坐标镗床在模具加工中的应用
【摘要】坐标镗床在模具加工中主要用来加工孔间距精度要求高的模板类零件，如上、下模座的导柱导套孔等，也可加工复杂的型腔尺寸和角度，在多孔冲模、级进模及塑料成形模的制造中，坐标镗削得到了相当广泛的应用。本文从坐标镗床简介、坐标镗削的加工、坐标镗削的质量分析等方面探讨坐标镗床在模具加工上的应用。
【关键词】坐标镗床；镗削加工
机械加工是模具加工中传统的加工方法，直至今天机械加工在模具加工中仍有特殊的地位。在模具零件的加工中，除常用的车削、铣削、磨削之外，镗削加工也是常会用到的加工方法之一。
镗削的加工范围很广，根据工件的尺寸、形状、技术要求及生产批量的不同，镗削加工可在车床、铣床、镗床等机床上进行。在镗床上镗孔时，所用镗床主要为普通镗床和坐标镗床。
普通镗削主要适用于对孔径的精度和孔间距精度要求较低的孔的加工。
坐标镗削加工是在坐标镗床上，对高精度的孔径、孔系零件的加工。孔径加工精度可达IT6～IT5，孔距精度可达0.005～0 01mm，表面粗糙度Ra可达0.63—1.25μm，Ra甚至可达0.4μm。
1．坐标镗床简介
坐标镗床是利用精密的坐标测量装置来确定工作台、主轴的位移距离，以实现工件和刀具的精确定位。工作台和主轴的位移在毫米以上的值由粗读数标尺读出，通过带校正尺的精密丝杠坐标测量装置来控制；毫米以下的读数通过精密刻度尺一光屏读数器坐标测量装置在光屏读数头上读出，或利用光栅一数字显示器坐标测量装置来控制精密位移。
坐标镗床的孔加工坐标定位精度可达0.004～0.01mm，加工面的表面粗糙度值小于Ra0.8μm。坐标镗削不但加工精度高，而且节约了大量的辅助时间，因而具有显著的经济效益。坐标镗床按照布置形式不同，分为立式单柱、立式双柱和卧式等主要类型。
图1.1立式双柱坐标镗床
1一工作台；2一横粱；3、6一立柱；4一顶粱；5一主轴箱；7主轴：8一床身
图1.1所示为立式双柱坐标镗床的外形图。加工中的坐标变化通过主轴箱沿横梁导轨移动和工作台沿床身导轨移动来完成。该机床的主轴箱悬伸距离较小，且装在龙门框架上，因而具有很好的刚性，同时机床的床身与工作台较大且安装简单，因而可承受的载荷也很大。
立式双柱镗床主要适用于凹模、钻模板、样板等零件上孔的加工。
2．坐标镗削加工
(1)加工准备
1)对工件预加工，获得符合要求的工艺基准及精度和表面粗糙度；
2)更换零件图上原有的尺寸标注形式，为坐标标注形式；
3)机床与工件需在恒温、恒湿的条件下保持较长时间。
(2)工件装夹工件装夹的方法有：
I)利用千分表或千分表中心校准器 如图1.2所示，把工件正确安装在工作台上，使互相垂直的两个基准面分别平行于工作台的纵向和横向，然后将专用工具压在工件基准面上，用装在主轴上的千分表测量专用工具内槽两侧面，移动工作台使两侧面的千分表读数相同，此时主轴中心已对准基准面。
图1.2用千分表中心校准器找正
2)利用定位角铁和光学中心测定器 如图1.3所示。利用定位角铁1和光学中心测定器2，使工件4的基面对准主轴的中心，根据孔的纵横坐标尺寸来移动工作台到加工位置。
图1. 3用定位角铁和光学中心测定器找正
1一定位角铁；2一光学中心测定器；3一目镜；4一工件
(3)加工坐标镗削加工一般过程为：
1)利用机床主轴内安装的弹簧样冲器，按装夹中找正的坐标位置，通过工作台的移动，依次打出样冲孔。
2)用中心钴按样冲点钻中心孔。
3)坐标镗削加工。一般来说，直径大于20mm的孔应先在其他机床上钻预孔；直径小于20mm的孔可在坐标镗床上直接加工。
在坐标镗床上，还可进行钻孔和铰孔加工。加工前，先将钻头或铰刀固定在钻夹头上，再将钻夹头固定在坐标镗床的主轴锥孔内，即可进行相应的加工。在采用钻、镗加工方法加工孔时，钻孔后，应选用刚性好及刃口锋利的镗刀，以较小的进给量作多次加工以达到精度要求。
3．坐标镗削的质量分析
(1)减少工艺系统热变形引起的加工误差
1)恒温工作环境 坐标镗床的工作控制在20±1℃内的恒温环境。
2)被加工工件与机床无温差 在加工前将被加工工件预先放置在恒温室内8h以上。
3)保持机床的热平衡 机床工作前以及在不切削的间断时间里让机床进行空运转，时刻保持机床的热平衡。
4)工序分开 粗加工、半精加工、精加工工序严格分开，每一工序之间的时间间隔不小于8h。
5)严格控制切削用量 切削深度一般不超过0.5～1mm，进给量不超过0.05～0.07mm/r。
6)机床周围不允许人群围观，机床照明布置应合理，以免影响机床的环境温度。
(2)控制精密平面的铣削加工精度
1)较小的铣削余量 一般为1～3mm。
2)保持铣刀锋利、装夹牢靠 刀轴和镗床主轴锥孔配合面的接触面积应不小于80%。
3)减少系统传动链误差 主轴套、主轴箱必须锁紧，不允许其在铣削过程中产生微量的位移。
4)工件装夹要合理 以免引起较大的装夹变形。
5)用精密丝杠作定位测量系统的坐标镗床，不宜用来进行铣削加工，以避免丝杠产生过快的不均匀磨损。
(3)控制孔距精度的主要方法
1)减少定位 合理选择定位方法，提高工件定位基准面和夹具定位元件的精度。
2)防止修正板磨损或移位 对修正板重新进行修正，并加定位销不使其移位。
3)避免机床光学系统的放大倍数误差的影响 重新调整光学定位系统的前、后物镜组焦距，调整放大倍数。
4)检查控制导轨直线度误差 修正机床的几何精度，校正导轨直线度。
5)提高机床刚性 工件尽可能放在工作台中间，刀杆、主轴不宜伸出过长，合理选择切削用量。
坐标镗床除主要用以镗削高精度孔和有精确坐标精度的孔。还可进行高精度的铣削加工；在精密模具上划线和刻线以及对精密模具进行测量等工作。
在模具机械加工中人们常常首先选择车削、铣削、磨削等常用手段，而坐标镗削加工由于其设备投入大等原因，容易使大家忽视其在机械加工中的实际地位，本文希望能起到一个抛砖引玉的目的，在尺寸较大、精度较高的模具加工场合或是多种表面需要同时加工的场合能够正确选用镗削加工。
参考文献：
[1]模具设计与制造 张荣清主编. —2版.—北京：高等教育出版社.2008.3
[2]机械加工方法与设备 牛荣华主编.—北京：人民邮电出版社.2009.4
