龙门加工中心加工超大、超重类工件工艺分析报告

陈弘

大连市轻工业学校 辽宁大连 116000

1 工艺分析

1.1 工件结构分析

如图所示，需加工零件属于封闭式结构，由两个支撑柱通过上下两个横梁连接而成，它们成对地竖立安放在零件底脚板之上，工件的中间是窗口。该零件不仅要保证一定强度、刚度、而且还要保证较高的尺寸精度和位置精度要求。如图一所示：

图1

1.2 工件的技术要求

（1）A面与E面的对称度≦0.05mm。

（2）A面与D面的垂直度误差⊥≤0.03mm/m，总长度≤0.1mm。

（3）A面平行度误差∥≤0.05mm。

（4）E面与A面平行度误差∥≤0.05mm。

（5）C向与A面的垂直度⊥≤0.03mm/m，总长≤0.1mm。

（6）B面平面度误差 ∥ ≤0.1mm。

1.3 影响加工精度因素

（1）机床精度。机床主轴（Z轴）与机床（X轴、Y轴）垂直度误差、Y轴与X轴垂直度误差均影响零件D面与A面、B与D面的垂直度。

（2）零件自重影响工件加工精度。图示零件采用铸造加工毛坯，重量一般在8吨，长为10m，在加工时平放在工作台上，由于工件自重产生了一定的挠度，而零件在整装时是垂直的，如不加以调整，就可导致工件立起时B面的平面度及与D面的垂直度公差范围。

（3）Z轴动力头安装精度对加工精度的影响。安装完刀具后，应将刀具底面找平，否则，在加工时表面会有接刀台及影响加工表面平面度，可使用试切法找平，在找平过程中不要怕麻烦，反复调整，反复用百分表校正。

2 步骤分析

关键部位指：A面与E面的对称度，C面与D面的平行度，A面及B与D面的垂直度，工件侧面的平面度。

（1）A面与E面的对称度：为了保证A面与E面的对称度要求，在加工工件方窗一侧面和底脚一侧面（同方向）时，应在编程时，写出完整的加工程序，要把方窗和底脚尺寸公差按中差取值，方窗一侧面和底脚一侧面（同方向）同时进行加工。加工对称面时，用相同的程序进行加工，但是，要把编程数值改为相反的数。

（2）C面与D面的平行度：为了保证C面与D面的平行度要求，在加工C面与D面时，应在一个工位上一次加工成型。注意C面与D面是相反的面，所以，在加工时必须把直角铣头中心线调整成与床身轨道（X轴）直线方向平行；否则，在加工时容易产生接刀台阶，影响加工表面的平面度。

（3）A面及B与D面的垂直度：为了克服机床本身精度误差给加工A面及B与D面的垂直度带来的形位误差，先将工件非基准侧面（外侧面）及两侧G面加工好；其次，分别在D面做平行于Y轴及垂直主轴Z轴的检测基准，以作为下个工序基准使用；将工件翻转180度，按已加工的工件非基准侧面（外侧面）找平正，及G面找平，将基准B面加工好，用百分表检测D面所做的基准，如出现超差，则机床精度无法满足加工精度要求，需调整工件或调整程序进行加工[1]。

（4）表面粗糙度。此类产品对外观要求较高，其表面粗糙度一般为Ra3.2，各别部位表面粗糙度要求达到Ra1.6。为使加工表面达到技术要求，在刀具刀片及切削用量上我们做了细致的考量。

①刀具选择。在加工时，主要选用直径315MM刀片角度60°和直径250MM刀片角度90°粗精复合端面铣刀，以减少接刀和换刀次数，以节省换到时间及换刀产生的加工平面度的误差。φ315（60°）刀盘主要加工工件两侧平面，刀片主偏角为60°，轴向和径向受力均匀，保证刀片有良好的强度，机床功率均载，延长刀具及机床使用寿命，较适合长时间不间断加工。φ250（90°）主要用于方窗内加工，由于刀具使用的是90°刀片避免了后续清根时间。在粗加工时，刀片选用硬质合金氮化钛涂层，这种刀片与不涂层相比，提高刀片韧性、耐高温、耐磨性、还能提高切削效率，在机床性能允许的情况下，可成倍提高生产效率。精加工时，刀片材质选用金属陶瓷涂层，陶瓷涂层耐磨性、耐高温性性能非常突出，可在较高的切削速度下进行加工，达到良好的表面粗糙度和形位公差。②切削用量。粗加工每齿进给量0.2-0.3mm，线速度为120m/min；半精加工中安装修光刃刀片，两种刀片混合使用同时切削，切削深度0.15-0.18mm，进给量为每齿0.2-0.35mm，线速度为120m/min；精加工中，切削深度在0.02-0.05mm，进给量为6mm/min，线速度为150m/min，根据以上切削数据加工出的零件满足尺寸公差及表面粗糙度的要求，但由于机床不同，每台机床在刚性上都会有不同，在加工时应该根据机床切削状态进行适当的微调。

3 结果分析

经检测，工件尺寸公差合格，形位公差及位置公差合格，该工件达到产品装配要求，经过装配，产品已应用到某单位大型轮机上，并正常试车，通过客户验收。

4 结语

通过加工大型、重型零件的实践，我们得出结论：只要充分考虑到零件受力、变形等要素采用合理的装夹措施、正确找基准的方法、对机床的刚性、间隙、轴向运动的平行度与垂直度的合理补偿，是完全可以加工出高质量的零件，在产品设计上我们可以给加工者提出更高质量的要求，从而摆脱高质量、高精度的零件需要到国外加工、需要用国外先进设备。