镗床异类零件镗孔加工误差研究
2023-2-28 来源： 贵州省地勘装备服务中心 作者：韦林冲
摘要：镗床在异类零件上镗孔加工的难度大，常发生误差偏大等问题。分析镗床异类零件镗孔加工误差的类别与成因，通过规范尺寸加工流程、优选镗刀加工位置、降低镗孔变形概率、精准控制加工速度等方法，合理控制镗孔加工误差，保障异类零件镗孔质量。
关键词：镗床；异类零件；镗孔；加工误差
0 引言
异类零件是与标准件零件对应的制件，标准件零件多指螺母、螺钉、铆钉、焊钉等。运用镗床对异类零件进行镗孔加工时，应严格按照镗孔设计要求控制好操作步骤，便于改善镗孔加工效果。同时，提前制定加工方案，避免出现严重的误差问题，破坏异类零件的正常用途。
1 、误差的类别
镗床的异类零件镗孔加工环节，常出现的误差属于几何误差，误差源于下述 4 项因素。
（1）导轨误差。
镗床导轨承载加工零件，在加工阶段作用显著。常见的导轨类型为矩形导轨，也有部分镗床利用燕尾导轨联合矩形导轨。若镗床导轨长期使用不予以保养、更换，将造成导轨出现磨耗问题，进而在加工中扩大镗孔误差，镗床主轴也会在回转中造成镗孔误差加大，或镗床加工时传动速度改变，均会引发镗孔加工误差问题。
（2）镗刀误差。
镗床使用的镗刀，为了满足异类零件镗孔的加工要求，常采用自制法予以设计，故而在不同技术人员的设计方案中，将导致镗床镗刀质量不等，并且在切削量、材料、几何参数不同条件下加工而成的镗孔也将呈现不同程度的误差，引起镗孔尺寸差异。
（3）加工误差。
镗床加工异类零件的镗孔时，受工件点位、加工工艺等因素的干扰产生误差。此时，应及时予以校准，防止误差较大影响镗孔可用性。
（4）校正误差。
镗床加工零件是复杂工艺的工作，并非单独的某个步骤即可完成，它需要操作人员及时对工件位置、尺寸大小加以校正，促使异类零件镗孔加工满足使用需求。
2 、误差的成因
2.1 精度不准
镗床异类零件镗孔在加工时常发生误差问题，较为重要的原因在于尺寸设计精度不准，造成加工期间无法获得可靠的精准度保障。一般引起精度不准的因素包括 3 个方面：
①镗刀质量，镗刀制作时，若质量不过关或者未及时处理磨损赘物，将产生较高的加工误差风险；
②加工控制，镗床夹具若不实施“软化接触”，会出现尺寸变大后果，或者加工流程中速度控制不当等；
③温度调节，加工环节的温度改变产生热胀冷缩原理的影响，出现镗孔减小现象。
2.2 表面粗糙
镗床在异类零件镗孔加工中需调整粗糙度，但在实际操作中，若切削量设计不准确或者刀具的锋利度不匹配，均会引起镗孔表面粗糙问题，最终造成异类零件镗孔出现误差。所以，应加强对粗糙度的控制。
2.3 工件变形
工件变形也是镗孔加工中的常见误差，成因可归纳为 4 点：
①操作中受夹具位置的干扰，造成零件镗孔出现“压迫性变形”；
②冷却中受温度条件的变化，使镗孔原有加工位置出现偏移；
③异类零件的部分加工部位厚度较小，在加工受力的作用下出现位置偏离；
④原定的几何参数与镗孔加工要求不匹配。
2.4 锥度变化
异类零件在运用镗床对其镗孔进行加工时，需考虑锥度的变化影响，以免发生锥度误差。受异类零件自身材料的影响，撤除夹具后常发生回弹现象，造成零件锥度有所变化。或者加工量与预期设计不同时，也将引起误差。
3 、误差的处理方法
3.1 规范尺寸加工流程
镗床加工异类零件镗孔要求其尺寸符合设计要求，为了严格控制加工误差，操作人员应保证加工流程的规范性。
（1）操作人员应具备专业的实践能力，以免因不熟悉操作步骤，造成零件加工误差风险加大。运用精确的测量工具对镗孔预期尺寸进行测量与查证，加工时要创造适合的检测条件。
（2）操作人员的自制镗刀，安装于镗床上后应予以复核，必要时可采用“镗刀试验”验证镗刀安装的准确度。
（3）选定的切削液应保证品质过关，以免危害镗孔质量，切削液的流量应根据镗刀的操作进度加以控制。对磨耗严重的镗刀，应及时清理赘物或重新打磨，以免镗刀不锋利发生卡顿，破坏整个加工流程的规范性。
