高精度超長床身導軌拼接工藝

秦之旭　劉炳文

(威海華東數控股份有限公司，山東 威海 264200)

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高精度超長床身導軌拼接工藝

秦之旭劉炳文

(威海華東數控股份有限公司，山東 威海 264200)

介紹了高精度超長床身導軌拼接工藝精加工前的準備工作及工藝要求，詳細闡述了以銑代磨的加工方法、檢驗、裝配的具體操作方法及注意事項。實踐證明，該拼接工藝能夠更容易地實現最終的拼接精度要求。

高精度;超長;以銑代磨

床身是機床重要的基礎零件，它既是其他零件的安裝基準，又是機床運動的幾何基準，其加工精度對機床整機的性能起著決定性影響。隨著科技發展與進步，航空、航天、風電、核電、軍工等行業對大型、特大型機床的需求越來越多，受到工藝性、道路運輸等諸多因素限制，此類機床的床身均由多段拼接而成，同時，機床精度等級的提升對拼接床身的精度提出了更高的要求，超長床身的高精度拼接加工工藝技術成為大型、特大型機床研制的技術難點之一。

為此，威海華東數控股份有限公司對高精度超長龍門導軌磨床的床身導軌的加工及裝配中存在的問題進行了攻關。超長床身導軌精度極難保證，對其有影響的因素太多，如工件本身的結構、材料、鑄造工藝、熱處理、加工及裝配方法、溫度等都會產生很大的影響，每一項把握不好都不會得到最終的理想效果。

超長床身的范疇目前沒有嚴格的界定，可以簡單理解為長度超過20 m，整體制造困難，需由多段組合拼接而成的床身。傳統的超長床身一般采用單節磨削，然后拼接或手工刮研的工藝方法，生產效率極低。本文著重對共五段拼接后總長為34 m的數控龍門磨床床身以銑代磨的工藝方法(即加工、裝配環節)，進行了闡述。

1　精加工前準備

工件采用二次時效，即第一次粗加工后進行熱時效以充分消除鑄造應力及粗加工應力。

半精銑時，各段床身按拼接順序擺放，拼接面間留出1 000 mm寬空擋，以便直角銑頭精銑床身端面，一次裝夾半精銑出各段床身導軌，保證尺寸及余量基本一致，導軌面留1 mm余量；上直角銑頭，通過機床五面體加工功能，精銑各段拼接端面至尺寸。

注意：在精加工之前再進行一次時效以保持精銑過程中工件穩定性，由于余量不多，為防止導軌表面劃傷，采用振動時效方式。

對精加工設備作一次全面檢查調整，對主要的運動精度調整到最佳狀態并將誤差大小、方向記錄給機床操作者。

2　設備和量具

加工設備采用銑削寬度為4 000 mm，長度為40 000 mm動梁動柱式數控龍門鏜銑床。量具采用導軌形狀檢查模、水平儀、110°導軌半角量具、橋型檢具、千分表、表架、光學平直儀。

3　工藝要求

(1)工件材料材質均勻無夾砂，硬點等。

(2)工件的吊裝和初步定位符合圖紙要求。

(3)工件加工之前與精加工設備等溫時間不少于8 h。

(4)工件的裝夾找正應在自然狀態下進行，嚴禁強制調整，同時用千分表監測壓板緊固前后讀數無變化。

(5)銑刀中心線與工件中心線不能重合，要有偏置，順銑，風冷，要求刀具裝夾牢固，懸伸短，保證系統剛性。

(6)刀具及切削用量的選擇：φ200面銑刀(R245-12T-3E-4230普通刀片+1個R245-12T-3E-W-1010修光刃刀片)，切削速度Vc=250 m/min，進給速度Vf=1 mm/r，吃刀量ap=0.15 mm。

4　工藝過程(加工)

4.1鉗工拼接各段床身成一體

(1)先將床身第3段(共5段)吊裝在工作母機臺面上，用側頂工裝調整床身側邊基準，然后用壓板壓實，要求見第3章節第4點，以它作為拼接基準，見圖1。

(2)依次拼接床身2段、4段、1段、5段，均用千斤頂頂到位后，擰上螺釘(不擰緊)。用彎板(側頂)調整床身位置，使外形基本吻合，緊固各段床身(應按一定順序逐次擰緊螺母，見圖中數字2，扭矩推薦值：1 410 N·m，M30螺栓、8.8級)成一體后松開螺栓，用0.04 mm塞尺檢查各拼接端面不得塞入。

(3)緊固各段床身成一體，用0.03 mm塞尺檢查各拼接端面不得塞入，壓板壓實各段床身，要求見第3章節第4點，然后鉸定位銷孔并配上銷子，接觸大于60%。

4.2精銑過程的控制

(1)精銑切削用量見第3章節第6點，刀架裝上R245-12T-3E-4230普通刀片，要求對刀，刀刃高低差在0.01 mm。

(2)最后留0.15mm光刀量，切削用量同上。卸下一片4230刀片，換上一片1010刀片，用對刀儀對刀，保證：①修光刃刀片比普通刀片高0.03～0.05 mm；②修光刃刀片的修光刃部分應水平，保證0.005 mm/cm。注意：最后光刀前微松壓板，待工件充分冷卻后，作最后精銑。

