超長直線導軌的加工工藝探索

劉云民

（濟南機械研究所,濟南 250100）

超長直線導軌的加工，一直以來都是機械加工工藝中的一個難點。一般情況下，當導軌的長度超過3m的時候，從一般的機械加工工藝的角度上看，就已經屬于有難度的操作加工了。

我所在的機械研究所的加工車間，曾經接到過一批床身為整體鑄造結構、一段式、長度超過10m的工件，是高速龍門銑床的床身。這批工件的導軌直線度要求很高。

為了達到用戶的技術需求，我們對這批工件采取加工工藝的攻關行動。

以往，像這樣長度的導軌，一般情況下為了保證加工的容易進行，都是采取分段式的結構，有分成2段式的，也有分成3段式的。分段式的超長導軌，雖然加工起來比較容易，但裝配起來就比較難了。

傳統的超長導軌在分段式加工中的加工工藝，為了保證產品的精度，不外是采取磨削和手工刮研等方法。手工刮研自然是保持產品精度的好方法，這種方法具有的特點是：切削量小，切削力也小，由切削產生的熱量更小，這就可以在很大程度上減小因為加工切削和裝夾所帶來的工件的變形。而且，手工刮研后還能在工件上留下一層非常漂亮的花紋，這層花紋既可以使工件的表面增加美觀度，又可以在工件的表面上存儲機油，這樣，導軌在使用的過程中可以保持潤滑減少摩擦，還可以在很大程度上提高產品的使用壽命。

但是，手工刮研的方法工作效率極低，而且，對加工工人的技術水平也有一定的要求，工作人員的勞動強度也很大。

此次，因為所接到的訂單就是這種超長的機身加導軌一體式的工件結構，以往的任何分段式加工的工藝手法已經完全不能適合于我們的工件要求。為了更好地完成這次訂單，我們做了以下這些工作：

1 優化加工工藝的流程

（1）在加工前，對工件的工序進行了科學合理的安排。根據工件自身的結構特點，我們對工件增加了熱時效和人工時效的工序。在粗加工切削掉工件的大部分加工量之后，我們對工件進行了第一次熱時效：以50～100℃/h的速度加熱至500-650℃ ，保溫3-5小時之后，以20- 50℃ /h的速度冷卻至200℃ 后空冷。

（2）粗加工和半精加工完成后，為了消除加工應力，再對零件進行人工時效處理: 以低于100℃/h的速度加熱至500-600℃ ， 保溫4-6小時后，再以20-30℃ /h的速度冷卻至200℃ 后空冷。

（3）增加加工工序，以降低每道加工工序間的切削余量，最大限度地減少因為切削力給工件帶來的變形影響。

2 做好加工機床自身精度的調整

（1）由于導軌面越長，導軌面的直線度和粗糙度受加工機床自身精度的影響就越大。為了減少這種影響度，在工件加工之前，一定要對機床自身的精度進行調整，在對機床各坐標軸的反向偏差進行測定和補償的同時，還要對機床自身的定位精度進行檢測和補償。而對這兩個要素進行檢測的時候，更加需要注意的是要多運行幾次，因為在不同的運行速度下，所檢測出來的結果也是有著很大的差別的。

（2）選擇耐用度高的刀具。通過切削對比試驗，先后選用多個廠家、多種結構精銑刀具進行切削對比試驗，最后使用伊斯卡的精銑刀具加工導軌面精度及表面粗糙度完全達圖紙要求。我們共選用了瓦爾特、株洲硬質合金、伊斯卡三種刀具，在轉速同為500n/s、進給量同為1000mm/s、背吃刀量同為0.02mm-0.03mm的情況下，這幾種刀具的耐用度分別為一般、不好、很好。

（3）優化切削參數。在刀具切削試驗的基礎上，我們對機床的轉速、進給量和背吃刀量都進行了相應的試驗調整，得到了最優化的加工數據，以保證加工工件的技術指標。

3 導軌立面對導軌面垂直度保證

為了達到導軌立面對導軌面的垂直度的要求，我們采用了預先銑削工件空位的工藝方法，這樣可以減少切削抗力對刀具的影響，從而保證了導軌立面對導軌面的垂直。

4 結語

該產品采用一段式床身，減少加工時分段多次上活、卸活、對刀、裝刀、檢測等的時間，同時由于加工精度好，其裝配調試程序也相應簡單，極大地縮短了加工、調試的周期。

一般床身導軌的加工精度為0.025-0.03/7500-8000，在我們的工藝攻關下，該零件的加工精度達到了0.025-0.03/10060，水平方向達到每米直線度0.004。完全滿足了我們的客戶對訂單的技術要求。

[1]劉云旭.金屬熱處理原理[M].機械工業出版社,1980.

[2]熱處理手冊編委會.熱處理手冊[M].機械工業出版社,2002.

[3]樂兌謙.金屬切削刀具[M].機械工業出版社,2011.