加工中心回轉加工臺階孔同軸度超差原因分析及改進

摘 要：隨著四軸加工中心的廣泛運用，一些有著較高同軸度要求的孔及臺階孔能通過第四軸（轉臺）回轉加工一次完成。通過分析找出同軸度超差的常見原因，并提出改進及前提調試時需要注意的地方。

關鍵詞：四軸；臺階孔；同軸度

在現代工業中，軸承的運用非常廣泛，軸承安裝定位孔大多數為成對加工的臺階孔。軸承安裝孔的精度及同軸度越高，高速運轉時噪音越小，震動越小，使用壽命越長。在某些要求高的零件圖紙中，同軸度要求為φ0.02甚至更高。

1 加工方法

傳統觀念中，對于這類零件的加工方法可分為兩種：（1）調頭兩次加工，即先加工一側的臺階孔，再以臺階孔及端面作為定位基準，加工另一頭臺階孔；（2）利用特殊刀具反拉另一側的臺階孔。但這兩種加工工藝都有不足的地方，第一種加工工藝對工裝夾具的要求較高，既要控制定位柱與臺階孔之間的間隙，又要控制工裝定位面與走刀方向上的垂直度。這樣要么縮小第一次加工的臺階孔的公差帶，要么需要制作不同尺寸的工裝夾具，使其最大配合間隙不能大于同軸度要求的尺寸。需要兩次裝夾才能完成，加工效率比較一般。第二種加工方法會受到臺階孔及中間通孔的限制，假設D1為臺階孔通孔，D2為臺階孔，d為刀桿直徑，L為刀尖到刀桿的徑向最大距離，只有當L

2 同軸度超差原因分析

但在實際生產過程中，通過三坐標檢測，我們依然發現其同軸度有超差現象，并且屬于批量超差，通過對加工中心班長對某零件的調試到加工完整的觀察及分析，找到了造成同軸度超差的原因。

2.1 工件回轉軸線與轉臺回轉軸線不重合導致超差

在制作工裝夾具時，可能由于加工誤差，使其裝夾定位后的回轉軸線與轉臺的回轉軸線超出圖紙設計要求，調試人員沒有按照轉臺的回轉中心設定坐標系而是以工裝定位軸線設定了坐標系，這樣由于其回轉中心不重合就會導致同軸度超差，如圖1所示，回轉加工后產生的同軸度誤差值為2倍的L。當工件回轉中心與轉臺回轉中心不重合時，如果以轉臺回轉中心設定坐標系，做出來的工件相對于未加工面尺寸會有偏移現象，但同軸度是好的。調試人員在首檢時發現這一情況后，對4軸回轉加工的認知不夠，認為靠平移坐標系就能同時滿足線性公差及形位公差。這恰恰是同軸度超差造成的原因。

2.2 轉臺回轉精度導致同軸度超差

以臺灣譚興VNRC-210轉臺來說，出廠精度為±4″，反向間隙通過參數補償消除掉了，以最大回轉直徑210mm來算，同軸度最大誤差為0.002mm，也就是說新的轉臺回轉時不會出現大的誤差，隨著加工次數變多，轉臺內蝸輪蝸桿之間會產生間隙，編程時轉臺在A0至A180范圍內轉動，反向間隙無法消除，如果反向間隙過大或加工的零件較長的話，同軸度有可能超出公差范圍。以圖2為例，θ角為沒有消除的反向間隙，L1為A0時加工的軸線，L2為A180時加工的軸線，R為臺階孔頂端至回轉中心之間的距離，根據三角函數計算可得，其軸線偏移的距離D=2*R*sin（θ/2）。

3 改進方法

通過以上分析，通過轉臺加工臺階孔導致同軸度超差絕大多數是由以上兩個原因造成的。針對以上兩個缺陷，制定出如下改進方法：

3.1 制定作業指導書，明確規定轉臺回轉中心坐標不可輕易改動。對現場所有帶轉臺的加工中心，通過尋邊器找到其回轉中心并作備份。這樣實施后，每次調試時Y軸坐標保持不動，只需要找到A0及X軸的坐標，能夠節約調試時間。對調試人員及操作工進行培訓，告訴他們加工原理，今后調試時必須以轉臺的回轉中心展開。

3.2 對工裝夾具進行測量，測定其軸線與定位柱軸線之間的偏差并在上面注明，今后在使用該工裝時，程序中將偏差值計算進去，例如其偏差值為a，則在A0時的坐標為X+a，A180時的坐標為-X-a。

