大型箱體加工工藝分析

汪旭東

摘 要：箱體加工遵循先面后孔、先基準(zhǔn)孔后次要孔、粗精分開加工原則。平面加工依不同精度質(zhì)量要求有刨、銑削、磨削各種方法供選擇。同一軸線孔距大于600mm孔系，采用掉頭法加工。孔系選用不同的加工方法，會使加工后箱體的孔徑、圓度、同軸度、平行度等質(zhì)量精度要求受到不同影響程度。

關(guān)鍵詞：大型箱體;加工工藝;精度保證;因素分析

1 引言

箱體零件的功用是將部件中的軸、套、軸承、齒輪、法蘭盤等有關(guān)零件，連接成一個整體，并使之保持正確的相互位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不均勻，加工部位多，工藝難度大，以TX-020床頭箱為例，見圖1。

2 加工工藝過程

2.1 大型箱體平面的加工方法

平面加工常用方法有刨、銑、磨三種。通常，先加工基準(zhǔn)底平面，后加工兩端面和其它側(cè)面。

刨削加工特點(diǎn)是刀具結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、直線性好。多采用龍門刨床設(shè)備，一次安裝后可以利用幾個刀架，完成若干個表面加工，機(jī)床成本低。刨削加工后的零件表面粗糙度質(zhì)量差，平面度及相互位置精度不易保證，適用于粗加工。

銑削加工一般采用龍門銑床，銑削效率比刨削高，使用密齒端銑刀，由于刀齒多，能進(jìn)行高速大進(jìn)給端銑，生產(chǎn)效率高，可保證平面間的相互位置精度，適用于粗加工或半精加工。為提高加工表面的粗糙度，精銑時端銑刀主軸不要完全與進(jìn)給方向垂直，一般應(yīng)該傾斜15′～20′，可避免刀片和已加工表面發(fā)生“掃刀”現(xiàn)象，而造成加工表面的粗糙。

平面磨削加工，多采用導(dǎo)軌磨床，加工質(zhì)量比刨削、銑削都要高，易于提高相互位置精度，使后序鉗工裝配刮研時，勞動強(qiáng)度大大降低，為刮研裝配工序刮點(diǎn)不刮量奠定基礎(chǔ)，適用于精加工。

2.2 箱體孔系的加工方法

箱體孔系支承孔的加工，對于直徑小于Ф50mm的孔，一般不鑄出，可采用鉆-擴(kuò)（或半精鏜）-鉸（或精鏜）的方案。對于已鑄出的孔，可采用粗鏜-半精鏜-精鏜（用浮動鏜刀片）的方案。由于主軸軸承孔精度和表面質(zhì)量要求比其余孔系高，所以，在精鏜后，還要用浮動鏜刀片進(jìn)行精細(xì)鏜。常采用普通臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鏜銑床或加工中心等設(shè)備完成。

3 影響箱體零件加工精度的因素分析

3.1 鏜桿受力變形的影響

在工作臺不動，鏜桿伸縮懸臂鏜孔過程中，受到切削力矩、切削力及鏜桿自重的作用，使鏜桿產(chǎn)生彈性扭曲及彎曲變形。使鏜桿的實(shí)際回轉(zhuǎn)中心偏離了理想回轉(zhuǎn)中心。從而引起孔系加工的各種誤差：對同一孔的加工，引起圓柱度誤差;對同軸孔系引起同軸度誤差;對平行孔系引起孔距誤差和平行度誤差。因此，在鏜孔中盡可能選加粗接長鏜桿直徑，減少懸伸長度;同時采用導(dǎo)向裝置，約束鏜桿的撓曲變形。

3.2 機(jī)床安裝精度的影響

3.2.1 立柱垂直度的影響

立柱前傾后仰，使得鏜桿主軸軸線與工作臺面產(chǎn)生夾角，進(jìn)給方式以工作臺不動主軸移動加工箱體時，刀尖回轉(zhuǎn)中心移動的運(yùn)動軌跡與箱體底面產(chǎn)生不平行，當(dāng)兩同軸孔相距較遠(yuǎn)采用調(diào)頭法加工孔時，引起同一軸的孔產(chǎn)生同軸度誤差。立柱左右傾斜，不在同一高度的孔系調(diào)頭法加工孔時，引起與基準(zhǔn)軸線相反方向的位移，兩軸相錯，同一軸的孔系產(chǎn)生同軸度誤差。

