淺談加工數(shù)控機(jī)床本身大型結(jié)構(gòu)件的工藝

一、前言

　　作為機(jī)械制造業(yè)的母機(jī)，機(jī)床的設(shè)計(jì)制造水平一定程度上代表了一個(gè)國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)水平。我國(guó)工業(yè)起步晚、基礎(chǔ)較薄弱，造成中國(guó)當(dāng)前的機(jī)床行業(yè)制造水平跟國(guó)際頂尖水平還存在一定的差距。機(jī)床的設(shè)計(jì)、部件制造、整體裝配對(duì)機(jī)床的工作精度起著決定性影響。在機(jī)床大件的制造環(huán)節(jié)，制造工藝對(duì)零部件的質(zhì)量起著決定性作用，接下來(lái)就典型的數(shù)控立柱移動(dòng)式平面磨床的滑鞍為例，淺談機(jī)床大件的加工工藝制定。

二、數(shù)控立柱移動(dòng)式平面磨床的基本結(jié)構(gòu)

　　數(shù)控立柱移動(dòng)式平面磨床的基本結(jié)構(gòu)包括：床身、工作臺(tái)、立柱、滑鞍、立柱支撐座。其中滑鞍氣的作用是：支撐立柱在立柱支撐座上滑動(dòng)（絲桿驅(qū)動(dòng)），帶著砂輪在Y軸上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)磨削進(jìn)給。

三、滑鞍的工藝制定及分析驗(yàn)證

　　從圖紙入手，結(jié)合理論知識(shí)和企業(yè)的實(shí)際情況，作出該滑鞍的加工工藝流程，并附帶分析驗(yàn)證。

1、鑄造

　　工藝方法：毛坯使用消失模鑄造法。按照?qǐng)D紙要求，需加工面單邊壁厚增加8-10mm進(jìn)行鑄造，鑄件不得有裂紋、沙眼、夾渣、縮松等鑄造缺陷。

　　分析驗(yàn)證：生產(chǎn)圖紙要求是HT250，所以選擇鑄造；某公司的該型號(hào)產(chǎn)品屬于小批量生產(chǎn),所以消失�？晒�(jié)省模具成本；出爐后需對(duì)鑄造缺陷進(jìn)行檢查，提前發(fā)現(xiàn)缺陷并及時(shí)處理。

2、清砂

　　工藝方法：把工件表面所有砂子清理干凈。

　　分析驗(yàn)證：鑄件出爐后表面的型砂會(huì)加劇機(jī)加工刀具的磨損，因此機(jī)加工前要把型砂處理干凈。

3、劃線

　　工藝方法：將工件放置于劃線平臺(tái)，以底面⑦為基準(zhǔn)墊平工件，并擺正。劃中心線，檢查非加工面的外形尺寸；照顧各邊壁厚，劃①②③④⑤⑥⑦面加工線。

　　分析驗(yàn)證：劃線是大型鑄件機(jī)加工前必做的工序，劃線既可以檢查鑄件非加工面是否合格，也為之后的機(jī)加工工序中合理統(tǒng)籌各加工面余量提供依據(jù)，是機(jī)加工質(zhì)量的重要保證。

4、粗刨（銑）

　　工藝方法：以①⑥面朝工作臺(tái)，工件長(zhǎng)度朝工作臺(tái)長(zhǎng)度方向，底面墊螺旋可調(diào)頂尖，調(diào)平⑦面劃線。頂面粗刨刀刨⑦面留余量4-5mm。工件翻面，把工作臺(tái)清掃干凈，⑦面緊貼工作臺(tái)，④⑤面沿工作臺(tái)方向擺正，校正工件側(cè)面并檢查④⑤面余量。壓緊工件。粗刨②④⑤面、粗銑①⑥③面留余量4-5mm。

　　分析驗(yàn)證：對(duì)于具有長(zhǎng)、直面的大型工件，結(jié)合某公司的設(shè)備情況，銑、刨是一種最適合的加工方式。對(duì)于加工基準(zhǔn)面的選擇，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)看⑦面是裝配的安裝基準(zhǔn)，且面寬大，以其為加工基準(zhǔn)面可以同時(shí)加工其他幾個(gè)重要面。按照加工中的“基準(zhǔn)先行”原則，先加工⑦面，再以⑦面為基準(zhǔn)加工其他面。該工序第3步，以基準(zhǔn)面⑦加工其他面時(shí)，工作臺(tái)方向找不到劃線面校正，可以以側(cè)面作為校正基準(zhǔn)，但要兼顧代加工面余量。該側(cè)面作為粗基準(zhǔn)，整個(gè)加工過(guò)程只能用一次。