5　檢驗(臨床)

(1)用導軌形狀檢查模檢查兩根V形導軌形狀，見圖3。檢查模與床身導軌結合面0.03 mm塞尺不入。

(2)用水平儀和110°導軌半角量具檢查單根導軌的半角誤差，見圖4。半角允差為水平儀偏移2個格。分別測量兩導軌，記錄測量結果。

(3)用橋型檢具、千分表、表架及相應的對表塊檢查雙V導軌中心距，見圖5。中心距尺寸允差±0.03 mm。方法：根據中心距尺寸要求，用對表塊將千分表對好，然后依次置于床身導軌兩端，分別記錄測量結果。

(4)用光學平直儀、110°導軌半角量具檢查主V形導軌直線度(水平面和垂直面)，見圖6。床身導軌在水平面內直線度，要求：局部0.007 mm/1 000 mm，全長0.015 mm；床身導軌在垂直面內直線度，要求：局部0.007 mm/1 000 mm，全長0.015 mm。水平面直線度測量方法：500 mm為一檔，依次測量，記錄測量結果，繪制直線度曲線圖。垂直面直線度測量時，讀數頭旋轉90°，測量方法同上，記錄測量結果，繪制直線度曲線圖。

(5)用橋型檢具、水平儀檢查垂直面內平行度(扭曲)，并用橋型檢具、千分表比對檢查床身的雙V形導軌水平面內平行度(開檔尺寸差值)，見圖7。床身導軌在垂直面內平行度，要求：任意1 000 mm長度上測量不超過0.01 mm；床身導軌在水平面內平行度，要求：全長0.02 mm。記錄測量結果。

(6)分析各測量結果，若超差，通過數控編程插補的方法進行誤差補償，方法如下：

①比較并分析機床自身與被加工件的尺寸偏差。②確定好插補方案，對插補曲線進行數學處理。③按照數控裝置規定的指令和程序格式，編寫工件的加工程序。④編制的加工程序必須通過圖形動態模擬等方法檢驗程序的正確性。當發現錯誤時，通過分析錯誤的性質來修改程序，直到加工出合格的工件。

6　工藝過程(裝配)

床身適當位置(對應地腳螺栓孔位置)放置墊鐵，吊放床身，調整方法及要求同4.1。

各拼接處導軌面錯位量小于0.005 mm，緊固各段床身成一體，檢查調整床身精度達到設計要求。床身導軌刮刀花，有利于存油，能減小摩擦阻力，提高潤滑性。

7　結語

與傳統拼接工藝(一般為單節磨削加工，然后拼接，若超差，則進行刮研)相比，上述以銑代磨的工藝不但在接縫處理上有明顯優勢，而且更易保證導軌全長精度，同時還提高了工作效率、降低了勞動強度。該技術克服現有超長床身的高精度拼接加工工藝的缺點，解決了制約大型、特大型機床研制的一個技術難點。

[1]上海市金屬切削技術協會.金屬切削手冊[M].上海：上海科學技術出版社,2000.

[2]機械工業職業技能鑒定指導中心.高級機修鉗工技術[M].北京：機械工業出版社，1999.

[3]劉巺爾,于春涇.機械制造檢測技術手冊[M].北京：冶金工業出版社、機械工業出版社,2000.

[4]仲興國.數控機床與編程[M].沈陽：東北大學出版社,2007.

(編輯譚弘穎)

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·名詞解釋·

砂帶磨床砂帶磨床是以快速運動的砂帶作為磨具，工件由輸送帶支承，效率比其他磨床高數倍，功率消耗僅為其他磨床的幾分之一，主要用于加工大尺寸板材、耐熱難加工材料和大量生產的平面零件等。

旋轉鍛壓機旋轉鍛壓機是鍛造與軋制相結合的鍛壓機械。在旋轉鍛壓機上，變形過程是由局部變形逐漸擴展而完成的，所以變形抗力小、機器質量小、工作平穩、無震動，易實現自動化生產。輥鍛機、成形軋制機、卷板機、多輥矯直機、輾擴機、旋壓機等都屬于旋轉鍛壓機。

The stiching process of high precision and super long rail bed

QIN Zhixu， LIU Bingwen

(Weihai Huadong CNC Co., Ltd.，Weihai 264200，CHN)

Describes the preparation and process requirements precision rail bed long before finishing stitching process, elaborated with milling and grinding processing methods, testing, specific operating methods and precautions assembly. Practice has proved that the stitching process can more easily achieve the ultimate precision stitching.

precision; overlength; milling instead of grinding

TD406

B

10.19287/j.cnki.1005-2402.2016.07.025

秦之旭，男，1977年生，工程師，主要從事數控機床設計研發工作。

2015-05-03)

160734