数控镗、铣加工中刀具产生径向跳动的原因分析与对策

　　在数控镗、铣加工中，刀具产生径向跳动是比较常见的现象，同时，该现象也是机床操作者必须着手解决的重要问题，若不注意解决，则会影响到工件的加工品质(特别是镗削内孔表面时的加工质量)、刀具的寿命和生产率。由于引起刀具径向跳动的原因比较多，我们根据镗、铣加工的工艺特点，着重从以下几方面来分析、研究刀具产生径向跳动的原因及其解决办法。

1 机床主轴部件的原因及其解决办法

　　无论是普通镗、铣床，还是数控镗、铣床，其主轴部件的制造误差和使用中的磨损、变形，都将造成刀具轴线和主轴理想回转轴线之间漂移和偏心，这是刀具产生径向跳动的主要原因之一。由于主轴部件结构比较复杂，其主要由支承的轴承、主轴和传动零件等组成，因此，归纳起来影响因素及其解决办法主要有：

　　(1)主轴本身的制造误差和使用中的磨损、变形带来的影响及其解决办法

　　主轴在加工中各个轴颈的同轴度误差、径向跳动误差以及使用中的磨损和变形，会造成主轴回转时轴心线径向漂移，如果传递到刀具(已安装在主轴锥孔内)上，则使刀具产生径向跳动。为此，在加工制造中，采取提高主轴同轴度和径向跳动精度。在使用中，采取减小与修复主轴轴颈的磨损、主轴弯曲变形(挠度)等措施，可以有效防止刀具产生径向跳动。当然，对于在机床的加工和装配等过程中形成的原因，作为机床的操作者很难避免它们带来的影响。

　　(2)主轴支承的轴承带来的影响及其解决办法主轴支承的轴承本身的加工和装配误差，轴承之间的同轴度误差，使用中因磨损造成的径向间隙等，同样会造成主轴回转时轴心线径向漂移，从而则使刀具产生径向跳动。为此，提高轴承本身的加工和装配精度，定期调整轴承径向间隙，选用高精度轴承(特别是前支承轴承)等措施，可以有效防止刀具产生径向跳动。

　　(3)其它因素带来的影响及其解决办法此外，主轴轴承支承孔的制造误差，高速旋转的传动件存在不平衡，也将造成主轴回转时轴心线径向漂移，从而则使刀具产生径向跳动。为此，提高主轴轴承支承孔的同轴度和径向跳动精度，对传动零件(特别是高速旋转件)进行动平衡等，也是有效防止刀具产生径向跳动的措施。

2 刀具方面的原因及其解决办法

　　由于刀具安装、刚度、强度、几何角度、前刀面质量等方面的原因，也将造成刀具轴线和主轴理想回转轴线之间漂移和偏心，这是刀具产生径向跳动的主要原因之二。

　　(1)刀具安装时其中心线与主轴轴心线不重合带来的影响及其解决办法

　　刀具在安装到主轴锥孔内的过程中，如果其中心线与主轴轴心线不重合，则必然也会带来刀具的径向跳动。其具体影响因素有：刀柄定心面的质量问题、刀具与夹头或过渡套的配合面质量问题、装刀前的清理不干净、装刀方法不正确以及刀具自身的质量问题等。

　　针对直接装刀，是依靠刀柄定心面(即刀柄外圆锥面)与主轴内锥孔的紧密贴合来保证刀具中心线与主轴轴心线重合；针对采用夹头、或者过渡套、或者镗杆装刀，除了依靠它们的定心面与主轴内锥孔的紧密贴合来保证轴心线重合外，还要受到夹头、或者过渡套与刀具接触的定心面质量的影响。如果这些工作表面磨损不均匀，或者表面有划痕、碰痕和凹凸，或者安装前因主轴锥孔、刀柄与刀具定心面没有清理干净，或者装刀方法不正确，或者因定心面自身的质量问题等，这些现象都将会导致刀具中心线与主轴轴心线重合，使刀具产生径向跳动。因此，在安装刀具时，一定要处理好这些问题，尤其是机床操作者要注意刀具安装前定心面必须仔细清理干净的问题，不能有灰尘和工件加工时产生的残屑。

　　(2)刀具刚度、强度不足所引起其中心线与主轴轴心线不重合及其解决办法

　　如果刀具强度、刚性不足，则也将导致刀具中心线与主轴轴心线重合，使刀具产生径向跳动。生产实际中，主要可以通过两种方式增大刀具的强度和刚性：

　　一是，增加刀杆的直径。实验表明：在相同的径向切削力的条件下，如果刀杆直径增加20％，则刀具的径向跳动量就可以减小50％。

　　二是，减小刀具的伸出长度。如果刀具伸出的长度越长，则加工时刀具产生的弯曲变形就越大，刀具的径向跳动就越大。就镗削加工来说，镗杆受径向切削力与重力的合力作用，其弯曲变形的大小是处在不断的变化中，当然刀具的径向跳动就会随之不断变化，从而影响到工件加工表面尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度。实验表明：在相同的径向切削力的条件下，如果刀具伸出长度减小20％，则刀具的径向跳动量也会减小50％。