淺談加工數控機床本身大型結構件的工藝

發布日期:2016-04-29    蘭生客服中心    瀏覽:9469

一、前言

  作為機械制造業的母機,機床的設計制造水平一定程度上代表了一個國家的機械制造業水平。我國工業起步晚、基礎較薄弱,造成中國當前的機床行業制造水平跟國際頂尖水平還存在一定的差距。機床的設計、部件制造、整體裝配對機床的工作精度起著決定性影響。在機床大件的制造環節,制造工藝對零部件的質量起著決定性作用,接下來就典型的數控立柱移動式平面磨床的滑鞍為例,淺談機床大件的加工工藝制定。

二、數控立柱移動式平面磨床的基本結構

  數控立柱移動式平面磨床的基本結構包括:床身、工作臺、立柱、滑鞍、立柱支撐座。其中滑鞍氣的作用是:支撐立柱在立柱支撐座上滑動(絲桿驅動),帶著砂輪在Y軸上移動,實現磨削進給。

三、滑鞍的工藝制定及分析驗證

  從圖紙入手,結合理論知識和企業的實際情況,作出該滑鞍的加工工藝流程,并附帶分析驗證。

1、鑄造

  工藝方法:毛坯使用消失模鑄造法。按照圖紙要求,需加工面單邊壁厚增加8-10mm進行鑄造,鑄件不得有裂紋、沙眼、夾渣、縮松等鑄造缺陷。

  分析驗證:生產圖紙要求是HT250,所以選擇鑄造;某公司的該型號產品屬于小批量生產,所以消失?晒澥∧>叱杀;出爐后需對鑄造缺陷進行檢查,提前發現缺陷并及時處理。

2、清砂

  工藝方法:把工件表面所有砂子清理干凈。

  分析驗證:鑄件出爐后表面的型砂會加劇機加工刀具的磨損,因此機加工前要把型砂處理干凈。

3、劃線

  工藝方法:將工件放置于劃線平臺,以底面⑦為基準墊平工件,并擺正。劃中心線,檢查非加工面的外形尺寸;照顧各邊壁厚,劃①②③④⑤⑥⑦面加工線。

  分析驗證:劃線是大型鑄件機加工前必做的工序,劃線既可以檢查鑄件非加工面是否合格,也為之后的機加工工序中合理統籌各加工面余量提供依據,是機加工質量的重要保證。

4、粗刨(銑)

  工藝方法:以①⑥面朝工作臺,工件長度朝工作臺長度方向,底面墊螺旋可調頂尖,調平⑦面劃線。頂面粗刨刀刨⑦面留余量4-5mm。工件翻面,把工作臺清掃干凈,⑦面緊貼工作臺,④⑤面沿工作臺方向擺正,校正工件側面并檢查④⑤面余量。壓緊工件。粗刨②④⑤面、粗銑①⑥③面留余量4-5mm。

  分析驗證:對于具有長、直面的大型工件,結合某公司的設備情況,銑、刨是一種最適合的加工方式。對于加工基準面的選擇,根據產品結構來看⑦面是裝配的安裝基準,且面寬大,以其為加工基準面可以同時加工其他幾個重要面。按照加工中的“基準先行”原則,先加工⑦面,再以⑦面為基準加工其他面。該工序第3步,以基準面⑦加工其他面時,工作臺方向找不到劃線面校正,可以以側面作為校正基準,但要兼顧代加工面余量。該側面作為粗基準,整個加工過程只能用一次。

5、熱處理

  工藝方法:人工時效處理,將工件裝入熱處理爐加熱至500-550℃,保持該溫度4-8h,再讓工件自然冷卻。

  分析驗證:在鑄造過程中的冷卻階段由于不均勻冷卻會產生殘余應力;切削粗加工破壞了原鑄件內的應力平衡,使得應力產生。應力不在工件加工成型前消除的話,隨著時間逐漸釋放,會使得工件變形甚至產生裂紋。所以必須進行去應力處理。選擇在粗加工后進行時效處理,同時消除了鑄造和粗加工產生的應力,可謂一舉兩得。

6、精刨(銑)

  工藝方法:以①⑥面朝工作臺,工件長度朝工作臺長度方向,底面墊螺旋可調頂尖,打表調平⑦面。面銑刀半精銑,精銑⑦面留余量0.3-0.5mm,要求粗糙度Ra3.2,工件翻面,把工作臺清理干凈,⑦面緊貼工作臺,④⑤面朝上沿著工作臺方向擺正,打表校正④面、復檢⑤面。壓緊工件。頂面刨刀半精、精刨②④⑤面留余量0.3-0.5mm,要求粗糙度Ra6.3-Ra3.2,面銑刀半精銑、精銑①⑥③面留余量0.3-0.5mm,要求粗糙度Ra6.3-Ra3.2。

  分析驗證:本次擺正④⑤面在工作臺方向時,直接使用④⑤面為找正基準,驗證了粗基準只能使用一次原則。②④⑤面作為工作導軌,半精加工依然使用刨削,刨削可以使加工面延展性提高,晶體順滑,增強導軌面的耐磨性;且④⑤面作為V型面,刨削更加適合。