3.3 檢測轉臺的回轉精度，檢測方法為：將一的145mmX145mm的方塊固定在轉臺面上，用千分表拉直一端面，設定為A0，用手輪將A軸旋轉180°，再次用千分表檢測那端面，經CAD作圖可知，當145mm長的端面傾斜0.005mm時，A軸相差0.002°。根據上面的公式D=2*R*sin（θ/2），D=0.004mm，檢測出轉臺的間隙后，有兩種處理辦法，一種是通過機床參數設定，將A軸的間隙再次補償消除；對于某些機床不允許私人修改參數的，那就只能在編程的時候將A軸的間隙也計算在內，通過轉臺多轉一定的角度來消除反向間隙。

4 結束語

通過對以上兩項影響同軸度因素的消除或減小，在加工中心上運用四軸加工臺階孔的同軸度得到了很好的控制，加工效率也比傳統加工工藝有了很大的提高。

隨著高精度機床越來越廣泛的運用，人們通常會用機床精度來保證零件精度，但是再先進的機床也需要人工調試，機床精度也不是一成不變的，提高調試人員理論及工藝水平，對機床按時做好維護保養，是生產效率、產品合格率的保證。

參考文獻

[1] 段良澤.加工中心反鏜臺階孔的工藝實踐[J].紡織機械，2011（4）.

[2]李敬言.用加工中心加工臺階孔的幾種方法[J].機械工程師，2004（12）.

[3]張文俊，劉雪健.基于四軸數控機床的對刀[J].機械制造與研究，2011（5）.

作者簡介：沈健（1986，2-），男，漢族，江蘇常州人，本科學歷，助理工程師，主要研究方向為有色金屬機加工工藝。

摘 要：隨著四軸加工中心的廣泛運用，一些有著較高同軸度要求的孔及臺階孔能通過第四軸（轉臺）回轉加工一次完成。通過分析找出同軸度超差的常見原因，并提出改進及前提調試時需要注意的地方。

關鍵詞：四軸；臺階孔；同軸度

在現代工業中，軸承的運用非常廣泛，軸承安裝定位孔大多數為成對加工的臺階孔。軸承安裝孔的精度及同軸度越高，高速運轉時噪音越小，震動越小，使用壽命越長。在某些要求高的零件圖紙中，同軸度要求為φ0.02甚至更高。

1 加工方法

傳統觀念中，對于這類零件的加工方法可分為兩種：（1）調頭兩次加工，即先加工一側的臺階孔，再以臺階孔及端面作為定位基準，加工另一頭臺階孔；（2）利用特殊刀具反拉另一側的臺階孔。但這兩種加工工藝都有不足的地方，第一種加工工藝對工裝夾具的要求較高，既要控制定位柱與臺階孔之間的間隙，又要控制工裝定位面與走刀方向上的垂直度。這樣要么縮小第一次加工的臺階孔的公差帶，要么需要制作不同尺寸的工裝夾具，使其最大配合間隙不能大于同軸度要求的尺寸。需要兩次裝夾才能完成，加工效率比較一般。第二種加工方法會受到臺階孔及中間通孔的限制，假設D1為臺階孔通孔，D2為臺階孔，d為刀桿直徑，L為刀尖到刀桿的徑向最大距離，只有當L

2 同軸度超差原因分析

但在實際生產過程中，通過三坐標檢測，我們依然發現其同軸度有超差現象，并且屬于批量超差，通過對加工中心班長對某零件的調試到加工完整的觀察及分析，找到了造成同軸度超差的原因。

2.1 工件回轉軸線與轉臺回轉軸線不重合導致超差

在制作工裝夾具時，可能由于加工誤差，使其裝夾定位后的回轉軸線與轉臺的回轉軸線超出圖紙設計要求，調試人員沒有按照轉臺的回轉中心設定坐標系而是以工裝定位軸線設定了坐標系，這樣由于其回轉中心不重合就會導致同軸度超差，如圖1所示，回轉加工后產生的同軸度誤差值為2倍的L。當工件回轉中心與轉臺回轉中心不重合時，如果以轉臺回轉中心設定坐標系，做出來的工件相對于未加工面尺寸會有偏移現象，但同軸度是好的。調試人員在首檢時發現這一情況后，對4軸回轉加工的認知不夠，認為靠平移坐標系就能同時滿足線性公差及形位公差。這恰恰是同軸度超差造成的原因。