（4）精镗的加工温度不可超出零件材料的耐热极限，可在加热后进行降温，之后再实施加工，以避免高温膨胀致使加工后的孔径减小。对于切削量的设计，不宜过大，可先进行小范围控制，这种切削预留的方式可有效降低误差，确保异类零件加工后能够具备预期的设计功能。
3.2 优选镗刀加工位置
镗孔加工的定位误差有一定的控制要求，其误差值应小于 1/3 工件误差。为了确保镗刀能够准确镗孔，应确定好具体的加工位置，以免定位偏差造成镗孔较大的误差：
①做好加工设计工作，结合具体的切削量、几何参数等数值分析镗刀与异类零件镗孔的接触范围，尤其需要找好几何中心，虽然异类零件一般不具备对称特征，但也应当实现定位误差的有效控制；
②结合异类零件的材料特性选择镗刀材料，常规以硬质合金为主，可适用于多数零件加工工作中；
③异类零件的轴线应与镗床上的导轨保持平行，一旦相交应立即校准，保障后期镗孔的精准。
镗刀的刚度也可适当进行上调，使其在零件镗孔切削中体现出有效价值，以免出现刀具折损或者锋利度下降现象，影响加工效率。操作人员在异类零件镗孔加工中，应将夹具安装在适合的镗孔位置上，确保异类零件能够从四周各处均匀受力，防止单方向受力、零件偏离原始位置，造成后期加工无效。
镗床虽然能够实现零件的自动化加工，但缺少灵活性，此时要求操作人员应当随时关注镗床加工流程的实际情况，并在出现误差风险时实施干预，最终促使异类零件也能顺利通过镗床的加工应用于各个领域中，降低废件量。
3.3 降低镗孔变形概率
镗孔主要是针对异类零件的钻孔进行深度加工，由此达到增加精准度、降低粗糙度、扩大孔径的效果。经由镗孔加工，还可对镗床在零件加工前出现的孔轴线偏差问题予以妥善处理。从镗孔的要求上可划分为粗镗、半精镗、精镗等三种类型。在不同的镗孔加工过程中应用的镗床设备也不一样。比如部分镗孔凭借普通镗床即可完成，而深孔镗孔需运用特定镗床搭配镗杆以及液压泵方可实现有效加工。为了避免镗孔发生变形、影响异类零件的用途，还需按照下述方法，实现镗孔的规范化加工。
（1）由于某些异类零件的厚度较小，且易发生压迫变形状况，若使用原有的夹具装夹方法，将造成夹具与零件接触的部分发生变形，致使加工后的镗孔不符合工件加工及设计要求。
（2）注重冷却处理。在异类零件加工时，镗床在与零件接触时，因摩擦放热现象，致使零件本身温度有所增加，若不及时进行冷却，极易超出零件材料的耐热范围，从而出现变形。既要随时对零件进行降温处理，又要保证镗刀在加工时能够获取充足的冷却液予以冷却。
（3）改变镗刀操作角度，在异类零件镗孔加工中需按照具体的类型进行细化分类，找到适合的加工角度，增加镗孔的完整度。对于镗孔所用刀具，其刀刃厚度应控制在 0.2~0.3 mm。
（4）掌握好加工时机，在粗镗—精镗相互转换加工时，务必预留时间用于调整刀具角度以及其他加工参数。
3.4 精准控制加工速度
镗刀加工异类零件时，切削速度影响镗孔表面的粗糙度，若镗孔的粗糙度较大，将降低它的实用性。加工零件时，应当精准把控零件加工的速度，具体方法如下：
①调整切削量，尤其在精镗操作中，不可一次性设置过大的切削量参数，否则很难掌握其加工精准度，出现超量切削问题；
②镗刀刀杆的截面面积满足使用要求，并减缓镗刀的加工速度，可防止镗刀加工过快出现点位超标加工状况。精镗工件可采用三维模型辅助操作人员全面了解加工期间的注意事项，尤其在速度控制上也能更加有效。
异类零件在其薄壁处更应注重防挤压保护，以免出现几何误差，造成后期零件使用时与原有的设备不匹配。镗刀的安装方位根据镗孔加工要求确定，尤其对于实施精镗的异类零件，镗刀与零件应存在一定间隙，且镗刀位于加工零件之上，合理控制几何误差，保证异类零件镗孔的加工质量。
4 、结论
镗床异类零件镗孔加工误差的控制与分析，是当前保障镗孔质量与异类零件合理使用的关键要素。应从尺寸加工流程、镗刀加工位置、镗孔变形概率、加工速度等方面着手，确保镗孔加工实现规范化、精准化操作，以此扩大异类零件的应用范围，使其在工业制造业等领域中发挥出真正作用。
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