臥式加工中心斜立柱的加工技術

大連機床集團自動化裝備研究所 （遼寧 116620） 馬健明

大連機床集團工藝研究所 （遼寧 116620） 李長義

數控加工中心機床正在不斷壟斷機械加工行業，由十幾年前國外引進到目前開發自制，由單機開發到批量生產，正以較快的速度步入市場。所以，研究和開發數控加工中心機床的關鍵零部件加工技術尤為重要。

斜立柱是數控臥式加工中心的重要零件，在機械加工零件中，凡是帶有角度的加工件均稱為疑難件。該件除了體積大外，關鍵是工件在裝夾中的難度。在本文前，該件加工中，每次找正所用的時間和加工時間基本持平。所以，解決斜床體工件加工中的夾具尤為重要。

本文介紹的就是采用專用夾具，粗精加工能完全使用，降低了工件安裝時間近20倍，保證了工件的完全定位，使工件在加工中定位牢固，特別是粗加工中可大膽上刀，同時降低了加工時間3～4倍。

本夾具特點是，設計了一種微調千斤頂，完全解決了工件的三點定一平面疑難問題；另外在微調千斤頂的兩側，采用了彈性鋼球定位的輔助支撐，使工件定位牢固，保證了加工中大膽使用進刀量和走刀量。

本文采用先進的工藝方法，分別制作了先進的工藝裝備，在工件的安裝和調試中，分別采用了微調千斤頂和彈性鋼球輔助支撐的先進技術，保證了工件從粗加工到精加工各工序的正常進行，大大提高了工件的工作效率，保證了零件的加工精度。

臥式加工中心MDH65、MDH80由于機床需要，采用的后立柱的幾何形狀是傾斜式，給工件安裝和夾壓帶來了不少麻煩。如圖1所示。

從圖1可看出，臥式加工中心的斜立柱加工的關鍵環節是工件裝夾。在解決關鍵環節中，必須解決工件安裝調試難題，使工件牢固定位，在設計專用夾具中，必須具備以下特點：

圖1

1.完全定位夾具

本夾具完全采用了三點定位法，即前端采用了兩塊固定且共面的定位墊，保持定位同一高度。后端只可采用一點定位，即采用千斤頂固定的方法，調整工件的定位高度。使工件在平面內完全定位，即消除了Z移動、X旋轉、Y旋轉三個自由度。另外，為使工件定位牢固，后端的千斤頂兩側需增加兩個浮動支撐座，才能使工件在平面內穩定定位。

為解決工件完全定位，在夾具的四個定位座上，分別增加側限位板和側面調整螺栓，使工件牢固地安裝在工作臺面上，消除了X移動、Y移動和Z旋轉的定位問題，就是解決了工件的完全定位問題，如圖2所示。

圖2

圖3所示是該夾具左視圖后端采用了一個微調千斤頂和浮動支撐。

圖3

2.后端支撐分析

對于帶有傾斜角度的加工件，通常采用千斤頂調整的方法，在沒采用本夾具前，操作工人采用在工件的底斜面后端的平面上，左右端安裝兩個千斤頂，分別進行左右調整的方法，特別是在精加工時，由于留量很少，往往要反復進行調整，直到將工件調整到規定的高度。然后，用壓板壓緊，壓緊力重了，經反復找好的精度隨夾緊力增加，加工量又發生了變化，這樣，又得重新找正，直到找到規定范圍，操作復雜，時間長，是急于解決的問題。

針對工件在裝夾中存在的問題，經過認真思考，設計了一套具有微調千斤頂和浮動支撐同時使用的專用夾具，完全解決了工件安裝時存在的諸多弊病。

（1）微調千斤頂 千斤頂是各行各業經常采用的通用工具，而在機械加工中使用的千斤頂通常是在垂直方向采用三角螺紋，靠手動調整的方法，對這種工件，采用普通千斤頂顯然是很落后的工藝。必須設計一種千斤頂，解決以下兩個問題。一是微動調整，不能像通用千斤頂那樣，調整三角螺紋的螺距直接反映在垂直方向的移動量；二是工件的重力應作用在平面上，而不能直接壓在螺紋的齒形面上。這樣，本夾具采用了平面移動轉移到垂直調整，就是靠平面內的斜面移動法，輕微調整垂直方向的距離，如圖4所示。

圖4

從圖4中看出，本夾具是用幾塊鋼板組裝一個方體，在方體內部，軸向安裝一個正反扣的調整螺桿，在調整螺桿上配套正反扣螺母，為減輕螺母壓力，在螺母前端安裝一個左右面調整斜鐵，同時，在夾具體上端，安裝一塊底面和調整斜鐵配套的上下移動蓋板，在蓋板上安裝一個升降千斤頂。為使計算方便，本正反扣絲杠采用3個M24的三角螺桿，而調整斜鐵則采用1∶10斜面，這樣，當絲杠旋轉一圈，升降千斤頂在垂直方向僅僅移動0.1mm。

（2）輔助支撐 為使工件定位牢固，僅僅靠一個千斤頂受力是遠遠不夠的，在工件的兩側應增加浮動支撐，而浮動支撐的力量不能大于千斤頂的承受力。根據以上分析，本夾具采用了彈簧頂鋼球的方法，使工件后端依靠微調千斤頂完全受力，而微調千斤頂兩側靠八個鋼球浮動支撐的新工藝定位方法，將工件牢固地定位在機床上，如圖5所示。

圖5

圖6

本浮動夾具體使用的彈簧是2mm，其受力應大于146N，其彈出高度應控制在2mm左右，其鋼球直徑是20mm，每端各四個支撐點，恰當的支撐力將工件牢牢地安裝在本夾具上。

使用了本夾具后，將原來需用2～3h找正安裝工件的時間一下縮短到3～5min，大大縮短了工件裝夾時間。它的特點是采用正反斜面微調頂桿，彈簧鋼球的輔助定位，只要輕輕調整頂緊即可使用。

3.解決了裝配工藝難題

本斜立柱是在臥式加工中心上使用，在上下移動的導軌面，有一個很重的主軸頭不停地上下移動，所以，裝配工藝要求該工件在安裝前，底面和垂直導軌面應傾斜0.03～0.05mm，這樣，只能靠裝配工人手動刮研底面來達到工藝要求。有了微調千斤頂后，除解決了上平面的加工問題外，還解決了裝配要求的底面和垂直導軌面內傾0.03～0.05mm的要求，替代了刮研底面的工序，大大提高了勞動生產率。

本夾具的使用，完全解決了工件從粗加工工件需牢固夾緊的難題，又減少了本工件在精加工中調整高度時的漫長工時，同時還解決了因機床整體安裝時導軌面須后傾的刮研問題，實在是一個難得的先進夾具。