應(yīng)用鏜床加工工件的經(jīng)驗(yàn)與竅門

山東能源重型裝備制造集團(tuán)新汶分公司 （新泰 271219） 趙忠剛

通過(guò)多年對(duì)機(jī)械加工的研究、摸索以及與國(guó)內(nèi)許多同行業(yè)人士的交流，在應(yīng)用鏜床鏜削工件的長(zhǎng)期實(shí)踐中，筆者總結(jié)了許多有利于提高工作效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量的竅門?，F(xiàn)介紹一些在應(yīng)用鏜床鏜削工件方面的經(jīng)驗(yàn)與竅門，以推動(dòng)大家共同交流學(xué)習(xí)鏜工業(yè)務(wù)知識(shí)的熱潮，進(jìn)一步促進(jìn)和提高鏜床操作工特別是青工的技術(shù)水平，提高工作效率，進(jìn)一步保證產(chǎn)品質(zhì)量。

1. 鏜削超大型工件的輔助基準(zhǔn)設(shè)置

應(yīng)用鏜床加工工件的過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到被加工工件的加工平面及平行孔系的孔距超出本鏜床加工范圍的情況，需要先將工件的部分孔系或平面鏜削后，再吊移工件并校正夾緊后鏜削其另一部分孔系或平面，出現(xiàn)了二次裝夾工件的問(wèn)題。二次裝夾工件時(shí)的校正方法是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通常情況下在吊移工件后，只要校正完成工件的已加工孔系或平面后，即可開(kāi)動(dòng)工作臺(tái)加工剩余孔系或平面，但卻忽視了由于機(jī)床工作臺(tái)偏載和導(dǎo)軌間隙等問(wèn)題而使工件隨工作臺(tái)發(fā)生水平變化而變化的情況，導(dǎo)致后續(xù)鏜削的平面或孔系的中心線與先前鏜削的平面或孔系的中心線不在同一平面內(nèi)，或平行度不符合圖樣要求的隱患，使各孔中心高度與工件的底平面距離出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。因此，在鏜削工件的前部孔系或平面時(shí)，需要同步鏜削一個(gè)輔助校正平面作為后續(xù)加工時(shí)的校正基準(zhǔn)，可在工件外部預(yù)先加工一水平方向的校正面，或點(diǎn)焊一輔助板并在輔助板上加工一水平方向的校正面作為后續(xù)的校正基準(zhǔn)，保證了工件在前后加工過(guò)程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一。有此輔助基準(zhǔn)后，在鏜削工件的后續(xù)孔系或平面時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整工件的輔助支撐架來(lái)調(diào)整工件的高度以校正輔助基準(zhǔn)與前期加工工件時(shí)的狀態(tài)統(tǒng)一后，夾緊工件并鏜削工件的后續(xù)部分。

2. 垂直度誤差超差的解決辦法

在應(yīng)用鏜床加工工件的垂直孔系或垂直平面時(shí)，要先校正鏜床工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)精度。如果其回轉(zhuǎn)后的定位精度不準(zhǔn)確，必須校正工作臺(tái)回轉(zhuǎn)垂直度準(zhǔn)確后，方可加工工件在工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)后的后續(xù)部分。當(dāng)然，可以通過(guò)校正工件的已加工孔系或平面對(duì)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)精度進(jìn)行定位。但是，必須按照后續(xù)加工工件的工作臺(tái)或主軸進(jìn)給方式進(jìn)行校正，并對(duì)工作臺(tái)的位置進(jìn)行定位。如果是利用主軸裝刀桿鏜孔，要先將工作臺(tái)移動(dòng)到工件的被加工孔基本與鏜床主軸同心處，再將主軸上的刀桿槽孔中安裝并緊固輔助拉桿，對(duì)工件的已加工部位進(jìn)行校正，校正后，緊固工作臺(tái)，并再校正一下，以防止工作臺(tái)在緊固過(guò)程中偏轉(zhuǎn)而留下隱患。如果工件的已加工部分較小，必須在工作臺(tái)或工件上增加輔助裝置校正基準(zhǔn)，以確保工作臺(tái)回轉(zhuǎn)后的垂直度。

