超长同轴孔系工件高精度同轴孔的加工方法

摘要

一种采用大型数控龙门镗铣床，进行超长同轴孔系工件高精度同轴孔加工的加工方法，其特征在于该方法的关键是顺向对各轴承孔精加工后，将机床附件调头，利用已精加工的轴承孔将机床附件的轴心坐标对准，再对尚未精加工的轴承孔进行精加工。本发明提供的加工方法可使机床附件调头后加工的轴承孔的位置误差控制在≤0.01mm范围内，保障了高精度同轴孔系工件的加工精度。

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工，特别是一种超长同轴孔系工件高精度同轴孔的加工方法。

背景技术

采用大型数控龙门镗铣床对大型零件同轴孔系加工时，由于受到条件的限制，其中个别孔受到机床附件和刀架的尺寸长度的限制，机床附件不能在同一方向完成同轴孔系工件所有同轴孔的加工。

以大型低速船用柴油机主要零部件之一机座为例，其结构的主要部位均是长8～10米的超长同轴孔系。根据不同的缸数，孔系由不等分间隔的多档轴承的轴承孔组成，如图1所示。每档孔长约240mm，主要技术参数：全长轴承孔2同轴度误差≤0.08mm，相邻二轴承孔同轴度误差≤0.02mm。为确保其加工精度，工艺安排由大型数控龙门镗铣床采用窜位镗削的方法进行加工。从理论上分析，正常情况下数控龙门镗铣床的精度完全能满足其精度要求，但是由于孔系结构紧凑，特别是最后相邻两档轴承28与29之间距离小于机床附件的长度，使机床附件3无法从两档轴承中间伸入进行镗削，而不得不采用调头镗削的加工方法。采用调头镗削的加工方法进行镗削会发生以下问题：

由于机床大，机床附件的旋转中心远离刀尖，机床精度不可能做到百分之百的精确，因此当机床附件旋转180°后镗削时，一般情况下，机床附件3转向前后会出现轴承孔中心O₁与O₂不同心现象，如图3所示。大型数控龙门镗铣床的机床附件在旋转180°后主轴中心位置有两个变化：一是定位基准的角度偏差，二是水平倾斜的垂直误差，这样就使旋转后产生了Z轴与Y轴的位移误差，即O₁和O₂的中心位移。如何来修正ΔY、ΔZ这二个误差值是采用大型数控龙门镗铣床对超长同轴孔系工件进行精确加工的关键问题。

现有的加工定位方法有两种：

①先粗、精加工完0°方向第21～28孔，然后机床附件3转向180°，用百分表校圆0°方向已经精镗好的孔，最后再加工第29孔。这种加工方式在加工结束后经照光检验，轴承孔的同轴度误差往往超出图纸要求的精度范围，不得不进行返修。

②先粗、精镗0°方向第21～28孔后，机床附件3转向180°，粗镗、半精镗第29孔，然后测量Z轴与Y轴方向上第28与第29档轴承孔的位移值，加以修正，最后精加工完第29孔。这种加工方法往往达不到图纸要求的精度范围。

以上二种加工方法存在二个缺点：

①用百分表校园的过程中，百分表与表架的自重所产生的“荡势”以及装夹的长短，都无法控制在精度范围内，给定位带来了严重的偏差。

②操作人员凭经验也无法保证定位准确，且操作麻烦，费时费力，效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有加工方法的缺点，提供一种超长同轴孔系工件高精度同轴孔的加工方法，以保障超长同轴孔系的加工精度。

本发明的技术解决方案是：

采用大型数控龙门镗铣床，用于超长同轴孔系工件高精度同轴孔的加工方法，该方法的关键是顺向对各轴承孔精加工后，将机床附件调头，利用已精加工的轴承孔将机床附件的轴心坐标对准，再对尚未精加工的轴承孔进行精加工。