2.2 轉臺回轉精度導致同軸度超差

以臺灣譚興VNRC-210轉臺來說，出廠精度為±4″，反向間隙通過參數補償消除掉了，以最大回轉直徑210mm來算，同軸度最大誤差為0.002mm，也就是說新的轉臺回轉時不會出現大的誤差，隨著加工次數變多，轉臺內蝸輪蝸桿之間會產生間隙，編程時轉臺在A0至A180范圍內轉動，反向間隙無法消除，如果反向間隙過大或加工的零件較長的話，同軸度有可能超出公差范圍。以圖2為例，θ角為沒有消除的反向間隙，L1為A0時加工的軸線，L2為A180時加工的軸線，R為臺階孔頂端至回轉中心之間的距離，根據三角函數計算可得，其軸線偏移的距離D=2*R*sin（θ/2）。

3 改進方法

通過以上分析，通過轉臺加工臺階孔導致同軸度超差絕大多數是由以上兩個原因造成的。針對以上兩個缺陷，制定出如下改進方法：

3.1 制定作業指導書，明確規定轉臺回轉中心坐標不可輕易改動。對現場所有帶轉臺的加工中心，通過尋邊器找到其回轉中心并作備份。這樣實施后，每次調試時Y軸坐標保持不動，只需要找到A0及X軸的坐標，能夠節約調試時間。對調試人員及操作工進行培訓，告訴他們加工原理，今后調試時必須以轉臺的回轉中心展開。

3.2 對工裝夾具進行測量，測定其軸線與定位柱軸線之間的偏差并在上面注明，今后在使用該工裝時，程序中將偏差值計算進去，例如其偏差值為a，則在A0時的坐標為X+a，A180時的坐標為-X-a。

3.3 檢測轉臺的回轉精度，檢測方法為：將一的145mmX145mm的方塊固定在轉臺面上，用千分表拉直一端面，設定為A0，用手輪將A軸旋轉180°，再次用千分表檢測那端面，經CAD作圖可知，當145mm長的端面傾斜0.005mm時，A軸相差0.002°。根據上面的公式D=2*R*sin（θ/2），D=0.004mm，檢測出轉臺的間隙后，有兩種處理辦法，一種是通過機床參數設定，將A軸的間隙再次補償消除；對于某些機床不允許私人修改參數的，那就只能在編程的時候將A軸的間隙也計算在內，通過轉臺多轉一定的角度來消除反向間隙。

4 結束語

通過對以上兩項影響同軸度因素的消除或減小，在加工中心上運用四軸加工臺階孔的同軸度得到了很好的控制，加工效率也比傳統加工工藝有了很大的提高。

隨著高精度機床越來越廣泛的運用，人們通常會用機床精度來保證零件精度，但是再先進的機床也需要人工調試，機床精度也不是一成不變的，提高調試人員理論及工藝水平，對機床按時做好維護保養，是生產效率、產品合格率的保證。

參考文獻

[1] 段良澤.加工中心反鏜臺階孔的工藝實踐[J].紡織機械，2011（4）.

[2]李敬言.用加工中心加工臺階孔的幾種方法[J].機械工程師，2004（12）.

[3]張文俊，劉雪健.基于四軸數控機床的對刀[J].機械制造與研究，2011（5）.

作者簡介：沈健（1986，2-），男，漢族，江蘇常州人，本科學歷，助理工程師，主要研究方向為有色金屬機加工工藝。

摘 要：隨著四軸加工中心的廣泛運用，一些有著較高同軸度要求的孔及臺階孔能通過第四軸（轉臺）回轉加工一次完成。通過分析找出同軸度超差的常見原因，并提出改進及前提調試時需要注意的地方。

關鍵詞：四軸；臺階孔；同軸度

在現代工業中，軸承的運用非常廣泛，軸承安裝定位孔大多數為成對加工的臺階孔。軸承安裝孔的精度及同軸度越高，高速運轉時噪音越小，震動越小，使用壽命越長。在某些要求高的零件圖紙中，同軸度要求為φ0.02甚至更高。

1 加工方法

傳統觀念中，對于這類零件的加工方法可分為兩種：（1）調頭兩次加工，即先加工一側的臺階孔，再以臺階孔及端面作為定位基準，加工另一頭臺階孔；（2）利用特殊刀具反拉另一側的臺階孔。但這兩種加工工藝都有不足的地方，第一種加工工藝對工裝夾具的要求較高，既要控制定位柱與臺階孔之間的間隙，又要控制工裝定位面與走刀方向上的垂直度。這樣要么縮小第一次加工的臺階孔的公差帶，要么需要制作不同尺寸的工裝夾具，使其最大配合間隙不能大于同軸度要求的尺寸。需要兩次裝夾才能完成，加工效率比較一般。第二種加工方法會受到臺階孔及中間通孔的限制，假設D1為臺階孔通孔，D2為臺階孔，d為刀桿直徑，L為刀尖到刀桿的徑向最大距離，只有當L