3. 應(yīng)用變速切削法防止鏜削薄壁工件過(guò)程中的振動(dòng)

在鏜削剛性較差的薄壁箱體或筒體等類似工件過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到因工件的強(qiáng)度不足而引起鏜削過(guò)程中的工藝系統(tǒng)發(fā)顫的現(xiàn)象，降低了鏜削工件的表面質(zhì)量和尺寸精度。通常采取增加壓板或輔助支撐的方式解決這種問(wèn)題。筆者經(jīng)過(guò)多年對(duì)該類問(wèn)題的研究，發(fā)現(xiàn)該類發(fā)顫現(xiàn)象是由微小到劇烈逐漸增大的，即后續(xù)發(fā)顫是在前期發(fā)顫的基礎(chǔ)上逐漸增加的。鏜削工件的刀具在旋轉(zhuǎn)鏜削時(shí)，工件出現(xiàn)初次發(fā)顫后，其加工表面必然出現(xiàn)微量的“振痕”，該“振痕”會(huì)使刀具在第二圈的鏜削過(guò)程中沿其軌跡發(fā)生“顛覆”式的導(dǎo)向型切削，進(jìn)一步導(dǎo)致“振痕”的增大，致使“振痕”在后續(xù)的鏜削過(guò)程中愈來(lái)愈大，從而造成鏜削工藝系統(tǒng)的振動(dòng)隨之愈來(lái)愈強(qiáng)烈，這種現(xiàn)象就是因刀具的切削速度不變，使刀刃在切削過(guò)程中的“顛覆”軌跡一致造成的，發(fā)生了共振現(xiàn)象。通過(guò)頻繁按壓鏜床操作面板的點(diǎn)動(dòng)按鈕，使刀具在鏜削此類工件過(guò)程中發(fā)生變速式切削，改變其振動(dòng)頻率，可杜絕由于共振發(fā)生的鏜削工藝系統(tǒng)的振動(dòng)現(xiàn)象，保證工件的加工質(zhì)量。但該方法盡量少用，以防止鏜床接觸器觸點(diǎn)由于頻繁通斷電而燒損。

圖1 行星架

4. 工件孔系中心距與編程數(shù)據(jù)不一致的克服辦法

在應(yīng)用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控鏜床或加工中心鏜削中心距精度較高的工件孔系時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)加工后的孔系中心距與編程數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象。究其原因，是該數(shù)控鏜的X軸和Y軸的絲杠與絲母出現(xiàn)了磨損間隙，致使工作臺(tái)和主軸箱的實(shí)際運(yùn)行軌跡與編程軌跡出現(xiàn)了誤差。所以，在應(yīng)用數(shù)控鏜或加工中心加工工件的多位置孔系編程時(shí)，必須考慮機(jī)床主軸箱和工作臺(tái)運(yùn)行過(guò)程中的反向間隙。如在數(shù)控鏜或加工中心上加工如圖1所示行星架中周向均布的3個(gè)φ60+0.0210mm孔時(shí)，通常采用CYCIE86、HOLES2編程或極坐標(biāo)編程，在模態(tài)調(diào)用方式下，機(jī)床主軸直接快速定位到各個(gè)孔中心的運(yùn)行方式下，依次加工這3個(gè)孔，但由于機(jī)床使用年限較長(zhǎng)，其絲杠與絲母反向間隙較大，在定位孔心位置時(shí)，工作臺(tái)存在逆向運(yùn)行定位的方式，導(dǎo)致所加工的孔距出現(xiàn)了偏差。因?yàn)槎ㄎ豢注蟮闹行奈恢脮r(shí)，由于孔Ⅰ到孔Ⅱ過(guò)程中主軸是向左移動(dòng)的，而孔Ⅱ到孔Ⅲ過(guò)程中主軸卻改為向右移動(dòng)，出現(xiàn)了逆向運(yùn)行狀態(tài)，絲杠與絲母的反向間隙導(dǎo)致了運(yùn)行距離與程序不符的現(xiàn)象，最終造成了上述問(wèn)題的發(fā)生。為此，可以不采取上述HOLES2方式或極坐標(biāo)編程方式的模態(tài)定位各孔孔心進(jìn)行加工。定位孔Ⅲ中心時(shí)，可以先使主軸的右行距離超過(guò)孔Ⅱ和孔Ⅲ的中心距（519.62±0.02）mm而實(shí)際右行530mm，再左行530－519.62＝10.38（mm），克服機(jī)床絲杠與絲母的反向間隙，以確保被加工孔的位置度。當(dāng)然，也可采取間隙補(bǔ)償?shù)姆绞浇鉀Q上述問(wèn)題。

