高精度孔的加工方法

盧國偉 劉鈺 張恒 孫曉飛

【摘要】介紹了常用的零件高精度孔的加工方法、加工特點和局限性，并用典型實例介紹了不同加工方法在現(xiàn)場生產(chǎn)中的加工應(yīng)用。生產(chǎn)中結(jié)合設(shè)備資源和零件的結(jié)構(gòu)特征、尺寸要求，合理選擇加工方法，保證零件的高精度孔尺寸要求。

【關(guān)鍵詞】高精度孔;鉸孔;鏜孔;螺旋銑孔

1 引言

在現(xiàn)代航空工業(yè)零件中，為適應(yīng)零件的高互換性和高精度要求，高精度孔的零件十分普遍。高精度孔的加工精度受工具及機(jī)床自身精度、裝夾定位誤差、被加工材料及加工刀具等多種因素的影響[1]。在生產(chǎn)加工過程中，需要根據(jù)產(chǎn)品要求和實際加工條件，選擇合適的加工方法，最大限度上消除上述各種因素的影響，以保證加工質(zhì)量。

2 正文

常用的精度孔的加工方法有鉸孔、鏜孔、螺旋銑孔，不同的孔加工方法的加工原理和適用場景略有不同。

（1）鉸孔是利用鉸刀對已加工孔進(jìn)行微量去除，提高孔的尺寸精度和減小粗糙度值[2]，孔徑尺寸主要通過刀具進(jìn)行保證，孔位通過夾具上的引導(dǎo)或零件上的底孔保證。圖1是某鈦合金接頭零件，零件上的孔1、孔2、孔3的孔位要求與模擬量協(xié)調(diào)，即與標(biāo)準(zhǔn)工裝協(xié)調(diào)，同時孔1和孔2要求與圖2中所示的零件孔4和孔5的孔位協(xié)調(diào)。因圖1所示零件的協(xié)調(diào)要求和生產(chǎn)設(shè)備限制，該零件只能選用鉸孔方式進(jìn)行加工，且兩項零件在同一套鉆模上裝夾后同時加工完成，孔位通過鉆模與標(biāo)準(zhǔn)工裝協(xié)調(diào)進(jìn)行保證。因為鉸孔無法修正孔的位置度，所以在鉆模上要帶有制孔所需的引導(dǎo)以保證零件的孔位正確，同時所有的加工刀具需要和鉆模進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計，即加工所用的刀具需帶有前引導(dǎo)，在不同生產(chǎn)場景中，有時刀具也需要帶有后引導(dǎo)。加工方法上，對于尺寸較小的孔一般通過鉆孔、鉸孔即可保證尺寸要求，對于尺寸較大的零件，一般通過鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔來保證孔的尺寸要求。

（2）鏜孔是利用鏜刀實現(xiàn)對已加工孔的精加工，通過調(diào)整鏜刀可以調(diào)節(jié)孔加工尺寸[2]，同時因鏜孔過程中鏜刀加工時不與底孔發(fā)生引導(dǎo)關(guān)系，可以實現(xiàn)對已加工孔的位置的修正。如圖3所示的接頭零件，該零件上有兩處高精度孔，孔相對于零件外形輪廓的位置度要求為Φ0.076mm，因該零件的孔位置度是通過三坐標(biāo)測量機(jī)掃描零件的外形輪廓建立基準(zhǔn)后進(jìn)行測量的，無法采用在鉆模上裝夾，再用鉸刀鉸孔的工藝方法進(jìn)行加工。在實際生產(chǎn)中，采用鏜孔的加工方式先進(jìn)行半精加工，然后根據(jù)三坐標(biāo)測量機(jī)測量結(jié)果，以半精加工后的孔為基準(zhǔn)，調(diào)整鏜孔加工時的坐標(biāo)偏置，再進(jìn)行精加工，即可以保證零件的尺寸要求。該零件的加工方法原則上是利用了鏜孔加工方式可以修正零件孔位的特點，但因鏜孔加工中需操作者根據(jù)孔徑尺寸、孔位尺寸調(diào)節(jié)鏜刀，故而對操作者的技能水平要求較高，這也是鏜孔加工方式的局限性所在。

（3）螺旋銑孔是利用銑刀進(jìn)行數(shù)控插補(bǔ)銑削孔，其精度取決于數(shù)控插補(bǔ)精度、機(jī)床的精度、刀具尺寸精度，具有切削力小、刀具磨損小、毛刺少等優(yōu)點，因此得到越來越多的關(guān)注，常被用于代替鉆削加工鈦合金、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等難加工材料，以提高孔加工質(zhì)量和效率[2]。如圖4所示的鈦合金零件，是某部位的重要零件，零件上的9-Φ8H7孔的孔位置度要求為Φ0.1mm，因孔數(shù)目大，孔位置度要求較高，孔位所在面為理論外形面且均為法向孔，針對此零件，鉸孔無法保證位置度，鏜孔需使用專用夾具且加工效率低，故采用螺旋銑孔是一種既可以保證尺寸又可以提高加工效率的工藝方法。實際生產(chǎn)過程中，所使用的加工中心的重復(fù)定位精度為0.003mm，采用特制的4齒的整體硬質(zhì)合金立銑刀進(jìn)行加工，刀具設(shè)置為臺階狀，切削刃直徑Φ6mm，長15mm，夾持柄部直徑Φ12mm，刀具懸伸40mm，因此刀具采用臺階狀，切削刃和刀具整體結(jié)構(gòu)的長徑比都小于5：1，切削加工過程中剛性好，使用該刀具螺旋銑削孔，孔徑和孔位置度均可以得到保證。

3 結(jié)論（結(jié)束語）和建議

鉸孔無法修正零件的位置度，主要通過刀具保證孔徑尺寸，加工后的孔位和夾具上的引導(dǎo)或零件上的底孔一致，對設(shè)備要求低，適用于批量大或有特殊模擬量協(xié)調(diào)要求的零件的加工、尺寸較小的孔的加工;鏜孔加工可以修正零件的位置度，通過調(diào)整鏜刀可以調(diào)節(jié)孔加工尺寸，是目前現(xiàn)場生產(chǎn)中最常見的尺寸較大的高精度孔的加工，對操作者的技能水平要求較高，適用于具有復(fù)雜位置度要求的小批量的高精度孔的加工;螺旋銑孔也可以修正零件的位置度，在重復(fù)定位精度較高的加工中心上利用合適的刀具進(jìn)行螺旋銑孔，可以保證零件的高精度孔要求，且相較于鏜孔加工，效率可大大提升。

4 參考文獻(xiàn)

[1]謝青云.典型的高精度孔加工方法研究[J].機(jī)械工程師.2016（08）：282～283.

[2]彭棟梁，劉桃，周林.高精度孔系螺旋銑削加工技術(shù)研究[J].工藝與檢測.2017（11）：103～106.