3.2.2工作臺360°回轉(zhuǎn)平面度的影響

調(diào)頭法加工孔時，同一軸的孔軸線旋轉(zhuǎn)180°后相交，產(chǎn)生同軸度誤差。

3.2.3 鏜桿與導(dǎo)向套的精度及配合間隙的影響

在鏜孔過程中，鏜桿與導(dǎo)套之間存在間隙，當(dāng)切削力大于鏜桿自重時，刀具不管處在任何切削位置，切削力都推動鏜桿緊靠在切削位置相反的導(dǎo)套內(nèi)表面上。這樣，隨著鏜桿的移動，鏜桿表面以一固定部位沿導(dǎo)套整個內(nèi)圓表面滑動。因此，導(dǎo)套內(nèi)孔的圓度誤差將引起被加工孔的圓度誤差，而鏜桿的圓度誤差對被加工孔的圓度沒有影響。

當(dāng)精鏜時切削力小于鏜桿自重時，隨著鏜桿的旋轉(zhuǎn)，鏜桿軸頸表面以不同部位沿導(dǎo)套內(nèi)孔的下方擺動。顯然刀尖運(yùn)動軌跡為一個圓心低于導(dǎo)套中心的非正圓，直接造成被加工孔的圓度誤差。此時，鏜桿與導(dǎo)套的圓度誤差都將反映到被加工孔上而引起圓度誤差。當(dāng)加工余量與材質(zhì)不勻或切削用量選取不一時，對同一孔的加工可能引起圓柱度誤差，對不同孔的加工，可能引起相互位置誤差和孔距誤差。

3.3 機(jī)床進(jìn)給方式的影響

鏜桿懸臂鏜孔時，若以鏜桿直接進(jìn)給，在鏜孔過程中隨著鏜桿的不斷伸長，刀尖處撓曲變形量愈來愈大，使被加工孔愈來愈小，造成圓柱度誤差。若用鏜桿直接進(jìn)給加工同軸線上的各孔則會造成同軸度誤差。反之鏜桿鎖住伸出長度不變，以工作臺進(jìn)給，則在鏜孔過程中，刀尖處撓度值不變，對被加工孔的幾何形狀精度和孔系的相互位置精度均無影響，同軸線上的各孔的同軸度誤差最小。

但是，在用工作臺進(jìn)給時，機(jī)床導(dǎo)軌的直線度誤差會使被加工孔產(chǎn)生圓柱度誤差，使同軸線上的孔產(chǎn)生同軸度誤差。機(jī)床導(dǎo)軌與主軸軸線的平行度誤差，使被加工孔產(chǎn)生圓柱度誤差（喇叭孔），軸系各軸產(chǎn)生平行度誤差。

為了提高孔系的加工質(zhì)量，雖然生產(chǎn)效率較低，進(jìn)給方式盡量采用固定鏜桿伸出長度，工作臺進(jìn)給方式，尤其是類似于TX-020床頭箱軸向孔距較遠(yuǎn)，調(diào)頭鏜時優(yōu)先選用。

3.4 切削熱對孔系加工的影響

由于箱體各軸承受力方向、大小不同，孔徑大小不同等因素，使之箱體各孔周圍材料不均勻。切削產(chǎn)生的熱量傳遞到箱體的不同壁厚處，會有不同的溫升，材料少的薄壁處溫升高膨脹變形大，材料多厚壁處溫度低變形小。加工成正圓的孔冷卻后會產(chǎn)生圓度誤差。因此，箱體粗精加工要分開進(jìn)行，必須待粗加工冷卻后，再作精加工。最好粗加工后做時效處理，消除內(nèi)應(yīng)力，減少變形，保證精度穩(wěn)定。

3.5 夾緊力對孔系加工精度的影響

夾緊力要選擇適當(dāng)。精加工夾緊力可小一點(diǎn)，不宜過大，往往夾緊加工的孔在放松后產(chǎn)生圓度誤差，粗加工后將工件松開點(diǎn)，二次安裝，可使彈性變形得到恢復(fù)。夾緊著力點(diǎn)應(yīng)在實(shí)處，不宜壓在加工孔的上部。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳家芳.實(shí)用機(jī)械工人切削手冊[K].南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2007.4