圖2 利用T68鏜床鉆削大型機(jī)殼的偏心注油孔

5. 用小鏜床加工大工件的孔或小平面的裝夾校正及鉆削方法

在應(yīng)用鏜床鉆削工件的過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到小鏜床加工大工件某一個(gè)孔或小平面的情況，工件質(zhì)量嚴(yán)重超出鏜床工作臺(tái)的承載能力，工件一旦被校正裝夾后，鏜床的工作臺(tái)便無(wú)法再縱向和橫向移動(dòng)，只能移動(dòng)主軸箱對(duì)工件局部實(shí)施加工。特別是在鉆銑大型筒體類外部偏心孔時(shí)，由于無(wú)法移動(dòng)工作臺(tái)而導(dǎo)致不能預(yù)先銑削一個(gè)鉆孔平面，給鉆孔工作帶來(lái)很大困難。如圖2所示利用T68鏜床鉆削大型機(jī)殼的偏心注油孔，先將機(jī)殼按照?qǐng)D示方式吊放完成（選擇高度合適的墊塊或墊塊組），并塞入楔鐵，但不可解除吊繩，防止工件在校正過(guò)程中發(fā)生滑移、歪倒現(xiàn)象。其次，用主軸推拉鉆夾頭中的校正桿，并同時(shí)調(diào)整工件和楔鐵，使校正桿細(xì)線上的吊墜中心正對(duì)機(jī)殼內(nèi)部的兩個(gè)過(guò)油孔的中心，并且兩個(gè)過(guò)油孔的孔口端面高度一致，將工件緊固在工作臺(tái)上。再次，卸下鉆夾頭，安裝上切削刃中凹外凸的且比注油孔直徑大一些的鉆頭，搖動(dòng)主軸并開(kāi)動(dòng)主軸箱，使鉆頭中心與工件的平面A平齊，再按照注油孔到平面A的中心距將主軸箱下移，直接慢慢鉆銑注油孔孔口圓弧面成為平面。最后，換上加長(zhǎng)鉆頭鉆削注油孔。

注意：吊放工件時(shí)要大體將工件放到使注油孔中心線與主軸軸心線基本同軸的位置；細(xì)線必須在校正桿的垂直中心處下垂，防止校正不準(zhǔn)；沒(méi)有吊墜時(shí)，可以用小螺母代替；用加長(zhǎng)鉆頭鉆削前，最好先用等徑的短鉆頭鉆一下，作為加長(zhǎng)鉆頭的定心導(dǎo)向孔；鉆削過(guò)程中必須澆注切削液。

6. 鏜削平行孔系必須采取同一進(jìn)給方式

在應(yīng)用鏜床鏜削工件的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到具有多組平行孔系工件需要鏜削的情況。有時(shí)因被鏜削工件的平行孔系各孔的長(zhǎng)度或孔端面不一致而采取工作臺(tái)縱向進(jìn)給和主軸進(jìn)給聯(lián)合應(yīng)用的方法，這是不可取的。因工作臺(tái)進(jìn)給時(shí)，由于其縱向行程導(dǎo)軌必然存在間隙，致使工作臺(tái)在進(jìn)給過(guò)程中會(huì)在水平方向內(nèi)發(fā)生微量“飄移”的現(xiàn)象，導(dǎo)致其被鏜削孔的中心線發(fā)生微量偏移，造成被鏜削孔系的不同軸問(wèn)題。同時(shí)，還會(huì)因工作臺(tái)偏載使其在進(jìn)給過(guò)程中發(fā)生在水平面內(nèi)的“扭轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，從而增大被鏜削平行孔系的平行度誤差。

