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序言高精密深盲孔的加工一直是機加行業(yè)的技術(shù)難題，本文以某深盲孔零件為研究對象，通過工藝試驗，為深盲孔加工提供一種新方法，并進行加工應(yīng)用。2

產(chǎn)品特性及加工難點本文介紹的精密深盲孔軸承座為某型號長壽命電動機內(nèi)重要部件，主要作用是固定內(nèi)部零件。電機芯軸轉(zhuǎn)速極高，對軸承座的內(nèi)孔尺寸、幾何公差加工要求較高，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1

深盲孔軸承座結(jié)構(gòu)該軸承座材料為9Cr18Mo，熱處理硬度48～53HRC，為型腔結(jié)構(gòu)，形狀規(guī)則，壁薄，端面為基準面。其加工精度和表面質(zhì)量要求高，難點在于內(nèi)孔的加工，要求端面與內(nèi)孔垂直度≤0.002mm，內(nèi)孔圓度≤0.002mm，內(nèi)孔直線度≤0.002mm。盲孔深70mm，退刀槽寬2.6mm。3

加工工藝及存在問題內(nèi)孔磨削加工原工藝：以外徑為定位支撐，采用電磁無心卡裝夾工件→粗磨內(nèi)孔→靠底面精磨內(nèi)孔→靠底面研磨內(nèi)孔。該工藝加工內(nèi)孔無法通過常規(guī)設(shè)備一次加工合格，只能通過后期研磨保證內(nèi)孔精度要求。存在加工問題如下。1）深盲孔磨削時內(nèi)孔精度檢測難度大，檢測頻繁。采用常規(guī)模擬量規(guī)無法對盲孔進行測量；三坐標儀需采用加長測頭離線檢測，檢測效率低；由于內(nèi)孔精度高，檢測時受溫度影響較大，不適合工序間的檢測。2）孔深度大，磨削時易產(chǎn)生錐度、尺寸超差。盲孔較深，采用內(nèi)圓磨床加工內(nèi)孔，砂輪軸向移動時易形成砂輪前端比后端損耗大，砂輪接桿受徑向切削力彎曲變形等因素影響，使內(nèi)孔產(chǎn)生錐度，錐度≥0.01，導(dǎo)致尺寸精度、幾何公差無法滿足要求。3）內(nèi)孔精度靠手工研磨保證，產(chǎn)品一致性差，易出現(xiàn)劃傷現(xiàn)象。采用研磨棒對內(nèi)孔研磨，留研磨量0.02mm；研磨時易出現(xiàn)喇叭口，內(nèi)孔直線度要求0.002mm，研磨難度較高，需反復(fù)研磨、檢測；單件研磨時間約2h，研磨成品需恒溫4h檢測，效率較低且極易出現(xiàn)研磨劃傷現(xiàn)象。4

工藝改進為解決根據(jù)原工藝進行內(nèi)孔加工時存在的問題，需對該軸承座的內(nèi)孔加工工藝進行優(yōu)化調(diào)整。4.1設(shè)備選擇為滿足根據(jù)軸承座設(shè)計要求中內(nèi)孔表面粗糙度及幾何公差的精度要求，擬采用高速（最高轉(zhuǎn)速20000r/min）五軸加工中心進行加工。固定工件后在線測量找正，并調(diào)整內(nèi)孔軸線與端面垂直。采用厚度＜2.6mm的CBN砂輪，將砂輪接桿安裝在刀座上，進行圓柱面磨削加工。在線測量和智能修正技術(shù)可自動探測加工基準面，并動態(tài)重建加工坐標系，消除由基準傳遞引起的誤差，自動檢測加工余量，減少夾具使用數(shù)量，縮短生產(chǎn)周期，降低制造成本。4.2加工原理通過編制加工程序，調(diào)用在線檢測宏程序，加工流程如圖2所示。將感應(yīng)探頭安裝在刀座上，運行在線檢測宏程序，移動感應(yīng)探頭，當探頭與工件接觸時，自動記錄探頭的坐標值，通過多點接觸重建工件的檢測輪廓，將數(shù)據(jù)提取到加工程序中進行自動補償修正，在線檢測如圖3所示。

