超長(zhǎng)直線導(dǎo)軌的加工工藝探索

劉云民

（濟(jì)南機(jī)械研究所,濟(jì)南 250100）

超長(zhǎng)直線導(dǎo)軌的加工，一直以來都是機(jī)械加工工藝中的一個(gè)難點(diǎn)。一般情況下，當(dāng)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度超過3m的時(shí)候，從一般的機(jī)械加工工藝的角度上看，就已經(jīng)屬于有難度的操作加工了。

我所在的機(jī)械研究所的加工車間，曾經(jīng)接到過一批床身為整體鑄造結(jié)構(gòu)、一段式、長(zhǎng)度超過10m的工件，是高速龍門銑床的床身。這批工件的導(dǎo)軌直線度要求很高。

為了達(dá)到用戶的技術(shù)需求，我們對(duì)這批工件采取加工工藝的攻關(guān)行動(dòng)。

以往，像這樣長(zhǎng)度的導(dǎo)軌，一般情況下為了保證加工的容易進(jìn)行，都是采取分段式的結(jié)構(gòu)，有分成2段式的，也有分成3段式的。分段式的超長(zhǎng)導(dǎo)軌，雖然加工起來比較容易，但裝配起來就比較難了。

傳統(tǒng)的超長(zhǎng)導(dǎo)軌在分段式加工中的加工工藝，為了保證產(chǎn)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(chǎn)品精度的好方法，這種方法具有的特點(diǎn)是：切削量小，切削力也小，由切削產(chǎn)生的熱量更小，這就可以在很大程度上減小因?yàn)榧庸で邢骱脱b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(chǔ)機(jī)油，這樣，導(dǎo)軌在使用的過程中可以保持潤(rùn)滑減少摩擦，還可以在很大程度上提高產(chǎn)品的使用壽命。

但是，手工刮研的方法工作效率極低，而且，對(duì)加工工人的技術(shù)水平也有一定的要求，工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度也很大。

此次，因?yàn)樗拥降挠唵尉褪沁@種超長(zhǎng)的機(jī)身加導(dǎo)軌一體式的工件結(jié)構(gòu)，以往的任何分段式加工的工藝手法已經(jīng)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(yōu)化加工工藝的流程

（1）在加工前，對(duì)工件的工序進(jìn)行了科學(xué)合理的安排。根據(jù)工件自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們對(duì)工件增加了熱時(shí)效和人工時(shí)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(duì)工件進(jìn)行了第一次熱時(shí)效：以50～100℃/h的速度加熱至500-650℃ ，保溫3-5小時(shí)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(yīng)力，再對(duì)零件進(jìn)行人工時(shí)效處理: 以低于100℃/h的速度加熱至500-600℃ ， 保溫4-6小時(shí)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?yàn)榍邢髁o工件帶來的變形影響。

2 做好加工機(jī)床自身精度的調(diào)整

（1）由于導(dǎo)軌面越長(zhǎng)，導(dǎo)軌面的直線度和粗糙度受加工機(jī)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(duì)機(jī)床自身的精度進(jìn)行調(diào)整，在對(duì)機(jī)床各坐標(biāo)軸的反向偏差進(jìn)行測(cè)定和補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，還要對(duì)機(jī)床自身的定位精度進(jìn)行檢測(cè)和補(bǔ)償。而對(duì)這兩個(gè)要素進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，更加需要注意的是要多運(yùn)行幾次，因?yàn)樵诓煌倪\(yùn)行速度下，所檢測(cè)出來的結(jié)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(duì)比試驗(yàn)，先后選用多個(gè)廠家、多種結(jié)構(gòu)精銑刀具進(jìn)行切削對(duì)比試驗(yàn)，最后使用伊斯卡的精銑刀具加工導(dǎo)軌面精度及表面粗糙度完全達(dá)圖紙要求。我們共選用了瓦爾特、株洲硬質(zhì)合金、伊斯卡三種刀具，在轉(zhuǎn)速同為500n/s、進(jìn)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(yōu)化切削參數(shù)。在刀具切削試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，我們對(duì)機(jī)床的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和背吃刀量都進(jìn)行了相應(yīng)的試驗(yàn)調(diào)整，得到了最優(yōu)化的加工數(shù)據(jù)，以保證加工工件的技術(shù)指標(biāo)。

3 導(dǎo)軌立面對(duì)導(dǎo)軌面垂直度保證

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

4 結(jié)語

該產(chǎn)品采用一段式床身，減少加工時(shí)分段多次上活、卸活、對(duì)刀、裝刀、檢測(cè)等的時(shí)間，同時(shí)由于加工精度好，其裝配調(diào)試程序也相應(yīng)簡(jiǎn)單，極大地縮短了加工、調(diào)試的周期。

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

[1]劉云旭.金屬熱處理原理[M].機(jī)械工業(yè)出版社,1980.

[2]熱處理手冊(cè)編委會(huì).熱處理手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

[3]樂兌謙.金屬切削刀具[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2011.