5、熱處理

　　工藝方法：人工時(shí)效處理，將工件裝入熱處理爐加熱至500-550℃，保持該溫度4-8h，再讓工件自然冷卻。

　　分析驗(yàn)證：在鑄造過(guò)程中的冷卻階段由于不均勻冷卻會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力；切削粗加工破壞了原鑄件內(nèi)的應(yīng)力平衡，使得應(yīng)力產(chǎn)生。應(yīng)力不在工件加工成型前消除的話，隨著時(shí)間逐漸釋放，會(huì)使得工件變形甚至產(chǎn)生裂紋。所以必須進(jìn)行去應(yīng)力處理。選擇在粗加工后進(jìn)行時(shí)效處理，同時(shí)消除了鑄造和粗加工產(chǎn)生的應(yīng)力，可謂一舉兩得。

6、精刨（銑）

　　工藝方法：以①⑥面朝工作臺(tái)，工件長(zhǎng)度朝工作臺(tái)長(zhǎng)度方向，底面墊螺旋可調(diào)頂尖，打表調(diào)平⑦面。面銑刀半精銑，精銑⑦面留余量0.3-0.5mm，要求粗糙度Ra3.2，工件翻面，把工作臺(tái)清理干凈，⑦面緊貼工作臺(tái)，④⑤面朝上沿著工作臺(tái)方向擺正，打表校正④面、復(fù)檢⑤面。壓緊工件。頂面刨刀半精、精刨②④⑤面留余量0.3-0.5mm，要求粗糙度Ra6.3-Ra3.2，面銑刀半精銑、精銑①⑥③面留余量0.3-0.5mm，要求粗糙度Ra6.3-Ra3.2。

　　分析驗(yàn)證：本次擺正④⑤面在工作臺(tái)方向時(shí)，直接使用④⑤面為找正基準(zhǔn)，驗(yàn)證了粗基準(zhǔn)只能使用一次原則。②④⑤面作為工作導(dǎo)軌，半精加工依然使用刨削，刨削可以使加工面延展性提高，晶體順滑，增強(qiáng)導(dǎo)軌面的耐磨性；且④⑤面作為V型面，刨削更加適合。

7、銑

　　工藝方法：⑦面朝下，按圖紙讓開鉆孔位置再墊等高塊，④⑤面沿著工作臺(tái)打表校正，鎖緊工件。裝萬(wàn)向銑頭，調(diào)好直角。輕微銑一刀工件左端面，再輕微銑一刀工件側(cè)面，這兩刀為后面加工孔位做基準(zhǔn)。定好孔位，分別鉆工件兩側(cè)面上的油孔尺寸成。調(diào)直銑頭，鉆①②⑥面上油孔成，鉆、攻③面上螺孔成，換球頭銑刀銑②面上油槽成；銑頭按圖紙擺好角度，分別銑④⑤面上油槽尺寸成、鉆油孔成。工件翻面，①⑥面朝下墊等高塊，打表校正工件端面（3中所銑端面處）擺正工件，鎖緊。以2中所銑端面、側(cè)面處為定位，中心鉆定各孔位置。鉆⑦面上油孔成（與背面油孔相通）；鉆、攻螺紋成。

　　分析驗(yàn)證：大型工件在找孔位和加工斜面油槽時(shí)，難以通過(guò)人工劃線和普通機(jī)床實(shí)現(xiàn)，此時(shí)依托大型龍門加工數(shù)控機(jī)床的寬大工作臺(tái)、坐標(biāo)智能化控制、萬(wàn)向銑頭等，就很容易實(shí)現(xiàn)孔的定位、斜面加工�？住⒉鄣刃⌒颓邢鞴ば蚧�本上放在工件最終成型工序前，在半精加工后形成的尺寸可以滿足孔、槽的準(zhǔn)確定位。該工序作為精加工前的最后一道工序，必須把所有除開精加工（或者以精加工面作為基準(zhǔn)的加工）工序放在精加工之前完成。這樣既保證精加工后再無(wú)切削工序損傷到精加工面，要保證盡量少的切削變形和吊裝變形，以保證精加工質(zhì)量。

8、噴漆

　　工藝方法：工件擺放在木方條上，非噴漆面蓋好防護(hù)紙，根據(jù)圖紙要求，非加工面噴防銹底漆，面漆。

　　分析驗(yàn)證：油漆作業(yè)對(duì)人體有害，必須在密閉油漆房進(jìn)行，并且工人防護(hù)用品必須穿戴齊全。作業(yè)時(shí)必須用防護(hù)紙（或報(bào)紙）把非噴漆面蓋住，以免勿噴到非噴漆面造成返工。

