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立式加工中心主軸箱加工工藝
閱讀：199 發(fā)布時間：2020-8-10 主軸箱是立式加工中心機床的關(guān)鍵零件，采用對稱設(shè)計， 根據(jù)動力學(xué)分析，進(jìn)行合理的布筋，從而保證其具有良好的抗扭曲和抗彎曲能力，同時具有良好的精度穩(wěn)定性。主軸箱在機床結(jié)構(gòu)上起著定位支承及延長主軸（Z軸伸出）的作用，因此對其制造精度要求很高。
1. 主軸箱結(jié)構(gòu)
以我公司生產(chǎn)的某立式加工中心主軸箱為例，其截面形狀如圖1所示，內(nèi)腔主軸深孔如圖2所示，通過對主軸箱結(jié)構(gòu)及加工需求分析，確定加工過程中需要特別注意的重點、難點，制定出合理的加工工藝方案，以保證主軸箱的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。
2. 加工需求分析
主軸箱毛坯材料為HT300， 鑄件采用樹脂砂造型，與立柱之間的移動采用滾柱直線導(dǎo)軌配合，其主要要求如下：
（1）鑄件不得有砂眼、氣孔、縮松和裂紋等鑄造缺陷， 鑄件需時效處理，硬度不低于190HBW。
（2）兩導(dǎo)軌立面直線度 0.005mm，兩導(dǎo)軌面直線度0.01mm，導(dǎo)軌大面平面度0.01mm。
（3）絲杠座大面與兩導(dǎo)軌面平行度0.01mm，立面與導(dǎo)軌立面平行度0.01mm。
（4）主軸孔? 140H5與導(dǎo)軌大面、立面平行度0.005mm。
（5）各重要面表面粗糙度值均為Ra=1.6?m。
3. 工藝方案難點分析
通過對主軸箱零件的結(jié)構(gòu)和加工需求分析可以得出加工重點及難點如下：
（1）導(dǎo)軌面是絲杠座、主軸孔的基準(zhǔn)，如何保證兩條導(dǎo)軌面較高的形位公差要求是加工中的難點。
（2）? 140H5主軸孔是主軸箱的重點部位，如何保證尺寸公差和位置精度，也是加工中的難點，在工藝方案中需要重點考慮。
（3）由于主軸箱的精度直接影響機床的精度，因此保證主軸箱的精度穩(wěn)定性也是工藝方案考慮的重點。
4. 確定工藝方案
確定工藝方案的原則為：①合理布置時效工序，消除主軸箱的各種應(yīng)力，保證主軸箱的精度穩(wěn)定性。②正確安排粗、精加工工序，盡可能使粗加工造成的加工誤差通過半精加工和精加工得到糾正。③充分利用臥式加工中心機床的加工性能，盡量減少零件的工序周轉(zhuǎn)，提高效率。④合理安排精加工工序，保證零件加工后尺寸及形位公差的穩(wěn)定性。 根據(jù)以上原則，結(jié)合我公司設(shè)備及工藝習(xí)慣，確定主軸箱加工工藝流程如圖3所示。
5. 工藝方案分析
（1）在主軸箱加工過程中，安排兩次振動時效，充分消除鑄件在鑄造時產(chǎn)生的應(yīng)力和加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，防止鑄件變形和產(chǎn)生裂紋，保證主軸箱加工后尺寸及形位公差的穩(wěn)定性。
（2）粗加工時，由于振動時效產(chǎn)生的變形不大，考慮到主軸箱的加工屬于批量加工，因此在龍門銑床或者龍門刨床上一次安裝多個零件進(jìn)行粗加工，粗加工四周及導(dǎo)軌面留量3mm，在臥式鏜床上粗鏜主軸孔單邊留量3mm。
（3）半精加工進(jìn)一步去處余量，在數(shù)控臥式銑鏜床上加工四周、導(dǎo)軌面及絲杠座安裝面留量0.5mm，主軸孔單邊留量0.5mm，其余不重要面加工至設(shè)計要求，充分消除加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。
（4）精加工在日本馬扎克臥式加工中心完成，先加工導(dǎo)軌面及絲杠座安裝面，要求各面平行度、垂直度≤0.01mm，并加工出導(dǎo)軌面安裝孔，然后以導(dǎo)軌立面C面為基準(zhǔn)（見圖1），一次裝夾，精鏜成主軸孔，通過工作臺的旋轉(zhuǎn)加工完成其余未加工面。為了保證主軸孔和導(dǎo)軌面的平行度和垂直度要求，需設(shè)計一套鏜模。
通過以上分析明確了主軸箱工藝方案的可行性及加工工藝流程的正確性，按照以上工藝流程加工，能夠滿足立式加工中心對主軸箱的各項精度要求。
6. 主軸孔鏜孔鏜模
主軸箱主軸孔如圖2 所示， 其中主軸直徑? 140H5 ，孔深200mm，精鏜時可采用主軸加單刃精鏜刀加工，鏜孔時使用鏜模，如圖4 所示。該鏜模以主軸箱導(dǎo)軌大面（圖1 中的A 面）為基準(zhǔn)，用導(dǎo)軌立面（圖1中的C面）及上端定位（圖4中的D 面），用螺釘將主軸箱壓緊在鏜模上。
圖4中A面平面度≤0.01mm， 主軸孔軸線與 A 、 B 面平行度 ≤ 0.005m m ， A 、 B 面垂直度 ≤0.01mm。
加工時，將鏜模安裝在馬扎克臥式加工中心FH-10800的工作臺上，找正C面≤0.005mm后用螺釘壓緊。利用擠緊組件1將主軸箱C面緊靠在鏜模的B基準(zhǔn)上，用擠緊組件6將主軸箱壓緊在鏜模的D面上定位，用螺釘7 壓緊。用表找正? 140H5孔中心，
裝單刃精鏜刀精鏜成? 140H5孔。卸下精鏜刀，工作臺旋轉(zhuǎn)180°， 用表找正? 140H 5 孔中心，裝入面銑刀，精銑成主軸孔上端的平面。
對于主軸箱的批量加工，鏜模很好地解決了主軸孔和導(dǎo)軌面的位置度問題，避免多次裝夾和找正產(chǎn)生的誤差問題，使主軸箱裝夾變得容易，保證加工精度。
7. 結(jié)語
主軸箱的加工在立式加工中心機床的制造中占有很重要的地位，主軸箱的質(zhì)量直接關(guān)系到機床的制造精度和使用壽命。通過對機床主軸箱工藝方案的研究，制定了合理的加工工藝流程及具體的加工工藝，經(jīng)過加工驗證，可以滿足機床設(shè)計的總體要求，為立式加工中心機床的批量生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件，也為其他使用主軸箱的機床制造提供了參考依據(jù)。