7. 通過(guò)墊塊的穩(wěn)定性解決工件鏜削過(guò)程中的發(fā)顫現(xiàn)象

鏜削筒體或殼體類強(qiáng)度薄弱工件時(shí)，有時(shí)會(huì)因工件強(qiáng)度不足以抵抗鏜削過(guò)程中的切削力而造成鏜削件發(fā)顫的現(xiàn)象。許多操作工不知如何簡(jiǎn)單地解決該類問(wèn)題，只會(huì)對(duì)工件增加壓板或輔助支撐。其實(shí)，有時(shí)只需將壓板的墊塊更換為強(qiáng)度較大的墊塊即可解決。可通過(guò)墊塊的穩(wěn)定性解決工件鏜削過(guò)程中的發(fā)顫現(xiàn)象。

8. 鏜削組合體聯(lián)軸器內(nèi)孔的快速裝夾校正法

在應(yīng)用鏜床鏜削組合體聯(lián)軸器內(nèi)孔時(shí)，防止其加工后對(duì)口面偏心，通常是將聯(lián)軸器在其對(duì)口面水平狀態(tài)下放置在V形鐵上，再用找正針對(duì)其對(duì)口面進(jìn)行校平事項(xiàng)，有時(shí)需要加墊子，比較費(fèi)時(shí)。通過(guò)分析其功用，直接將聯(lián)軸器以其對(duì)口面垂直于工作臺(tái)面的方式放置在V形鐵上并壓緊、加工。如果聯(lián)軸器兩端靠在V形鐵上的外圓直徑不同，則在外圓較小一端處的V形鐵上墊鐵皮即可，鐵皮厚度等于聯(lián)軸器外圓大小頭半徑之差。

9. 鏜削無(wú)定位基準(zhǔn)的小型不規(guī)則工件的裝夾方法

無(wú)定位基準(zhǔn)的小型不規(guī)則工件在鏜削過(guò)程中雖然較少遇到，但畢竟也有，由于其外形復(fù)雜且不規(guī)則，對(duì)其進(jìn)行裝夾校正非常困難。為此，筆者通過(guò)先將其直接點(diǎn)焊或裝夾在輔助夾具上，然后再將其置于鏜床工作臺(tái)上對(duì)其進(jìn)行校正加工。校正工件時(shí)，直接調(diào)整輔助夾具即可。

圖3 過(guò)內(nèi)孔中心刀頭鏜孔中的變形

10. 刀片焊接后其刀刃高度大于孔中心線高度的隱患與調(diào)整方法

在應(yīng)用焊接刀鏜孔的過(guò)程中，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)刀頭在開(kāi)始鏜削工件內(nèi)孔時(shí)會(huì)發(fā)生刀片破裂現(xiàn)象，起初認(rèn)為是工藝系統(tǒng)發(fā)顫而發(fā)生了“打刀”現(xiàn)象。后來(lái)發(fā)現(xiàn)鏜孔時(shí)亦多次出現(xiàn)類似情況，這引起了筆者的注意。認(rèn)真分析研究了鏜孔過(guò)程中刀頭由于受到較大的周向切削反力而在刀桿中發(fā)生變形的情況。如圖3所示過(guò)內(nèi)孔中心刀頭鏜孔中的變形，在鏜孔過(guò)程中，當(dāng)?shù)额^受到工件被加工余量的周向推力時(shí)，由于刀頭是形體較小的方鋼，在切削力較大的情況下，必然會(huì)發(fā)生刀頭繞其與刀桿孔口最終接觸的A點(diǎn)（邊）向刀頭切削的反向旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。在應(yīng)用φ51mm刀桿裝夾后角為8°、刀片高于孔中心線2.5mm的刀頭鏜削φ102mm孔的過(guò)程中，刀頭繞A點(diǎn)反向轉(zhuǎn)動(dòng)1°時(shí)，刀片會(huì)在鏜孔的徑向上伸長(zhǎng)0.2mm，刀頭的后面會(huì)有0.4mm寬度的面積擠入已加工的孔壁。在此過(guò)程中，孔壁會(huì)對(duì)刀頭施加一個(gè)“抗入”的頂力，當(dāng)該頂力大于刀片承受的強(qiáng)度時(shí)，刀片便會(huì)破裂。當(dāng)然，這種情況基本都是發(fā)生在粗鏜孔的過(guò)程中，且同時(shí)存在著已加工孔徑隨刀頭的變形增大必然發(fā)生微量增大的現(xiàn)象。