2 同軸度超差原因分析

但在實際生產過程中，通過三坐標檢測，我們依然發現其同軸度有超差現象，并且屬于批量超差，通過對加工中心班長對某零件的調試到加工完整的觀察及分析，找到了造成同軸度超差的原因。

2.1 工件回轉軸線與轉臺回轉軸線不重合導致超差

在制作工裝夾具時，可能由于加工誤差，使其裝夾定位后的回轉軸線與轉臺的回轉軸線超出圖紙設計要求，調試人員沒有按照轉臺的回轉中心設定坐標系而是以工裝定位軸線設定了坐標系，這樣由于其回轉中心不重合就會導致同軸度超差，如圖1所示，回轉加工后產生的同軸度誤差值為2倍的L。當工件回轉中心與轉臺回轉中心不重合時，如果以轉臺回轉中心設定坐標系，做出來的工件相對于未加工面尺寸會有偏移現象，但同軸度是好的。調試人員在首檢時發現這一情況后，對4軸回轉加工的認知不夠，認為靠平移坐標系就能同時滿足線性公差及形位公差。這恰恰是同軸度超差造成的原因。

2.2 轉臺回轉精度導致同軸度超差

以臺灣譚興VNRC-210轉臺來說，出廠精度為±4″，反向間隙通過參數補償消除掉了，以最大回轉直徑210mm來算，同軸度最大誤差為0.002mm，也就是說新的轉臺回轉時不會出現大的誤差，隨著加工次數變多，轉臺內蝸輪蝸桿之間會產生間隙，編程時轉臺在A0至A180范圍內轉動，反向間隙無法消除，如果反向間隙過大或加工的零件較長的話，同軸度有可能超出公差范圍。以圖2為例，θ角為沒有消除的反向間隙，L1為A0時加工的軸線，L2為A180時加工的軸線，R為臺階孔頂端至回轉中心之間的距離，根據三角函數計算可得，其軸線偏移的距離D=2*R*sin（θ/2）。

3 改進方法

通過以上分析，通過轉臺加工臺階孔導致同軸度超差絕大多數是由以上兩個原因造成的。針對以上兩個缺陷，制定出如下改進方法：

3.1 制定作業指導書，明確規定轉臺回轉中心坐標不可輕易改動。對現場所有帶轉臺的加工中心，通過尋邊器找到其回轉中心并作備份。這樣實施后，每次調試時Y軸坐標保持不動，只需要找到A0及X軸的坐標，能夠節約調試時間。對調試人員及操作工進行培訓，告訴他們加工原理，今后調試時必須以轉臺的回轉中心展開。

3.2 對工裝夾具進行測量，測定其軸線與定位柱軸線之間的偏差并在上面注明，今后在使用該工裝時，程序中將偏差值計算進去，例如其偏差值為a，則在A0時的坐標為X+a，A180時的坐標為-X-a。

3.3 檢測轉臺的回轉精度，檢測方法為：將一的145mmX145mm的方塊固定在轉臺面上，用千分表拉直一端面，設定為A0，用手輪將A軸旋轉180°，再次用千分表檢測那端面，經CAD作圖可知，當145mm長的端面傾斜0.005mm時，A軸相差0.002°。根據上面的公式D=2*R*sin（θ/2），D=0.004mm，檢測出轉臺的間隙后，有兩種處理辦法，一種是通過機床參數設定，將A軸的間隙再次補償消除；對于某些機床不允許私人修改參數的，那就只能在編程的時候將A軸的間隙也計算在內，通過轉臺多轉一定的角度來消除反向間隙。

4 結束語

通過對以上兩項影響同軸度因素的消除或減小，在加工中心上運用四軸加工臺階孔的同軸度得到了很好的控制，加工效率也比傳統加工工藝有了很大的提高。

隨著高精度機床越來越廣泛的運用，人們通常會用機床精度來保證零件精度，但是再先進的機床也需要人工調試，機床精度也不是一成不變的，提高調試人員理論及工藝水平，對機床按時做好維護保養，是生產效率、產品合格率的保證。

參考文獻

[1] 段良澤.加工中心反鏜臺階孔的工藝實踐[J].紡織機械，2011（4）.

[2]李敬言.用加工中心加工臺階孔的幾種方法[J].機械工程師，2004（12）.

[3]張文俊，劉雪健.基于四軸數控機床的對刀[J].機械制造與研究，2011（5）.

作者簡介：沈健（1986，2-），男，漢族，江蘇常州人，本科學歷，助理工程師，主要研究方向為有色金屬機加工工藝。