该方法的具体步骤如下：

①将多数轴承孔间隔大于机床附件长度的待加工的超长同轴孔系工件在沿所述镗铣床加工前进方向，即0°方向安装好；

②先在0°方向将机床附件伸入大于机床附件长度的轴承孔间隔内逐一地对各轴承孔进行粗加工；

③将机床附件转向180°后，伸入各大于机床附件长度的轴承孔间隔内对未加工的轴承孔进行粗加工；

④单边留0.1～0.15mm余量，在0°方向将机床附件伸入大于机床附件长度的轴承孔间隔内逐一地对第②步加工的轴承孔进行半精镗；

⑤在180°方向单边留0.1～0.15mm余量，对第③步加工的轴承孔进行半精镗；

⑥在0°方向对第④步加工的轴承孔进行精加工；

⑦将机床附件转向180°，伸入0°方向侧大于机床附件长度的轴承孔间隔内，利用已精加工的轴承孔将机床附件轴心对准已精加工的轴承孔的中心位置，然后对第⑤步加工的轴承孔进行精加工。

所述的第⑦步的机床附件轴心对准已精加工的轴承孔的中心位置的步骤如下：

①将机床附件转向180°后，伸入大于机床附件长度的轴承孔间隔内，利用镗刀头最高点检查镗刀头与已精加工的轴承孔的上下左右四点是否存在间隙，如有间隙则逐步修正，使机床附件轴心调整至与已精加工的轴承孔中心一致；

②在已经精加工的轴承孔的孔口进入约10mm的孔壁上涂上一层易观测微小划痕且易清理的介质，手动进刀，仔细观察所述轴承孔内介质是否有被刀头碰到的痕迹，调整直至镗刀头最高点与轴承孔的四周间隙均匀；

③调整好后，记录机床附件轴心的坐标位置，将机床附件退至工件外最高点；

④根据第③步已调好的机床附件轴心坐标，将机床附件伸入尚未精加工的轴承孔，然后对未精加工的轴承孔进行精加工。

本发明的技术效果是：

本发明提供的加工方法可使机床附件调头后加工的轴承孔的位置误差控制在≤0.01mm范围内，保障了高精度同轴孔系工件的加工精度。

附图说明

图1为本发明方法实施例加工件的结构剖视示意图。

图2为图1工件的左视图。

图3为大型数控龙门镗铣床机床附件一般调向180°加工方法加工形成的轴承孔中心位置位移误差示意图。

图4为机床附件结构示意图。

图中：

1-工件；2-同轴轴承孔系；21、22......29-轴承孔；

O₁，O₂-轴承孔中心

L2-轴承孔长间隔；L3-轴承孔短间隔；

3-机床附件；

31-刀头；32-刀座；33-镗刀盘；34-刀头最高点；

35-机床附件轴心；L1-机床附件轴向长度；

L2＞L1；L3＜L1。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

先请参阅图1、图2和图4本发明超长同轴孔系工件高精度同轴孔的加工方法，包括下列具体步骤：

①将多数轴承孔间隔大于机床附件长度的待加工的超长同轴孔系的工件在沿所述镗铣床加工前进方向，即0°方向安装好；

②先在0°方向将机床附件3伸入轴承孔间隔L2大于机床附件长度L1的间隔内逐一地对各轴承孔21、22、23...28进行粗加工；

③将机床附件3转向180°后，从轴承孔29的右端对未加工的轴承孔29进行粗加工；

④单边留0.1～0.15mm余量，在0°方向将机床附件3伸入大于机床附件长度L1的轴承孔间隔内逐一地对第②步加工的各轴承孔21、22、23...28进行半精镗；

⑤在180°方向单边留0.1～0.15mm余量，对第③步加工的轴承孔29进行半精镗；

⑥在0°方向对第④步加工的轴承孔21、22、23...28进行精镗；

⑦将机床附件转向180°后，伸入大于机床附件长度的轴承孔间隔内，利用镗刀头最高点34检查与已精加工的轴承孔27的上下左右四点是否存在间隙，如有间隙则逐步修正，使机床附件3轴心35调整至与已加工的轴承孔27中心O₁一致；

⑧在已精加工的轴承孔27的孔口进入约10mm的孔壁上涂上一层兰油，手动进刀，仔细观察所述轴承孔内介质是否有被刀头碰到的痕迹，调整直至镗刀头最高点与轴承孔的四周间隙均匀；

⑨调整好后，记录机床附件3的轴心35的坐标位置，将机床附件3退至工件外最高点；

⑩根据第⑨步已调好的机床附件3轴心35的坐标，将机床附件3从待加工工件的右端伸入轴承孔29，对轴承孔29进行精加工。

经检验，采用本发明方法所加工的同轴孔系工件的同轴孔的同轴精度为位置误差≤0.01mm。