7、銑

  工藝方法:⑦面朝下,按圖紙讓開鉆孔位置再墊等高塊,④⑤面沿著工作臺打表校正,鎖緊工件。裝萬向銑頭,調好直角。輕微銑一刀工件左端面,再輕微銑一刀工件側面,這兩刀為后面加工孔位做基準。定好孔位,分別鉆工件兩側面上的油孔尺寸成。調直銑頭,鉆①②⑥面上油孔成,鉆、攻③面上螺孔成,換球頭銑刀銑②面上油槽成;銑頭按圖紙擺好角度,分別銑④⑤面上油槽尺寸成、鉆油孔成。工件翻面,①⑥面朝下墊等高塊,打表校正工件端面(3中所銑端面處)擺正工件,鎖緊。以2中所銑端面、側面處為定位,中心鉆定各孔位置。鉆⑦面上油孔成(與背面油孔相通);鉆、攻螺紋成。

  分析驗證:大型工件在找孔位和加工斜面油槽時,難以通過人工劃線和普通機床實現,此時依托大型龍門加工數控機床的寬大工作臺、坐標智能化控制、萬向銑頭等,就很容易實現孔的定位、斜面加工?、槽等小型切削工序基本上放在工件最終成型工序前,在半精加工后形成的尺寸可以滿足孔、槽的準確定位。該工序作為精加工前的最后一道工序,必須把所有除開精加工(或者以精加工面作為基準的加工)工序放在精加工之前完成。這樣既保證精加工后再無切削工序損傷到精加工面,要保證盡量少的切削變形和吊裝變形,以保證精加工質量。

8、噴漆

  工藝方法:工件擺放在木方條上,非噴漆面蓋好防護紙,根據圖紙要求,非加工面噴防銹底漆,面漆。

  分析驗證:油漆作業對人體有害,必須在密閉油漆房進行,并且工人防護用品必須穿戴齊全。作業時必須用防護紙(或報紙)把非噴漆面蓋住,以免勿噴到非噴漆面造成返工。

9、磨

  工藝方法:⑦面朝上,①⑥面朝工作臺墊可調墊塊,擺正工件。⑦面自為基準校平。磨⑦面尺寸成,要求粗糙度R a0.8。將工件吊下平放。工作臺清理干凈,根據⑦面形狀在工作臺上擺好等高塊,把所有等高塊光一刀,保證其頂面處于同一平面。吊上工件,⑦面緊貼等高塊,④⑤面沿著工作臺方向擺正,打表校正④面、復檢⑤面。壓緊工件。平行砂輪磨①⑥②③面尺寸成,要求粗糙度Ra0.8;立磨頭調好角度,分別磨④⑤面尺寸成,要求粗糙度Ra0.8。

10、檢驗

  工藝方法:按圖紙對工件尺寸進行檢驗。

  分析驗證:為保證產品質量,工件加工完畢后,必須經過檢驗合格后方可進入裝配階段。

11、防銹入庫

  工藝方法:等工價干燥后所有外露加工面涂上防銹油;再入庫,待裝配。

  分析驗證:所有零件在加工完畢后必須要防銹處理,才能進行存儲,等待進入裝配階段。高精度工作面如果防銹處理做的不好,會生銹破壞工作面,影響外觀質量,嚴重會導致返工或者工件報廢。

四、結束語

  數控機床大型零件的加工質量對之后的總成裝配有著重要影響,優秀的加工工藝是零件加工質量的重要保證。下面介紹幾款高精度加工中心,用于生產數控機床母機:

  日本三井精機超高精度立式加工中心VU50A/VU65A

  日本MITSUISEIKI超高精度立式加工中心,高精度,高剛性,定位精度和重復定位精度±0,001mm。
  VU50A標準裝配的12,000min-1主軸為直接傳動方式,電動機和主軸主體進行熱絕緣,因此熱位移極小。X、Y軸為滾動導軌(線性導軌)的研磨滑動面,移動平滑,Z軸為方形滑動導軌的研磨滑動面,極具剛性。導軌安裝面在刮研加工后已具有直線度.·垂直度,因此不僅可以保持初期精度還可以保持長期精度。另外還可提供機體溫度均一化裝置,不受周圍溫度影響以實現穩定加工。
  VU65A采用方形滑動導軌能夠保持長時間的高精度并實現高剛性。經過熱處理的方形滑動導軌安裝在被刮研加工后已具有直線度·垂直度的面上。Y軸有4個方形滑動導軌。X軸即使移動到行程末端也不會出現懸臂現象。主軸的標準規格為高剛性齒輪驅動的50T 6,000min-1,還可以選擇50T 12,000min-1、40T 20,000min-1。

項目

單位

VU50A

VU65A

X軸行程

mm

700

1,280

Y軸行程

mm

500

650

Z軸行程

mm

450

610

工作臺尺寸

mm

1,100 X 580

1,500 X 600

最大裝載重量

kg

600

1,500

主軸錐形

 

ISO 7/24錐形NO.40

ISO 7/24錐形NO.50

主軸旋轉速度

min-1

120 -12,000(OP: 20,000)

15 - 6,000 (OP:12,000/20,000)

主軸電動機輸出功率

kW

7.5/5.5(30分鐘/連續)

18.5/15(30分鐘/連續)

快速進給速度

m/min

XY:36  Z:24

24

切削進給速度(max)

m/min

20

10

位置檢測

 

光柵尺

ATC(刀庫)工具儲存數

20(OP: 30/40/60)

工具最大長度

mm

280

320

工具最大直徑

有鄰接

mm

Ø 90

Ø 125

無鄰接

mm

Ø 125(全圓)

Ø 210(全圓)

工具最大重量

kg

10

15

定位精度

mm

±0,001

±0,0015

重復定位精度

mm

±0,001

機床重量

kg

約9,400

約13,000

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