9、磨

　　工藝方法：⑦面朝上，①⑥面朝工作臺(tái)墊可調(diào)墊塊，擺正工件。⑦面自為基準(zhǔn)校平。磨⑦面尺寸成，要求粗糙度R a0.8。將工件吊下平放。工作臺(tái)清理干凈，根據(jù)⑦面形狀在工作臺(tái)上擺好等高塊，把所有等高塊光一刀，保證其頂面處于同一平面。吊上工件，⑦面緊貼等高塊，④⑤面沿著工作臺(tái)方向擺正，打表校正④面、復(fù)檢⑤面。壓緊工件。平行砂輪磨①⑥②③面尺寸成，要求粗糙度Ra0.8；立磨頭調(diào)好角度，分別磨④⑤面尺寸成，要求粗糙度Ra0.8。

10、檢驗(yàn)

　　工藝方法：按圖紙對(duì)工件尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)。

　　分析驗(yàn)證：為保證產(chǎn)品質(zhì)量，工件加工完畢后，必須經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)入裝配階段。

11、防銹入庫(kù)

　　工藝方法：等工價(jià)干燥后所有外露加工面涂上防銹油；再入庫(kù)，待裝配。

　　分析驗(yàn)證：所有零件在加工完畢后必須要防銹處理，才能進(jìn)行存儲(chǔ)，等待進(jìn)入裝配階段。高精度工作面如果防銹處理做的不好，會(huì)生銹破壞工作面，影響外觀質(zhì)量，嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致返工或者工件報(bào)廢。

四、結(jié)束語(yǔ)

　　數(shù)控機(jī)床大型零件的加工質(zhì)量對(duì)之后的總成裝配有著重要影響，優(yōu)秀的加工工藝是零件加工質(zhì)量的重要保證。下面介紹幾款高精度加工中心，用于生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床母機(jī)：

　　日本三井精機(jī)超高精度立式加工中心VU50A/VU65A

　　日本MITSUISEIKI超高精度立式加工中心，高精度，高剛性，定位精度和重復(fù)定位精度±0,001mm。
　　VU50A標(biāo)準(zhǔn)裝配的12,000min-1主軸為直接傳動(dòng)方式，電動(dòng)機(jī)和主軸主體進(jìn)行熱絕緣，因此熱位移極小。X、Y軸為滾動(dòng)導(dǎo)軌(線性導(dǎo)軌)的研磨滑動(dòng)面，移動(dòng)平滑，Z軸為方形滑動(dòng)導(dǎo)軌的研磨滑動(dòng)面，極具剛性。導(dǎo)軌安裝面在刮研加工后已具有直線度.·垂直度，因此不僅可以保持初期精度還可以保持長(zhǎng)期精度。另外還可提供機(jī)體溫度均一化裝置，不受周圍溫度影響以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定加工。
　　VU65A采用方形滑動(dòng)導(dǎo)軌能夠保持長(zhǎng)時(shí)間的高精度并實(shí)現(xiàn)高剛性。經(jīng)過(guò)熱處理的方形滑動(dòng)導(dǎo)軌安裝在被刮研加工后已具有直線度·垂直度的面上。Y軸有4個(gè)方形滑動(dòng)導(dǎo)軌。X軸即使移動(dòng)到行程末端也不會(huì)出現(xiàn)懸臂現(xiàn)象。主軸的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為高剛性齒輪驅(qū)動(dòng)的50T 6,000min-1，還可以選擇50T 12,000min-1、40T 20,000min-1。

項(xiàng)目		單位	VU50A	VU65A
X軸行程		mm	700	1,280
Y軸行程		mm	500	650
Z軸行程		mm	450	610
工作臺(tái)尺寸		mm	1,100 X 580	1,500 X 600
最大裝載重量		kg	600	1,500
主軸錐形			ISO 7/24錐形NO.40	ISO 7/24錐形NO.50
主軸旋轉(zhuǎn)速度		min-1	120 -12,000(OP: 20,000)	15 - 6,000 (OP:12,000/20,000)
主軸電動(dòng)機(jī)輸出功率		kW	7.5/5.5(30分鐘/連續(xù))	18.5/15(30分鐘/連續(xù))
快速進(jìn)給速度		m/min	XY:36  Z:24	24
切削進(jìn)給速度(max)		m/min	20	10
位置檢測(cè)			光柵尺
ATC(刀庫(kù))工具儲(chǔ)存數(shù)		把	20(OP: 30/40/60)
工具最大長(zhǎng)度		mm	280	320
工具最大直徑	有鄰接	mm	Ø 90	Ø 125
	無(wú)鄰接	mm	Ø 125(全圓)	Ø 210(全圓)
工具最大重量		kg	10	15
定位精度		mm	±0,001	±0,0015
重復(fù)定位精度		mm	±0,001
機(jī)床重量		kg	約9,400	約13,000

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