坐标镗床加工
出处：按学科分类—工业技术 江苏科学技术出版社《模具工实用技术手册第2版》第700页（5545字）
坐标镗床是利用坐标法原理工作的高精度机床，机床的种类及规格较多，用于孔及孔系的精密加工。坐标镗床设有误差补偿功能的精密丝杠，游标精密直尺、光学读数装置等工具用于控制工作台精密移动，其精度可达0．005mm。机床还设有精密回转工作台可加工沿圆周分布的孔系，读数精度可达1″。另外还设有千分表中心校准器、光学中心测定器、标准校正棒、端面定位工具等附件供找正工件用；弹簧样冲、精密夹头、镗杆及万能镗排等工具可供装夹刀具用。
(一)镗床
1．坐标镗床的主要技术规格(表5．5－1)
表5．5－1 坐标镗床的主要技术规格
2．坐标镗床的读数方法
光学坐标镗床的读数分为粗读和精读两部分。粗读是利用机床上的精密刻线尺来读数，如T4145单柱坐标镗床，纵向精密刻线尺工作长度为600mm，装在工作台下的槽内；横向精密刻线尺工作长度为400mm，固定在床身上。精读数就是读取小数点以后的数值，由光屏读数头读取，它是利用光学系统成像原理把工作台位移的读数放大，因而可以读到微米级。T4145单柱坐标镗床物镜放大倍率为40倍，即精密刻线尺的线间距离1mm，经物镜放大40倍后成像光屏为40mm。当粗读刻线尺的读数为任何一个整数时，刻线的投影恰好在零双线和10双线中间。例如，要求移动纵向坐标距离58．424mm，其步骤列于表5．5－2。
表5．5－2 坐标位置移动步骤
3．坐标尺寸的控制方法
同时加工几个孔时，其后一孔的坐标移动与定位可用以下两种方法。
一种方法是以原基准为基准，如图5．5－1所示，调整好尺寸58．424加工A孔后，加工B孔时仍以原基准为基准，此时的定位步骤如下：
图5．5－1 以原基准为基准加工各孔
①粗读刻线尺的位置保持不动。
②转动刻度盘，使刻度盘上的“43”刻线对准固定刻线。
③移动工作台至粗读刻线尺147处，当刻线像落在光屏的第“6”对双刻线中央时，则工作台已调整到所需位置。
另一种方法是以前孔为基准，如图5．5－2所示，以A孔为基准加工B孔时，其定位步骤如下：
图5．5－2 以前孔为基准加工后一孔
①调零：将刻度盘对准零位，使精密刻线尺的两根刻线像调整到光屏读数头的“0”及“10”的双线中间，将指针刻线对准粗读刻线尺的某一数值(在此调整到靠近58的“60”刻度上)。
②调整微读数：使刻度盘上的“19”刻线对准固定刻线。
③对线：移动工作台89mm至粗读刻线尺149处(60+89)，并使刻线像落在光屏的第“2”对双刻线中央。此时工作台已调整到所需位置，其总移动量为89．219mm。
(二)坐标镗床的主要附件
1．万能转台
在坐标镗床上使用万能转台可以扩大机床的用途，可用来加工和检验互相垂直的孔、径向分布的孔、斜孔以及倾斜面上的孔。
图5．5－3所示为T4145坐标镗床用的万能转台。它除了能绕主分度回转轴做任意角度转动外，还能绕辅助回转轴做0°～90°的倾斜转动，以组成任意空间角度。主回转运动由手轮2带动蜗轮副实现，当要求快速转动时，可松开手柄2转动偏心套，使蜗轮副脱开。转角的角度可以在刻度盘上读取。在转台下面装有修正圈，通过杠杆带动游标盘1，用以修正蜗轮副的分度积累误差。通过手轮1带动蜗轮副获得转台的倾斜回转运动，转动角度可用刻度盘和游标盘2控制。当要求较高回转精度时(30″以下)，可利用正弦轴与一定尺寸的块规来控制。锁紧手柄1可固定分度回转轴，锁紧手柄3可固定倾斜回转轴。
图5．5－3 T4145坐标镗床用万能转台
2．镗排
图5．5－4所示为T4145坐标镗床用镗排之一，镗排锥柄装在镗床主轴锥孔内，镗刀插入下滑块孔内，用螺钉紧固。进刀的调整可旋转刻度盘使下滑块移动。此镗排用于镗孔。
图5．5－4 镗排
还有一种万能镗排，除镗孔外，可实现平面与锥孔的镗削。镗平面时，主轴轴向固定，镗刀径向可做自动进给。镗锥孔时，在径向进给的同时，主轴做轴向进给，锥孔的斜度取决于径向和轴向进给量。
(三)镗刀
1．整体镗刀
镗直径较小的孔时往往用整体镗刀。整体镗刀见表5．5－3、表5．5－4。
表5．5－3 整体镗刀 (mm)