圖2在線檢測控制流程

圖3在線檢測同理，自動找正水平面方法為：根據(jù)三點定面原理，通過提取探頭與平面接觸點的坐標值，驅(qū)動各軸轉(zhuǎn)動，使三點Z軸坐標相同，保證測量平面與刀具主軸垂直。加工時首先通過標定檢測，確定實際尺寸偏差，修正在線檢測數(shù)據(jù)，為下一工序中吃刀量的設(shè)置提供準確數(shù)據(jù)。過程中通過宏程序自動實現(xiàn)測量補償加工，無需人工干預(yù)，實現(xiàn)產(chǎn)品一次裝夾，合格下機。4.3裝夾方式若采用常規(guī)裝夾方式，裝夾力對內(nèi)孔加工影響較大。考慮到工件尺寸精度和幾何公差要求，根據(jù)外圈結(jié)構(gòu)，擬采用臺階固定的方式裝夾工件，裝夾方式如圖4所示，此種方式可避免零件因裝夾變形導(dǎo)致加工超差。

圖4裝夾方式4.4工藝過程優(yōu)化后加工工藝：以外徑為定位支撐，粗磨內(nèi)孔→靠底面精磨內(nèi)孔→靠底面以臺階固定裝夾工件→粗修內(nèi)孔→精修內(nèi)孔。精磨內(nèi)孔工序采用內(nèi)圓磨床，留修磨量0.03mm，控制錐度≤0.01。修磨內(nèi)孔采用五軸加工中心，依靠機床在線檢測進行自動調(diào)整，使基準面處于水平位置，砂輪軸在小范圍內(nèi)振蕩往復(fù)磨削，提高表面粗糙度。由于精磨內(nèi)孔時錐度較大，為避免修磨時砂輪前端損耗過大，修磨時分粗修和精修加工。粗修時使用粒度較小的砂輪，增大進給量，提高切削效率，降低內(nèi)孔錐度；精修時使用粒度較大的砂輪，保證內(nèi)孔尺寸精度、表面粗糙度，并進一步降低錐度。加工過程如圖5所示，采用厚度為2mm的CBN砂輪，磨頭高速旋轉(zhuǎn)時，上下運動一個行程（砂輪完全移開加工面），主軸繞工件軸線偏轉(zhuǎn)一定角度，擬合成一個正圓軌跡。

圖5加工過程示意加工過程中結(jié)合在線測量技術(shù)監(jiān)控加工余量，對磨削工藝參數(shù)進行設(shè)置。粗、精修磨加工參數(shù)見表1。表1

粗、精修磨加工參數(shù)根據(jù)機床加工能力，3遍粗修+1遍在線檢測，以及1遍精修+1遍在線檢測，理論修磨時間為95min左右，遠小于研磨0.02mm余量和恒溫檢測所用時間。5

效果對比原工藝與新工藝的加工效果如圖6、圖7所示。圖6a為原工藝加工內(nèi)孔表面情況，內(nèi)孔有軸向和周向研磨痕跡，在40倍放大鏡下可見加工紋路較細（見圖6b），方向不規(guī)則；圖7a為新工藝加工內(nèi)孔表面情況，加工痕跡為沿軸向的斑紋，紋路較明顯（見圖7b），表面一致性較好。a）內(nèi)孔表面情況

b）加工紋路圖6原工藝加工效果

a）內(nèi)孔表面情況

b）加工紋路圖7新工藝加工效果內(nèi)孔不同深度處直徑檢測數(shù)據(jù)見表2。由表2可知：在線檢測和三坐標檢測數(shù)據(jù)均符合設(shè)計要求，在線檢測與三坐標檢測圓柱度偏差0.0002mm。在恒溫間加工、檢測時，在機對零件尺寸和圓柱度的檢測數(shù)據(jù)可作為評價依據(jù)。表2

內(nèi)孔直徑檢測數(shù)據(jù)

（單位：mm）粗糙度檢測數(shù)據(jù)見表3。由表3可知：原工藝采用研磨方法，內(nèi)孔表面粗糙度優(yōu)于新工藝，兩種工藝加工的表面質(zhì)量均滿足設(shè)計要求。表3

內(nèi)孔表面粗糙度檢測數(shù)據(jù)

（單位：μm）綜上所述，新加工工藝在尺寸精度、幾何公差和表面質(zhì)量方面均滿足設(shè)計要求；加工效率高；對尺寸精度、幾何公差和表面質(zhì)量可實現(xiàn)嚴格控制，降低人為因素對內(nèi)孔質(zhì)量一致性的影響，可靠性高；可實現(xiàn)內(nèi)孔精加工一次裝夾、自動檢測、合格下機的自動化加工。6

結(jié)束語本文通過分析精密深盲孔軸承座內(nèi)孔原工藝存在的問題，提出了工藝改進方法，通過工藝試驗及對比分析得出以下結(jié)論。1）新工藝可實