高精度孔的加工方法

卢国伟 刘钰 张恒 孙晓飞

【摘要】介绍了常用的零件高精度孔的加工方法、加工特点和局限性，并用典型实例介绍了不同加工方法在现场生产中的加工应用。生产中结合设备资源和零件的结构特征、尺寸要求，合理选择加工方法，保证零件的高精度孔尺寸要求。

【关键词】高精度孔;铰孔;镗孔;螺旋铣孔

1 引言

在现代航空工业零件中，为适应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机床自身精度、装夹定位误差、被加工材料及加工刀具等多种因素的影响[1]。在生产加工过程中，需要根据产品要求和实际加工条件，选择合适的加工方法，最大限度上消除上述各种因素的影响，以保证加工质量。

2 正文

常用的精度孔的加工方法有铰孔、镗孔、螺旋铣孔，不同的孔加工方法的加工原理和适用场景略有不同。

（1）铰孔是利用铰刀对已加工孔进行微量去除，提高孔的尺寸精度和减小粗糙度值[2]，孔径尺寸主要通过刀具进行保证，孔位通过夹具上的引导或零件上的底孔保证。图1是某钛合金接头零件，零件上的孔1、孔2、孔3的孔位要求与模拟量协调，即与标准工装协调，同时孔1和孔2要求与图2中所示的零件孔4和孔5的孔位协调。因图1所示零件的协调要求和生产设备限制，该零件只能选用铰孔方式进行加工，且两项零件在同一套钻模上装夹后同时加工完成，孔位通过钻模与标准工装协调进行保证。因为铰孔无法修正孔的位置度，所以在钻模上要带有制孔所需的引导以保证零件的孔位正确，同时所有的加工刀具需要和钻模进行协调设计，即加工所用的刀具需带有前引导，在不同生产场景中，有时刀具也需要带有后引导。加工方法上，对于尺寸较小的孔一般通过钻孔、铰孔即可保证尺寸要求，对于尺寸较大的零件，一般通过钻孔、扩孔、铰孔来保证孔的尺寸要求。

（2）镗孔是利用镗刀实现对已加工孔的精加工，通过调整镗刀可以调节孔加工尺寸[2]，同时因镗孔过程中镗刀加工时不与底孔发生引导关系，可以实现对已加工孔的位置的修正。如图3所示的接头零件，该零件上有两处高精度孔，孔相对于零件外形轮廓的位置度要求为Φ0.076mm，因该零件的孔位置度是通过三坐标测量机扫描零件的外形轮廓建立基准后进行测量的，无法采用在钻模上装夹，再用铰刀铰孔的工艺方法进行加工。在实际生产中，采用镗孔的加工方式先进行半精加工，然后根据三坐标测量机测量结果，以半精加工后的孔为基准，调整镗孔加工时的坐标偏置，再进行精加工，即可以保证零件的尺寸要求。该零件的加工方法原则上是利用了镗孔加工方式可以修正零件孔位的特点，但因镗孔加工中需操作者根据孔径尺寸、孔位尺寸调节镗刀，故而对操作者的技能水平要求较高，这也是镗孔加工方式的局限性所在。

（3）螺旋铣孔是利用铣刀进行数控插补铣削孔，其精度取决于数控插补精度、机床的精度、刀具尺寸精度，具有切削力小、刀具磨损小、毛刺少等优点，因此得到越来越多的关注，常被用于代替钻削加工钛合金、碳纤维增强复合材料等难加工材料，以提高孔加工质量和效率[2]。如图4所示的钛合金零件，是某部位的重要零件，零件上的9-Φ8H7孔的孔位置度要求为Φ0.1mm，因孔数目大，孔位置度要求较高，孔位所在面为理论外形面且均为法向孔，针对此零件，铰孔无法保证位置度，镗孔需使用专用夹具且加工效率低，故采用螺旋铣孔是一种既可以保证尺寸又可以提高加工效率的工艺方法。实际生产过程中，所使用的加工中心的重复定位精度为0.003mm，采用特制的4齿的整体硬质合金立铣刀进行加工，刀具设置为台阶状，切削刃直径Φ6mm，长15mm，夹持柄部直径Φ12mm，刀具悬伸40mm，因此刀具采用台阶状，切削刃和刀具整体结构的长径比都小于5：1，切削加工过程中刚性好，使用该刀具螺旋铣削孔，孔径和孔位置度均可以得到保证。

3 结论（结束语）和建议

铰孔无法修正零件的位置度，主要通过刀具保证孔径尺寸，加工后的孔位和夹具上的引导或零件上的底孔一致，对设备要求低，适用于批量大或有特殊模拟量协调要求的零件的加工、尺寸较小的孔的加工;镗孔加工可以修正零件的位置度，通过调整镗刀可以调节孔加工尺寸，是目前现场生产中最常见的尺寸较大的高精度孔的加工，对操作者的技能水平要求较高，适用于具有复杂位置度要求的小批量的高精度孔的加工;螺旋铣孔也可以修正零件的位置度，在重复定位精度较高的加工中心上利用合适的刀具进行螺旋铣孔，可以保证零件的高精度孔要求，且相较于镗孔加工，效率可大大提升。

4 参考文献

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

[2]彭栋梁，刘桃，周林.高精度孔系螺旋铣削加工技术研究[J].工艺与检测.2017（11）：103～106.