表5．5－4 整体镗刀 (mm)
2．装配式镗刀
镗直径较大的孔时用装配式镗刀(表5．5－5)。镗刀头安装在镗刀杆的孔内，用螺钉紧固。
表5．5－5 装配式镗刀
(四)切削条件
坐标镗床加工各种材料的切削条件参考表5．5－6。
表5．5－6 坐标镗床加工切削条件
(五)孔系加工
1．平面镗孔计算(表5．5－7)
表5．5－7 平面镗孔计算示例
2．斜面镗孔计算
在斜面上镗孔时需用万能转台，由于各种万能转台的结构不同而计算方法也有差别。图5．5－3所示T4145坐标镗床用万能转台辅助回转轴中心与主回转轴中心垂直重合。而T4163坐标镗床用万能转台的辅助回转轴中心偏离主回转轴中心，偏离距离A及辅助回转轴中心离转台台面之间距离皆为已知。
表5．5－8为用T4145坐标镗床的万能转台进行斜面镗孔的计算示例。
表5．5－8 斜面镗孔计算示例
表5．5－9为用T4163坐标镗床的万能转台进行斜面镗孔的计算示例。
表5．5－9 斜面镗孔计算示例
表5．5－10为利用工件上的工艺孔定位进行斜面镗孔的计算示例。
表5．5－10 利用工艺孔定位镗斜孔
3．球面镗斜孔计算
用T4145型坐标镗床万能转台进行球面上镗斜孔的计算，见表5．5－11。
表5．5－11 球面上镗斜孔的计算示例
(六)小孔加工
模具零件中常有各种尺寸的小孔，镗削较困难，这时可用精孔钻加工(表5．5－12)。
表5．5－12 精孔钻加工小孔
注意事项：
①钻头尺寸必须在加工孔径的公差范围之内。
②刃磨时刃口角度对称。钻头装夹正确，采用适当的润滑油。
③钻孔前选用小于孔径的中心钻定中心，并钻入一定深度，然后再用钻头加工小孔。孔径较大而深度较浅时，可一次加工，反之则需分几次钻孔。
(七)镗淬硬工件
1．镗孔刀具
由于工件硬度高、切削力大，需将刀杆尽量做得短一些，刀杆材料用40Cr，淬硬到43HRC～48HRC，以提高刀杆的刚性。刀片材料采用硬质合金。
前角与后角应小些，以提高刀头强度。硬质合金刀刃上磨出宽度约0．3mm的负倒棱(约－10°)，以提高刀刃的强度。
2．切削用量(表5．5－13)
表5．5－13 切削用量
注：当被加工材料硬度较均匀时，可上下行程都吃刀。当被加工材料硬度不均匀时只宜在下行程时吃刀，同时要改变走刀量。在加工较软部位时，需提高走刀量1倍左右，采取此措施可减小孔的形状误差。
(八)坐标镗床的其他应用
1．划线及冲中心眼
将需要精密划线的工件安装在万能转台上，中心冲子安装在坐标镗床的主轴孔内。中心冲子结构见图5．5－5，由弹簧使顶尖给予工件一定的压力进行划线，划圆弧线时，必须使圆弧中心与万能转台中心一致，转动万能转台，可划圆弧线，若圆弧较多时，由于调整中心较麻烦，次要的圆弧可用手工连接。
图5．5－5 中心冲子
冲中心眼时转动手轮，使手轮上的斜面将柱销向上推，使顶尖提升并压缩弹簧，当柱销达到斜面最后位置而继续转动手轮时，弹簧将顶尖下弹打出中心眼。
2．用于测量
利用机床的坐标精度和万能转台，对已加工零件的孔进行测量，例如测量热处理后的孔距变形情况等。
3．用于铣削
在坐标镗床上安装立铣刀还可对工件进行铣削。
(九)数控镗铣床
坐标镗床也有数控机床，SKY数控镗铣床如图5．5－6所示，采用1．44M软盘及40M～200M硬盘输入及存贮加工工序；采用具有中文操作界面的14in彩色显示器，能提供全面清晰的工作状态信息。
图5．5－6 SKY数控镗铣床
机床的主轴系统具有良好的刚性及精度，可有级变速和无级变速。其数控系统可配备中文的CAM自动编程软件，以图形方式设计和造型，人机对话方式确定工艺参数，并自动生成NC代码(即零件加工程序)。根据此NC代码，就可以直接加工出所需零件，从而实现真正的CAD／CAM／CNC一体化。
SKY系列数控镗铣床的操作系统采用步进电机加位置反馈的全闭环或半闭环的控制方式。其操作方式有：自动方式、MDI操作方式、手动操作方式、返参操作方式、管理操作方式等五种方式。适合加工具有各种复杂曲面的二维、三维凹模和凸模。配备模拟式数字化仿形仪，还可进行数字仿形加工。
SKY数控镗铣床的主要技术参数如表5．5－14所示。
表5．5－14 SKY数控镗铣床主要技术参数