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前言

      隨著國內軍工、航天、電力、風能、船舶等行業的快速發展，很多的零件都趨向于大型化零件，并且要求高質量、高生產效率加工的需求越來越來迫切。在科技日益飛速發展的今天我廠根據現在船舶工業的需要自主開發了大型①HTM125系列臥式曲軸車銑數控機床。這種機床能夠對電機轉子、氣輪機轉子、軋輥、曲軸等精度高、工序多、形狀復雜的回轉體的機械加工。五軸四聯動的功能，可以節省工藝裝備、縮短生產準備周期、保證零件加工質量、提高生產效率，機床加工精度和生產效率是考核機床的兩個重要指標，它取決于機床的靜態特性和動態特性。在加工過程中，機床主軸的回轉精度和刀具運動直線性精度決定被加工零件的形狀精度和尺寸精度。零件的尺寸精度在于對加工刀具的調整，零件的形狀精度取決于機床床身的精度，而機床的床身是整個機床的基準，它的精度決定了機床精度。本文根據床身的結構特點以及公司現有設備的資源，充分分析了床身的幾個加工難題，針對這幾個難題，我們充分利用新的技術理念，利用有限的資源與設備完成了這種對接床身的加工。這種機床床身是由兩段床身對接而成的,前段床身全長10.1米，后段床身全長是6米，兩段床身全長是16.1米。床身的滑動導軌面與水平面成30°與第一主軸箱和第二主軸箱配合的淬火導軌，床身上面和后面的滾動導軌與可移動的立柱的滾動導軌配合，兩段床身對接的方式是采用螺栓和鑲條配合。床身的截面圖見圖一。 

      下面是重點研究的幾個技術難點和解決方案。

      一、研究導軌淬火前各段導軌的加工根據床身的結構特點，在進行淬火前的工序床身在淬火前分為粗加工、振動時效處理、半精加工。粗加工是為了去除床身上大量的加工余量并且給后序加工留出足夠的半精加工和精加工余量；振動時效處理是為了床身釋放加工應力、熱應力和因為裝夾給床身帶來的變形應力；半精加工是為了給后序的精加工留出加工余量和床身的仿形量。

      二、研究導軌淬火變形量，以便淬火前導軌加工采取措施，彌補淬火變形從床身的結構特點可以看出，這種床身結構屬于細長的床身，長度和截面比是比較大的，而且這種床身在淬火的時候很容易變形，為了保證床身在淬火后能夠有合理正確的幾何形狀和床身導軌面有相應的淬火層厚度，在半精加工的時候需要對床身進行仿形加工。根據以往對類似床身的加工，在這次加工中對床身在兩個方向上進行了仿形處理。一個是在基準面B方向上和與基準B面平行的立面進行了仿形處理，另一個是在基準A面和C面方向上進行了仿形處理。基準B面上的仿形量根據床身的長度10.1米的床身仿形量為3mm,基準A面和C面的仿形量為2mm。床身導軌留量仿形圖如圖二所示。床身長度為6米基準B面的仿形量為2mm,基準A面和C面的仿形量為1mm。根據這樣的仿形量進行淬火處理后床身導軌在淬火后半精加工檢測的時候床身導軌在基準B面方向上的誤差在0.5mm，基準A面和C面的誤差為0.2mm。

      三、研究淬火導軌精磨前各段淬火導軌的一致性加工

      各段床身淬火后需要對床身淬火導軌進行二次加工，去除多余的留量，因為對床身進行了淬火處理，普通的加工刀具無法加工淬火后的床身，經過和山高刀具廠進行聯系之后，采用了能夠切削淬應件的CBN陶瓷刀片對床身進行加工。那么加工后的導軌尺寸的一致性？在加工時采取了基準一致的原則來保證兩段床身淬火導軌截面的一致性。基準一致原則就是以床身淬火導軌的一個平面為基準，在加工其它平面的時，所有的尺寸都是以這個面為坐標基準。

      四、研究淬火導軌精磨后各段導軌的形狀位置精度及尺寸精度

      由于受設備影響，各床身淬火導軌精磨只能采取分段加工，因此必須保證床身各段淬火導軌精磨后形狀位置精度及尺寸精度的一致性，為導軌對接打下基礎。在對床身淬火導軌精加工是還是采用基準一致性的原則，但是這個基準一致性原則和淬火前半精加工是不一樣的。精加工基準一致性的原則是這樣的，首先將需要加工的床身安裝在導軌磨床上并找正到0.02mm以內，然后將一個與床身截面尺寸相差0.05mm的樣板段同樣安裝到機床上，磨床根據樣板段的尺寸來磨削床身導軌面，這樣就能夠保證床身前段、后段的幾何形狀和尺寸精度。

      五、研究淬火導軌對接后的形狀位置精度

      床身淬火導軌進行精加工后，如何對接才能夠保證床身的整體精度？要保證對接后的精度首先要對床身的對接端面進行精加工，保證淬火導軌與床身對接端面的垂直度之后兩段床身才能夠進行對接。在對接時要對對接端面根據測量的數據進行多次調整，直到對接后兩段床身的綜合直線度滿足要求為止，測量兩個床身淬火導軌面的千分表使用工裝，通過使用工裝能夠觀測兩個床身相同導軌面的誤差值，根據千分表的讀數調整對接面的鑲條，當床身兩個相同的導軌面誤差在0.002-0.003范圍內就可以達到床身的對接要求。兩個床身對接完成后，可以使用水平儀或者自準儀檢測對接完成的床身精度。因為對接完成的床身兩段總長度為16.1米長，在進行數據測量的時候，設計了l=500mm的專用墊塊測量采集數據。將采集的數據按照兩點連線的方法作圖對數據進行處理，首尾兩點的連線作為評定直線度誤差的理論直線，從曲線上找出最大正、負坐標值，取其絕對值之和，即為計算出對接床身的直線度誤差。

      六、研究滾動直線導軌對接后的形狀位置精度

      在保證淬火導軌對接后的形狀位置精度基礎上，整體加工滾動直線導軌，確保滾動直線導軌對接后的形狀位置精度。根據我廠目前設備資源，我們首先對我廠本間12米X2米數控機床的綜合直線性進行了調整，讓機床的精度滿足現在加工零件的需要。然后將兩段床身在機床上進行對接。調整好精度后對床身的滾動導軌進行精加工，因為機床加工行程的原因，無法將兩段床身同時加工完成，可以先將10.1米的床身的滾動導軌加工完成，另外6米床身的滾動導軌加工一部分。這樣就會給床身后段留下了加工基準，將10.1米床身卸下之后可以繼續加工6米床身的滾動導軌。

      七、直線導軌螺紋孔和齒條螺紋孔間距的保證

      因為兩段床身的全長為16.1米，而每條滾動導軌全長為8米長，所以在加工安裝螺紋孔時必須保證好兩段床身安裝螺紋孔距。那么如何保證螺紋孔距呢？首先要加工完成床身前段上的螺紋孔，在床身后段上先加工出兩個螺紋底孔，這樣在床身前段卸下之后加工床身后段就有了加工的基準。對床身后段進行重新裝夾找正進行加工余下的螺紋孔，齒條的螺紋孔加工方式和滾動導軌螺紋孔加工方式相同。