中心孔的加工是轴类零件加工过程中的关键工序之一，其加工质量直接影响产品质量。本文从多个角度分析了中心孔对轴类零件加工质量的影响，并提出了相应的解决方案。

曲轴、凸轮轴是发动机的关键性零件，它们的质量直接决定了发动机的质量。对于曲轴、凸轮轴的加工而言，中心孔是其中的关键工序之一，中心孔质量的好坏也直接影响着曲轴、凸轮轴的加工质量。

中心孔是轴类零件常用的设计基准、工艺基准和加工基准，也是工件检验和维修的基准，在加工过程中还承受着工件的重力和切削力，因此，中心孔的加工对轴类零件的加工质量有决定性的影响。

质量影响分析

1.中心孔深度对加工质量的影响

中心孔的深度影响零件在机床上的轴向位置。深度过大，顶尖与中心孔的接触位置取决于中心孔的锥角；深度不够，易引起顶尖与工件呈点接触，接触面积小，定位不稳定。轴类零件的轴向位置精度较高时，应以端面为基准定位。

2.中心孔圆度对加工质量的影响

中心孔圆度误差将直接反映在工件的圆柱度上（见图1）。中心孔不圆，磨削时因磨削力将工件推向一方，砂轮与顶尖保持不变的距离，因此工件外圆形状在很大程度上取决于中心孔的圆度。中心孔圆度精度较高时，被加工工件的圆柱度就高；反之，中心孔圆度精度较低时，被加工工件的圆柱度就低，甚至截面呈现出椭圆形。总之，中心孔圆度误差会直接反映到被磨削的工件上。

3.中心孔锥角对加工质量的影响

机床两顶针及工件两中心孔均同心，但顶针及工件中心孔锥度不等，顶针副的接触情况如图2、图3所示。从图2可以看出，其定位接触刚性极差，因而加工工件的精度也将受到很大影响，所以有些工厂有意识地将中心孔锥角磨成能使顶针与中心孔在大头接触(见图3)的形状，其接触刚性明显较图2所示情况要好。

4.两中心孔同轴度对加工质量的影响

两中心孔的同轴度误差(见图4、图5)将导致顶尖与工件中心孔接触不好，会给工件圆柱度及相互位置精度带来不良影响。

（1）机床两顶针同心，但工件两端中心孔不同心。两中心孔中心线有平行或交错的不同心现象，则顶针副接触情况如图4所示。

（2）工件两端中心孔同心，但机床两顶针不同心，其中心有平行或交错现象，顶针副接触情况如图5所示。

中心孔的改进方案

除了控制中心的加工质量外，还可以采用改变中心孔的结构形式或者改变与中心孔接触的顶尖形式来消除中心孔质量影响，提高轴类零件的加工精度。

1.标准中心孔的改进

为消除标准中心孔（见图6）存在的缺陷，可适当改变中心孔的尺寸，以减小60°锥面面积。改进方法有两种：

方法1：按工件直径和长度，不改变尺寸D，只增大孔的尺寸d。中心孔尺寸D在5mm以下，仍按标准中心孔钻削，在 5～l0mm之间时，加大d孔11.5mm；在 10～15mm孔之间时，加大尺寸d 2mm；在 15～20mm之间时，加大孔尺寸d4mm。依此类推，虽然没有减小尺寸D，但由于加大了尺寸d，就使60°锥度面积减小了，顶尖与中心孔锥面接触精度也相应提高，这样不但容易钻削而且减小了研磨时间，最重要的是保证了工件磨削的质量要求，尤其是针对重长的工件此方法效果很好。

方法2：根据工件直径和长度减小尺寸D，而不改变尺寸d，以此减少60°锥面面积。对于磨削用中心孔，由于60°锥面小，因此与顶尖接触面就小，能够保证同轴度，并可减少圆度和径向圆跳动，防止中心孔产生高温、挤坏，因而能保证工件高精度的要求。

根据实践证明，中心孔60°锥面采用较小的尺寸对车削和磨削都比较适当，最终得到的效果也较好（见图7）。

2.R型中心孔

R型中心钻的主要特点是强度高，它可避免A型和B型中心钻在其小端圆柱段和60°圆锥部分交接处产生应力集中现象，中心钻断头现象可以大大减少。实践证明R型中心钻的切削寿命要比普通中心钻平均提高一倍以上（见图8、图9）。

对于用60°R型中心孔和60°圆锥形中心孔支撑的工件的回转精度和磨削外回转表面的圆度， 包括试验和典型的几何误差的计算机模拟比较的结果，得到如下的结论：

（1）中心孔圆度同等程度时，60°R型中心孔比60°圆锥形中心孔能取得较高的工件回转精度，通过试样验表明其倾向是顶尖的圆度越差时越明显，并确认在外圆磨削表面上也存在着同样的倾向。

（2）在60°圆锥形中心孔中，圆锥母线越短时，顶尖与中心孔的接触点在同一剖面上存在的时间越长。为此，母线越短工件的回转精度越高。因而，母线长度几乎为零的60°R型中心孔的回转精度高于60°圆锥形中心孔。

3.圆球形顶尖

根据圆球能各向自位的特点，将顶尖改成如图10所示的结构形式，图中件1为压紧螺帽，件2为顶尖体，件3为钢珠，并借挡板4自由地置于顶尖体工件的60°中心孔中。以钢珠3代顶尖支持工件与工件60°顶尖孔接触，从而起到定位作用。这样，顶尖和工件的同心度及其60°锥角误差对顶针付定位均无影响，对其回转精度也无影响。因为圆球内通过任意两点的截面均为一个圆（见图11），因而圆球在60°锥形顶尖孔中心的接触截面也必为一个圆，这是提高工件旋转精度、提高工件真圆度的重要因素。

奇瑞发动机厂的勇克点磨磨床即采用此类顶尖进行加工，可以有效保证零件加工精度。

4.几种改进方案的比较

普通60°锥形中心孔与60°顶针的定位限制了工件真圆度的进一步提高，如采用R型中心孔，或圆球顶针定位，则有利于工件真圆度的进一步提高。但采用R型中心孔或圆球形顶针定位尚须注意下列几点：

（1）R型中心孔及以圆球形顶针定位加工的工件，如二次安装定位再行加工，则由于定位接越位置与前次定位接触位置不可能完全重叠而可能发生变动，从而影响工件加工的精度。

（2） 对于R型中心孔的定位，60°顶针最好采用硬质合金。

（3） 采用圆球形顶针，钢球消耗较大，如能采用硬质合金钢球，效益会更好。

（4）采用R型中心孔或圆球形顶针定位的中心孔面必须保持清洁，否则会影响工件加工精度的提高。

（5）采用R型中心孔或圆球形顶针定位时，宜采用锂基润滑剂，其附着力大。如采用一般普通的润滑油，则须在加油孔内经常加油，以保证顶针副的良好润滑。

5.粗精加工顶尖选择差异

（1）粗加工中零件的加工余量大，切削力大，毛坯精度差，零件中心孔与顶尖应以面接触为主，这样可以保证工件在加工中的稳定性。

（2）精加工中零件加工余量小，所需切削力小，工件精度较高，机床主轴转速也较高，此时，中心孔与顶尖应以线接触为主，这样可以减少由于顶尖本身精度较低对工件精加工所带来的不利影响。

结语

通过上述分析可以看出，中心孔的质量决定了轴类零件的质量，高质量的中心孔是零件质量的重要保证，平时的工作中，我们除了控制中心孔的质量，还可以通过改变中心孔的结构形式或者改变与中心孔接触的顶尖形式来提高轴类零件的加工精度。