大型龍門機(jī)床方滑枕加工工藝

漢川機(jī)床集團(tuán)有限公司 （陜西漢中 723003） 張 榮 徐秋紅

我公司生產(chǎn)的HGMC3050大型龍門加工中心方滑枕（見圖1、圖2）是大型龍門機(jī)床的關(guān)鍵零件，零件外形呈長方體，內(nèi)腔有多處深孔，它替代機(jī)床主軸箱體、尾部箱體，從結(jié)構(gòu)上起定位支承主軸及延長主軸（即Z軸）伸出的作用，因此零件的制造精度要求很高。

圖1 截面形狀

圖2 內(nèi)腔深孔

1.加工需求分析

方滑枕毛坯材料為HT300，鑄件采用樹脂砂造型，與滑座之間的移動采用滑動導(dǎo)軌配合，其主要要求如下：

（1）鑄件不得有砂眼、氣孔、縮松、裂紋等鑄造缺陷，鑄件需時效處理，硬度不低于190HBW。

（2）兩導(dǎo)軌大面直線度長向0.01mm，相互平行度0.015mm；兩導(dǎo)軌立面直線度長向0.01mm，與導(dǎo)軌大面垂直度0.01mm。

（3）絲杠座大面與兩導(dǎo)軌立面平行度0.01mm，立面與導(dǎo)軌大面平行度0.015mm。

（4）主軸孔φ250H7及電動機(jī)孔φ245H7與導(dǎo)軌大面、立面平行度0.01mm，與軸承孔φ145H7、φ195H7孔同軸度0.02mm。

（5）各重要面表面粗糙度值均為Ra=1.6μm。

（6）由于方滑枕為外露件，四周表面粗糙度值為Ra=0.8μm，不允許有劃傷。

2.工藝方案的重點(diǎn)、難點(diǎn)

通過對方滑枕零件的結(jié)構(gòu)和加工需求分析可以得出工藝重點(diǎn)及難點(diǎn)如下：

（1）導(dǎo)軌面是絲杠座、中間孔系的基準(zhǔn)，如何保證兩條導(dǎo)軌面較高的形位公差是加工難點(diǎn)之一。

（2）中間孔系的加工，特別是主軸孔、軸承孔、電動機(jī)孔的同軸度要求及φ145H7軸承孔深孔加工是難點(diǎn)，是工藝方案重點(diǎn)考慮的地方。

（3）由于方滑枕的精度直接影響機(jī)床的精度，因此保證方滑枕的精度穩(wěn)定性也是工藝方案考慮的重點(diǎn)。

3.確定工藝方案

根據(jù)工藝方案的確定原則，結(jié)合我公司設(shè)備及工藝習(xí)慣，確定方滑枕加工工藝流程為：鑄造毛坯→粗加工四周及導(dǎo)軌面→粗鏜中間孔系→熱時效→半精加工四周及導(dǎo)軌面→半精鏜中間孔系→振動時效→半精加工四周及導(dǎo)軌面→半精鏜中間孔系→振動時效→油漆→精磨四周邊→精銑導(dǎo)軌面→精鏜中間孔→檢驗入庫。

（1）在方滑枕加工過程中，安排三次時效處理，一次熱時效，兩次振動時效，充分消除鑄件在鑄造時產(chǎn)生的應(yīng)力和加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，防止鑄件變形和產(chǎn)生裂紋，保證方滑枕加工后尺寸及形位公差的穩(wěn)定性。

（2）粗加工時安排兩道工序，由于熱時效產(chǎn)生的變形大，因此在五面體龍門加工中心上粗銑四周及導(dǎo)軌面等留量6mm，在落地式鏜床上粗鏜中間孔系各孔單邊留量7mm。

（3）安排兩次半精加工，第一次四周及導(dǎo)軌面留量3mm，各孔單邊留量3mm；第二次四周留精磨量0.5mm，導(dǎo)軌面、絲杠座面留精銑量0.8mm，中間各孔單邊留量1mm，其余不重要面加工成形，充分消除加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。