對(duì)于該類問(wèn)題的發(fā)生，只是因焊接刀片后的前刀面高于被鏜削孔中心線所致，即切削刃高于刀尖與刀桿回轉(zhuǎn)中心的連線。因此，只要將刀頭按照刀尖與刀桿回轉(zhuǎn)中心的連線做好提前彎曲即可。通?？砂凑盏额^在刀桿槽孔中的伸出長(zhǎng)度而采用對(duì)刀頭進(jìn)行加熱壓彎的方式改制。但最好還是在定做刀頭時(shí)做好相關(guān)技術(shù)要求，在驗(yàn)收刀頭時(shí)按定制刀頭的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，從源頭上杜絕上述問(wèn)題的發(fā)生。

11. 高效鏜削異形件同軸孔系的科學(xué)方法

在應(yīng)用鏜床鏜削異形件的同軸孔系時(shí)，通常是采用工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)或可轉(zhuǎn)工裝裝夾對(duì)其進(jìn)行鏜削。但有些工件形體較小，且又沒(méi)有專用工裝夾具，利用工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)方式鏜削其同軸孔系時(shí)，由于工件在工作臺(tái)中間位置而距離工作臺(tái)邊緣較遠(yuǎn)，使鏜床主軸及刀桿伸出較長(zhǎng)，影響加工精度和效率。為此，筆者經(jīng)過(guò)多年研究，想出了一種鏜削該類工件同軸孔系的簡(jiǎn)單方法。

首先，旋轉(zhuǎn)鏜床工作臺(tái)，使其T形槽與鏜床主軸軸心線平行，在工作臺(tái)的中間T形槽中視待用平鐵的長(zhǎng)度安裝兩個(gè)定位擋塊，在擋塊兩側(cè)安置兩個(gè)平鐵，將平鐵靠實(shí)墊塊后，通過(guò)中間T形槽內(nèi)T形螺母和螺栓對(duì)其壓緊。其次，將兩個(gè)被加工工件吊放在工作臺(tái)上，分別使其同軸孔系的外邊靠實(shí)兩個(gè)平鐵的立面（工件靠實(shí)平鐵的部位不得有氧化皮或毛刺等，否則須修磨干凈），將工件壓緊在工作臺(tái)上。然后，按照其中一工件的被加工孔位鏜削其同軸孔系一端的孔至尺寸，再將工作臺(tái)或主軸橫向移動(dòng)鏜削另一件的靠近主軸端的孔，主軸或工作臺(tái)的水平移動(dòng)距離等于兩個(gè)平鐵厚度加擋塊厚度再加上兩個(gè)工件孔位到平鐵的水平距離。最后，松開(kāi)壓緊工件的壓板，將工件水平旋轉(zhuǎn)180°后換位壓緊，按照上述方式鏜削剩余孔系，如圖4所示。

