数控铣床加工孔研究

黄结荣

（广西玉林农业学校，广西 玉林 537000）

一般情况下，使用机床对零件进行加工会受到多种因素的影响，包含生产加工工序、切削刀具的形状、刀具行进的走刀路线和切削加工的切削用量等。因为上述因素多数属于人为控制的，所以在实际加工的过程之中就会出现某种程度的误差，这是加工人员的实际经验以及能力的不同造成的。数控加工技术在选择层面也可以灵活调整，能够综合待加工零件的实际情况进行选择。

1 数控加工铣床中孔系零件加工的主要影响因素

1.1 数控机床本身的精度与工艺方法

数控加工机床本身在生产加工的过程中存在精度误差的原因主要是机床本体导轨的误差、加工操作的误差以及夹具的误差等，上述因素将会造成数控加工机床没法实现相应的加工效果。除此以外，在生产加工的实践过程中，数控加工机床可能存在着顺序方面的不同，进而造成相同生产周期内所加工出来的合格零件数量有所差异，同时各类工艺方法之间的成本也各不相同。总而言之，除去数控加工机床自身的精度问题，不同工序之间的安排是否合理、加工方法的选择和零件的特殊要求的配合等多方面的要素都将对数控加工铣床孔系加工的最终效果产生影响[1]。数控机床如图1 所示。

图1 数控机床

1.2 孔系加工制造时刀具的影响

1.2.1 孔系加工内表面的效果影响

孔系加工是零件内表面的一种加工方式，其加工过程所采用的刀具主要为钻头、铰刀等，而此类刀具在长期使用后必然会发生一定程度的磨损，刀具自身的外部形状以及各部位的尺寸在发生磨损之后就会产生显著的改变，这样就会对数控机床孔系结构的生产加工效果产生一定程度的影响。孔加工如图2 所示。

图2 孔加工

1.2.2 孔加工直径的效果影响

在加工孔系过程中其直径的大小通常会有一定的限制和规定，在数控铣床本身支架固定的状态下，刀具的切削速度仅可以保持在特定的数值水平上，不能无限提升速度。而且孔的尺寸越小，代表了孔系结构的制造难度越大，表面精度的要求越高。为提高刀具的切削速度，就必须增加具有针对性的特定装置，这样此类刀具各方面的性能就能符合高速切削加工制造过程的实际需要，保证其加工品质达到设计需要。

1.2.3 孔加工刀具的效果影响

加工刀具的选取实际上存在许多严格的规定和要求。首先，加工刀具需要达到相应的切削速度，进而符合生产周期的需求；其次，加工刀具的主体结构受到孔系结构的直径以及长度尺寸的限制，不是任意尺寸或者型号的加工刀具均能在各类直径孔的加工制造过程中应用。

1.2.4 孔加工精度的效果影响

在孔系结构的加工过程中，受相应机械加工设备的带动，轴向作用的力会使得加工刀具发生歪曲变形以及振动的现象。假如加工刀具自身刚度有所欠缺，将会影响到相关孔系结构的制造精度[2]。

1.2.5 孔加工过程中冷却液的效果影响

孔系结构的加工是处在半封闭的空间中进行的，刀具切下的金属屑排出相对比较困难，同时冷却液也很难进入到实际加工区域，使得加工过程中的散热条件相对比较差，此区域的温度相对比较高，对刀具耐热性能的要求相对比较高。

2 数控铣床孔系结构的加工工艺

常规机床进行孔类结构加工时首先钻中心孔，随后使用铰孔方式将孔的中心进行扩张，然后再进行镗孔，这样可以最大限度地确保孔的精度。此类加工方式的加工效率、操作者的劳动强度以及在加工成本方面均有明显的不足，无法适应数控加工铣床的生产过程。加上钻孔过程中刀具刚性不足，经过长期的使用之后，受扭矩以及轴向应力等的影响，存在孔径尺寸超差、孔壁表面粗糙和孔位发生偏移等加工问题，造成孔系结构的加工品质显著下降[3]。用数控铣床代替铰刀的模式实现孔系结构的加工可以显著提升精度，保证加工品质。

2.1 以铣代钻的方式

在现代生产加工工具高速进步的背景下，钻削加工过程中的问题严重影响了孔系结构的加工效率，为应对钻孔精度的问题，保证孔系结构加工的要求，以铣代钻的方式随之产生。

2.2 螺旋铣孔的方式

螺旋铣孔是自转以及公转2 个运动复合而成的，自转是机床主轴的自转，公转是主轴围绕孔中心的运动，两者实现复合运动，加工刀具的中心轨迹非直线型，其优势如下：（1）铣刀的侧刃没有持续性实施切削加工操作，因此刀刃与工件不是始终接触，切削区域可以获得适当的休息时间，加工过程的温度有所下降。（2）螺旋铣孔过程中使用的刀具直径比孔系结构的孔径小，可以保证只切削金属屑而不伤到孔系结构的表面，并且有利于排出切削过程中产生的残屑。螺旋铣孔过程如图3 所示。

