一种控制两孔同轴的工艺方法

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在我单位生产中遇到一个关键零件如图1所示，该零件圆度、尺寸精度及粗糙度要求较高，特别是两孔同轴度要求≤f0.01，更增加加工难度。而我单位设备比较简陋，无高精度孔加工设备，只能在C630车床上想办法，在这过程中走了相当长的弯路，最终找到一种简易、切实可行的方法，满足了零件设计要求。

　　一、浮动镗刀加工

1．将零件固定在拖板上，主轴夹紧刀杆先粗镗f48内孔，因为两孔跨距较大且孔径较小，宜采用调头18Mm镗削，加工工艺方法如下：①先加工基准面M与两孔的中心连线平行，在镗削前找正工艺基准M与大拖板平行，平行度≤0.01mm/m，镗削D1孔；②D1孔镗削完毕后调头，同样找正工艺基准M，平行度≤0.01mm/m，然后移动中拖板找正D1内孔，跳动不大于0.005，镗削D2孔，以上两孔均留加工余量ap=0.03～0.06mm。

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2． 浮动镗刀精镗（图2所示），由于它能自动补偿由刀具安装误差、机床主轴偏差而造成的加工误差，因此能达到尺寸精度及粗糙度要求，但它无法纠正孔的直线度误差及位置误差。由于零件孔较长、零件材料为灰铸铁，材质不均，并且两孔中间断开，检测两孔的同轴度公差很不稳定，零件的合格率一直很低，同轴度一般在f0.02～f0.10之间，不能满足图纸要求。

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图1 零件图

1 浮动镗刀加工

1) 将零件固定在拖板上，主轴夹紧刀杆先粗镗f48内孔，因为两孔跨距较大且孔径较小，宜采用调头18Mm镗削，加工工艺方法如下：①先加工基准面M与两孔的中心连线平行，在镗削前找正工艺基准M与大拖板平行，平行度≤0.01mm/m，镗削D₁孔；②D₁孔镗削完毕后调头，同样找正工艺基准M，平行度≤0.01mm/m，然后移动中拖板找正D₁内孔，跳动不大于0.005，镗削D₂孔，以上两孔均留加工余量a_p=0.03～0.06mm。

2) 浮动镗刀精镗(图2所示)，由于它能自动补偿由刀具安装误差、机床主轴偏差而造成的加工误差，因此能达到尺寸精度及粗糙度要求，但它无法纠正孔的直线度误差及位置误差。由于零件孔较长、零件材料为灰铸铁，材质不均，并且两孔中间断开，检测两孔的同轴度公差很不稳定，零件的合格率一直很低，同轴度一般在f0.02～f0.10之间，不能满足图纸要求。

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图2 浮动镗刀加工法

2 脉冲研磨

按图3所示自制一套研磨工具，仍然在C630车床上加工，主轴夹紧工件旋转，研磨工具固定在拖板上，电机通过偏心轮5带动研磨滑轴3作脉冲运动，该方法较好地保证了孔的尺寸精度及粗糙度，但因两孔中间断开，研磨头无法连续工作，仍然无法纠正镗孔时产生的两孔同轴度的偏差，我们曾考虑将两断孔整体铸造，一体研磨，加工后将中间多余部分去掉，但这很容易产生新的应力变形，使同轴度发生变化。

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1.研磨头 2.万向节 3.滑轴 4.联接杆 5.偏心轮 6.轴、轴套
图3 脉冲研磨法

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3 轴套调节法

1) 零件左孔仍然按上述研磨法加工，以达到较高的尺寸精度及粗糙度要求，零件右孔按图4所示镶一壁厚为5mm 轴套(见图5，因零件尺寸所限无法增加轴套壁厚)，该轴套经过磨削，尺寸精度、形状精度及粗糙度满足要求，轴套与零件之间留0.1～0.5mm间隙，轴套上下前后采用8只螺栓调节，通过螺栓调整两孔的同轴度，此方法非常烦琐效率低，因为仅8个支点支撑，轴套很容易因螺栓上的作用力产生微变形，产生圆度误差，而且调完之后同轴度易改变。

图4 轴套螺栓调节法

图5 轴套图

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2) 在这之后我们采取了一种新的方法，去掉螺栓，将轴套(图5)与零件的间隙增加到0.4～0.5mm，在轴套与零件之间填充509强力胶与铸铁末的混合物，该胶属双组份混合固化胶，不会因挥发而产生间隙，该胶耐水、耐油、耐晒、耐酸碱及具备防腐功能，并能耐低温-60℃，耐高温90～140℃，粘结强度：铜钢材类平粘14～26MPa，铜钢类套管接16～32MPa。将混合物从螺纹孔注射进去，均匀地分布在轴套四周。常温下2～6h固化，此方法的优缺点如下：

适用于同轴度要求高的零件加工；
用于同轴孔系中跨距较大的孔；
适用于中、小批量零件加工；
可以极大地消除机床系统误差；
辅助时间较长，不适用大批量加工。

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图6 轴套填胶法

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3) 同轴度误差分析设计芯轴时，严格控制其轴线直线度误差<0.005，保证芯轴外圆尺寸公差、圆度、粗糙度要求高于零件内孔精度要求，芯轴与D1和D2孔的配合无间隙或间隙很小。该方法消除了零件重复定位误差，减少了机床丝杆间隙、刀具刚度等引起的误差，能够很好地保证左右两孔的同轴度。

4 结束语

此方法的关键在于芯轴与左孔及轴套的配合间隙，以及芯轴本身的精度，相比而言控制这些精度较容易，实践证明这种方法简单、稳定、成品率高。只要严格控制好配合间隙及芯轴的精度，成功率接近100%。该方法较好地解决了在简陋设备条件下保证两孔同轴的加工问题。