度误差(B类误差),而特别提出要重视那些数控卧镗和卧式加工中心精度标准(ISO3070-1998,ISO10791-1995,GB/TS289.2.4-1999)中,未被列入检测,但对调头镗孔的同轴度却具有重要影响的精度项目。本文研究的重点,是机床的这些“非标精度”项如何影响调头镗孔的同轴度及其具体检测和提高的方法。2调头铣孔同轴度的精度和误差目前,数控卧镗和卧式加工中心的结构,多采用刨台式布局,如图2所示。按A类及B类误差的生成条件,可知在数控卧镗和卧式加工中心精度标准规定检测的相关基准面几何精度运动精度和各坐标定位精度等三部分检验内容中,影响调头镗孔同轴度的主要精度项,是工作台回转(B)坐标的180°分度误差(将导致A类误差),工作台横(x)向移动的坐标定位误差δx(A类),立柱纵(w)向及主轴伸缩(z)移动的直线度误差(直接影响B类)工作台横向及主轴箱垂直移动的直线度误差(间接影响B类),主轴回转的径跳误差(B类)及主轴轴线与立柱纵移的平行度误差(A类),其中,尤以工作台的180°分度和工作台横移定位误差的影响最为显著。3国内机“不标准精度”对调整头的槽口同治度的影响3.1对同轴度在允差内的误差的检测机床精度标准中规定的检项,已照顾到绝大多数相关的机械加工工艺并满足了它们的精度要求。但调头镗孔工艺,因有不同于通常工艺方法的A类误差产生,为确保调头镗孔的同轴度在允差之内,还应对那些能生成A类误差,却不在机床精度标准规定检项之内的精度项,提出检测并规定允差的要求。实践证明,影响显著的这样的精度项,主要集中在由刀具相对工件进给而形成被镗孔轴线的立柱纵移线(定义为以与被镗孔轴线等高的镗轴轴线上的刀尖回转中心点,在立柱进给过程中的运动轨迹)与安装镗刀的主轴轴线不重合的空间位置误差和在实现调头镗削两段孔的工件180°分度前后安装工件的工作台台面位置误差之上,其中主要的影响误差项和每项所造成的同轴度误差等情况,列在表1之中。3.2床的“非标准偏差”影响了导向孔的同治度的分析(1)东南角与lx、ly成线性关系的误差表1表明表中所列各项“非标误差”,在调头镗孔时,都将造成被镗孔的同轴度误差,且影响显著,同时,还可看出这些“非标误差”所造成的调头镗孔同轴度误差与工件及刀具装夹后处于机床坐标系中的坐标位置有关系,例如误差δφ导致的同轴度误差Δ3由x向的δx3与y向的δy3两个误差分量合成,而δx3及δy3分别与lx及ly成线性关系,当工件的被镗孔轴线在x方向上位于通过工作台轴线(即lx=0),在y方向上尽可能接近工作台台面(但须ly>R——孔半径)时,则δx3=0,δy3为最小,从而Δ3可最小。再如误差δΨ导致的同轴度误差Δ4右(工件右端推出)和Δ4左(左端推出)都与Lw成线性关系,但lw=Lw时,Δ4右最小而Δ4左最大,lw=0时,Δ4左最小而Δ4右最大,只有取lw=Lw/2,即工件在被镗孔全长在w方向上刚好被工作台轴线均分时,才能Δ4左=Δ4右=Δ4最小。上述二例说明,工件装在机床工作台上的位置,因机床这二顶“非标误差”的存在,对调头镗孔的同轴度的影响很大,只有测知各项机床非标误差的具体值,才可通过控制或补偿措施,消除或减小被镗孔的同轴度误差。(2)炮点轴线重合为直线根据立柱纵移线的定义,从表1导致同轴度误差Δ2的示意图中知,当镗刀刀尖的回转中心点刚好位于被镗孔的名义轴线之上(即刚好位于镗轴轴线与立柱纵移线的交点O处)时,因调头前后分别镗削d1与d2孔的起镗点都在孔轴线之上,且刀具的两次送进路程又是立柱纵移线的同一段,故两段孔轴线重合为一条直线,应无同轴度误差。而当刀尖回转中心点不在上述的交点O处,而在x向偏离被镗孔名义轴线一个线值误差δx2时,将造成调头镗孔的同轴度误差为Δ2=4δx2=4l0tgδβ,如果被镗孔名义轴线恰好过工作台轴线,则调头镗孔在调头后不必再横移Lx=2l2路程,既可消除Δ2,还可消除δx1对同轴度的影响。这就是说,在立柱纵移送进调头镗孔时,工作台在横床身上固定的最佳位置,是把工作台的轴心置于xz平面内的镗轴轴线与立柱纵移线的交点O上。同样,镗刀装夹后的最佳位置,也是使镗轴的伸出长度在满足刀尖到轴承前端面之距等于或大于被镗孔全长之半的前提下,还必使镗刀刀尖回转中心点刚好位于镗轴轴线与立柱纵移线的交点O之上。由此,可以看出,主轴轴线与立柱纵移线的交点O,对提高调头镗孔的同轴度来说非常重要。在实施调头镗孔之前,应实测出在所用机床的坐标系中交点O的具体位置。4调头铣孔时的补偿作用为了提高调头镗孔的同轴度,应尽可能消除或减小前述数控卧镗精度标准中未被列检的各项误差,而消除或减小这些误差的举措,一是因它们所对应造成的同轴度误差均可分解在x或y坐标方向上,故都可用工件或刀具沿x或y向等量反向微移误差值加以补偿(具体补偿值见表1)。二是按上面所述,在实施调头镗孔时,合理地装夹工件和刀具,并使工作台、工件、镗轴和刀具等在工作时,处于最佳位置上。显然这两种举措实施的前提,都是要实测出机床的这些“非标误差”,具体检法列于表2。5数控卧铣精度检验和“非标误