图3 螺旋铣孔过程

3 数控铣床孔系加工的改进措施

3.1 最大限度提升机械加工工艺人员及机械加工操作人员的技能

机械加工相关工程技术人员使用数控铣床进行孔类的加工，若要保证数控加工品的质量，科学合理的工艺选择是非常重要的，然而工艺水平与机械加工工艺人员和机械加工现场操作人员的专业技术水平是分不开的。其中，机械加工工艺规划设计人员不但需要具备过硬的专业水平及职业素养，而且对于机械加工基础知识的重视也是不能忽视的，能够参照各种不同类型的零件对其实施机械加工拆分，从而得到准确的零件加工重要参数信息，进而合理结合工艺路线的选择确保孔系机械加工工艺步骤、机械加工数控铣床刀具及各个关键的机械加工技术环节。与此同时，数控铣床刀具的装夹方法、换刀顺序以及加工精度等关键要素对于加工质量也会产生相应的影响，机械加工相关工程技术人员必须结合此类关键技术因素，将数控加工工序进行归类，精准确定数控铣床刀具的重要参数信息。机械加工相关工程技术人员在完成以上工艺步骤以后，再进行加工程序的编制。机械加工现场操作人员的技术水平除了依靠其自身的实践与研究，还必须由数控加工企业定期对相关数控铣床的操作人员进行培训与教育，实行科学合理的奖惩机制对其进行相关技能的考核。

3.2 对机械零件加工的工艺路线进行升级优化

机械加工相关工程技术人员在零件机械加工的过程中，工艺路线是规划设计初期非常关键的组成部分，工艺路线规划是否科学合理能够直接关系到数控机床的工作频率及机械加工精度等。机械加工相关工程技术人员为了确保数控铣床孔加工的精度，必须大幅提高数控铣床的生产效率以及实现工艺路线的彻底升级与优化，争取在最短的时间内实现工序集中化、最合理的工艺路线以及辅助工时最短的工作目标，进而使数控铣床的工作效率达到最佳。一般情况下，工序集中通常体现在工件装夹的频次上，一次性定位多道加工工序就是最科学合理的技术工艺模式，这样能够最大限度地降低孔与孔之间产生的误差。由孔系机械加工的技术要求来看，机械加工相关工程技术人员必须使用各种不同类型的刀具确保加工精度的提高，加大数控铣床工作台的回旋周期，所以该道工序必须完全依照数控铣床机械加工刀具的类型实施归类及划分，即当同一把刀具完成全部程度的加工以后再进行替换是合理的。对于加工精度要求不高的孔系，机械加工相关工程技术人员可以依照机械加工工艺路线最短的理念设置加工顺序排列。

3.3 对数控铣床的编程进行升级优化

在机械零件加工过程中，其孔特征的加工流程具有非常鲜明的特点，例如：镗孔加工及钻孔加工等步骤在通常状况下都是先由空位平面进行刀具定位，随后进行切削进给动作，最后进行退回等多种机械运动轨迹复合而成的。机械加工相关工程技术人员假如需要针对零件表面多种不同类型的孔进行机械加工，那就需要通过重复进行很多次相同顺序的运动实现。基于数控编程的模式来讲，应用基本数控编程指令不但非常繁琐，而且机械加工的工作效率是非常低的。基于此，机械加工相关工程技术人员必须使用孔加工往复循环的功能进行数控编程工作，该技术能够起到程序简化的作用，进而最大限度地提升机械加工的工作效率。镗孔加工如图4 所示。

图4 镗孔加工

4 结束语

综上所述，机械加工相关工程技术人员使用数控机床进行金属内部孔的加工是现阶段世界各国工业进行零件机械加工非常普遍的技术模式。由于常规金属表面钻孔的模式不具备稳定的效果，机械加工精度很难得到有效保证，机械加工刀具耐用性也无法得到有效保证。通过本文的研究得出改用铣孔方式进行孔加工的技术优势是能够获得更好的轴向稳定性，与此同时，所加工孔的直径也会更小，不再受制于孔径大小的限制，能够实现“一刀多用”的目的，在通常状况下不需要将机械加工刀具频繁更换，从而最大限度地提高机械加工的生产效率。