上述鏜削異形件同軸孔系的原理為：由于上述加工過(guò)程中工件底面以工作臺(tái)平面定位，鏜孔過(guò)程中工件只是水平旋轉(zhuǎn)180°，工作臺(tái)或主軸亦只作水平移動(dòng)，主軸高度未變化，所以兩孔加工后其軸心線的高度一致；又因工件換位后還是以平鐵側(cè)面定位，鏜孔時(shí)主軸回轉(zhuǎn)軸心線到兩個(gè)平鐵側(cè)面的距離相等，所以兩孔的水平孔位是一致的。因此，這樣鏜削的工件的同軸孔系是同軸的。

注意：平鐵的厚度必須一致，其誤差不得大于孔系的同軸度誤差；平鐵壓緊在工作臺(tái)上后，必須校驗(yàn)其側(cè)面與主軸軸心線的平行度，其誤差亦不得超過(guò)孔系的同軸度誤差；工作臺(tái)上平面與主軸軸心線的平行度亦須進(jìn)行校驗(yàn)，其誤差也不得超過(guò)孔系的同軸度誤差；在上述的水平和垂直方向均有誤差時(shí)，其誤差的平方和再開(kāi)根方后其值不得大于孔系的同軸度誤差；在工作臺(tái)上工件的后端可以緊固一個(gè)定位塊，防止工件在鉆孔過(guò)程中由于軸向切削力較大而發(fā)生移動(dòng)；在工件靠實(shí)平鐵的另一端最好也裝夾一個(gè)擋鐵，待工件壓緊后在該擋鐵和工件之間塞入斜鐵，防止工件在加工過(guò)程中在水平方向內(nèi)發(fā)生“游動(dòng)”現(xiàn)象；夾緊工件時(shí)，必須先按照工件自由狀態(tài)放置的情形壓緊工件，然后再塞入擠緊的斜鐵，以防止工件原始定位的水平基準(zhǔn)面或基準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)生變化，從而降低鏜削孔系的同軸度精度。

如果工作臺(tái)上平面與主軸軸心線平行度存在較大誤差，要先校驗(yàn)待加工孔系的全長(zhǎng)上其誤差最大值，在工作臺(tái)磨損量較大部位的工件底部墊上等于其誤差大小厚度的鐵皮。該鐵皮必須剛性足夠，且不隨工件的換位而移動(dòng)。這樣可以使工件孔系的加工軸心線與鏜床主軸的軸心線一致，確實(shí)保證所鏜孔系的同軸度。

圖 4

12. 緊件螺母的合并使用技巧與功效

在應(yīng)用鏜床加工工件的過(guò)程中，有很多工件是通過(guò)螺栓、螺母擰緊壓板進(jìn)行裝夾固定的。由于普通螺母厚度較小，在擰緊過(guò)程中只有少量螺紋與螺栓咬合，久而久之容易導(dǎo)致螺栓或螺母的螺紋發(fā)生變形，直至損壞，嚴(yán)重影響了螺栓和螺母的使用壽命。為此，筆者經(jīng)過(guò)多年分析研究，發(fā)明了一種將兩個(gè)螺母拼焊為一體使用的方法，大大提高了螺母和螺栓的使用壽命，并使其在緊固工件過(guò)程中變得更加牢靠。

該方法非常簡(jiǎn)單易行。將第一個(gè)螺母擰在螺栓上后，再擰第二個(gè)螺母，使兩個(gè)螺母靠緊并對(duì)齊六方后，將其組焊為一體，如圖5所示。否則，更換第二個(gè)螺母重新進(jìn)行擰試組合。將組焊后的加長(zhǎng)螺母用絲錐過(guò)一遍螺紋即可使用，使用過(guò)程中注意在螺紋部分涂油，以提高其使用壽命。

圖 5

13. 結(jié)語(yǔ)

上述經(jīng)驗(yàn)與竅門在鏜工實(shí)踐過(guò)程中有一定的借鑒作用，能有效提高鏜工的生產(chǎn)效率和鏜削工件的加工質(zhì)量，值得在同行業(yè)中推廣與應(yīng)用。

[1] 吳國(guó)梁. 鏜工實(shí)用技術(shù)手冊(cè)[M].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

[2] 陳宏鈞. 機(jī)械加工技師綜合手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.