（4）精加工時，先在導(dǎo)軌磨床上精磨四周邊，要求各面平行度垂直度不大于0.015mm，然后以450mm尺寸左面為基準(zhǔn)（見圖1），在日本大隈高精度五面體加工中心上一次裝夾精銑兩導(dǎo)軌面及絲杠座面。精鏜孔放在意大利帕瑪落地式鏜銑加工中心上進(jìn)行，為了保證中間孔系的同軸要求，需設(shè)計一套專用鏜模。

（5）精磨后安排了精銑及精鏜兩道工序，為了保證方滑枕的外觀質(zhì)量，在轉(zhuǎn)運(yùn)及裝夾加工過程中要特別注意不得劃傷外表面。

通過以上分析，確定了方滑枕工藝方案的可行性及加工工藝流程的正確性，按照以上加工工藝流程，能夠滿足大型龍門機(jī)床對方滑枕的各項精度要求。

4.中間孔系鏜孔時的專用鏜模

方滑枕中間孔系如圖2所示，其中兩端頭φ250H7、φ245H7、φ195H7孔孔深都小于等于610mm，精鏜時可采用鏜軸懸伸加單刃精鏜刀加工。中間φ145H7孔孔深1360mm，粗鏜時可采用鏜軸懸伸加加長鏜刀桿加工，精鏜時加長鏜桿兩端支承，用浮動鏜刀進(jìn)行加工，鏜孔時使用專用鏜模，其簡圖如圖3所示。該專用鏜模以方滑枕450mm尺寸右面為基準(zhǔn)（見圖1），用一導(dǎo)軌大面及3356mm尺寸前端定位，用壓板將方滑枕壓緊在鏜模上。

在圖3中，A面平面度≤0.01mm，孔Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ同軸度≤0.01mm，孔Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸線與A、B面平行度≤0.01mm，A、B面垂直度≤0.01mm，B、C面平行度≤0.01mm。

圖3 專用鏜模

加工時，利用擠緊組件8將方滑枕在專用鏜模上定位后用壓板壓緊，加長鏜桿1鏜套2先不裝，整體吊運(yùn)至落地式銑鏜加工中心PAMA SPEEDRAM 2000工作臺上，在立柱全行程內(nèi)找正C面≤0.005mm后壓緊。甩表找底套3的中心即為φ250H7孔中心，裝單刃精鏜刀精鏜成φ250H7孔。卸下精鏜刀，裝入鏜套2、加長鏜桿1，在加長鏜桿1上裝浮動鏜刀精鏜成φ145H7孔。卸掉加長鏜桿1，工作臺旋轉(zhuǎn)180°，拉表驗證C面≤0.005mm，如不合適可調(diào)整，甩表找正孔Ⅲ的中心即為φ245H7、φ195H7的中心，裝入單刃精鏜刀鏜成φ245H7、φ195H7孔。

由于鏜孔直徑及鏜孔深度大，鏜桿長度比較長，為了減少鏜桿變形，鏜桿直徑設(shè)計為φ100mm，質(zhì)量較大，并且鏜桿與鏜套配合間隙小，為0.008!0.012mm；鏜桿在方滑枕內(nèi)不可見，裝鏜桿時比較困難，因此設(shè)計鏜模時增加了輔助支承5，該組件為滾動結(jié)構(gòu)，高、低可調(diào)整，可方便鏜桿裝入。

需要注意的是，φ145H7孔加工完后無法測量，因此需要設(shè)計對刀塊進(jìn)行對刀來保證該孔的尺寸精度。

5.結(jié)語

方滑枕的加工在大型龍門機(jī)床的制造中占有很重要的地位。通過對HGMC3050龍門機(jī)床方滑枕工藝方案的研究，制定了合理的加工工藝流程及具體的加工工藝，經(jīng)過加工驗證，滿足機(jī)床設(shè)計的總體要求，為HGMC系列龍門機(jī)床的批量生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件，也為其他使用方滑枕的機(jī)床制造提供了參考依據(jù)。