杜小山

(煤炭科學(xué)研究總院西安研究院鉆探技術(shù)研究所, 陜西 西安 710054)

0 引 言

現(xiàn)有ZDY10000S型鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器箱體部件加工工藝路線(圖1)是將箱體(圖2)和箱蓋(圖3)的結(jié)合面精加工后，將箱體和箱蓋進(jìn)行組裝后加工定位直銷孔，再在臥式鏜床上加工兩對軸承孔.這種工藝方法主要是為保證兩對軸承孔的同軸度要求，但缺點是粗、精加工工序不分，在粗加工工序后不好安排熱處理工序，工件殘余應(yīng)力較大，切削加工性能不好，且臥式鏜床主軸受重力影響易下垂，加工的兩對軸承孔垂直度易超差，箱體和箱蓋零件缺乏裝配互換性.

圖1 箱體加工工藝流程圖

由于立式數(shù)控鏜銑床主軸不受重力下垂的影響，孔定位和加工精度高，加工表面質(zhì)量好，效率高，尤其是定位精度高，基于此作者根據(jù)數(shù)控鏜銑床加工性能特點，從滿足箱體、箱蓋零件裝配互換性以及在粗加工后安排熱處理工序和滿足批量生產(chǎn)的要求出發(fā)，對現(xiàn)有的箱體部件加工工藝方法進(jìn)行了改進(jìn)研究.

1 箱體加工工藝路線研究

箱體(圖2)主要加工φ160和φ260兩個孔、大平面A和兩個小平面B、C以及設(shè)計基準(zhǔn)面D，其中箱體A面和箱蓋(圖3)的大面E配合，用3個直銷保證箱體和箱蓋兩對軸承孔的同軸度要求.箱體加工主要需保證φ160、φ260兩孔的孔徑、中心距以及箱體內(nèi)腔深度和內(nèi)腔半徑方向尺寸均勻性要求.根據(jù)圖紙設(shè)計要求及箱體與箱蓋的裝配關(guān)系，為滿足箱體和箱蓋裝配互換性，并考慮到生產(chǎn)線的建設(shè)實際，本加工方案擬定將箱體和箱蓋軸承孔分開加工.為保證箱體內(nèi)腔深度的均勻性要求，先在端面銑床上以箱體內(nèi)腔平面E為粗基準(zhǔn)定位(保證內(nèi)腔深度尺寸的均勻性要求)，粗加工箱體高度方向基準(zhǔn)面D，再以D面定位粗加工A面，以A面精基準(zhǔn)定位精加工D面(遵循互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的工藝準(zhǔn)則).以大面A為精基準(zhǔn)在機(jī)床工作臺上定位，以D面找正箱體，按劃線粗、精銑寬度方向的兩尺寸面F和G.利用粗加工工裝(圖5)以箱體的D面和F面定位，按劃線粗銑箱體的B、C臺階面.利用粗加工工裝上的兩孔定位端面銑床主軸，粗鏜φ160、φ260兩孔.粗加工后安排去應(yīng)力熱處理工序，然后在立式數(shù)控鏜銑床上精加工箱體的B、C面以及精鏜φ160、φ260兩孔(按坐標(biāo)確保兩孔中心距要求).利用精加工工裝(圖6)以φ160、φ260兩孔及C面精確定位，精加工箱體和箱蓋的結(jié)合面A面及其上的定位直銷孔和各絲孔,保證裝配后箱體和箱蓋兩對軸承孔的同軸度要求.

圖2 箱體加工示意圖 圖3 箱蓋加工示意圖

圖4 箱蓋加工工藝流程圖

2 箱蓋加工工藝路線研究

根據(jù)箱體加工路線分析，箱蓋(圖3)主要加工φ280和φ260兩個孔、大平面E、小平面F.其中大平面E和箱體的大面A配合，用3個直銷定位保證箱體和箱蓋兩孔的同軸度要求.箱蓋加工工藝流程圖如圖4所示，主要考慮保證兩孔的中心距及箱蓋和箱體兩孔的同軸度要求，且需要考慮大平面E的平面度和兩軸承孔的孔徑要求.主要思路是在普通立式銑床上以箱蓋D面定位(為保證厚度尺寸25的均勻性)，先粗加工箱體和箱蓋的結(jié)合面E、粗鏜兩軸承孔及粗加工小平面F(圖5)，去應(yīng)力熱處理工序后，再在立式數(shù)控鏜銑床上精鏜兩對軸承孔(確保兩孔中心距要求)，精銑E面，然后利用精加工工裝(圖6)以箱蓋φ280和φ260兩個孔及E面精確定位，精加工箱蓋F面上的螺栓過孔和定位直銷孔.

圖5 粗加工工裝

圖6 精加工工裝

3 加工過程需注意的事項

(1)在立式數(shù)控鏜銑床上精加工箱體和箱蓋的結(jié)合面時(箱體是A面，箱蓋是E面)，為了提高平面度，防止裝配后產(chǎn)生漏油現(xiàn)象，應(yīng)編圓弧插補程序沿工件圓周均勻銑削，以減小銑削過程中因工藝系統(tǒng)剛度、刀具磨損、熱變形等影響加工精度的因素產(chǎn)生突變而使平面度超差.

(2)因該立式數(shù)控鏜銑床為開環(huán)控制系統(tǒng)，考慮到系統(tǒng)剛性變形、阻尼、慣性等因素的影響，在立式數(shù)控機(jī)床上鏜孔及加工直銷孔時應(yīng)采用工進(jìn)進(jìn)給慢速移動機(jī)床主軸(300 mm/min)，以減小因阻尼、系統(tǒng)慣性等因素的影響產(chǎn)生響應(yīng)滯后(丟脈沖信號)而帶來的定位誤差.

(3)最后一刀精鏜箱體和箱蓋兩對軸承孔時，為了確保兩孔中心距精度，從而保證后道工序中加工直銷孔的位置精度，消除因測量、對刀等原因多次移動機(jī)床主軸所產(chǎn)生的累積定位誤差，建議將機(jī)床主軸移動到箱體和箱蓋已加工好的一孔處，用千分表重新找正機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)中心后，再移動機(jī)床主軸至另一孔處進(jìn)行精鏜加工，以減小累積定位誤差.

4 結(jié)束語

箱體和箱蓋加工完后經(jīng)檢測各項加工精度滿足圖紙設(shè)計要求，零件加工的平面度和表面粗糙度較臥式普通鏜床加工精度高，克服了原箱體、箱蓋組裝后易漏油的缺點.由于粗加工后安排了去應(yīng)力退火工序，改善了精加工時的切削加工性能，提高了刀具的使用壽命及產(chǎn)品的表面質(zhì)量.該加工工藝滿足批量生產(chǎn)的要求，粗、精加工工序分開，易于組建生產(chǎn)線，滿足批量生產(chǎn)的要求.

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