鏜削大型箱體孔系平行度誤差產生的原因與控制措施

■ 山東能源重型裝備制造集團新汶分公司 （新泰 271222） 趙忠剛

鏜削大型箱體孔系平行度誤差產生的原因與控制措施

■ 山東能源重型裝備制造集團新汶分公司 （新泰 271222） 趙忠剛

本文以鏜削液壓缸管座的圓弧面為主線，闡述了利用卡盤一次裝夾多件管座、鏜削圓弧面的方法，并敘述了相關配套的各備件制作時的注意事項以及鏜削管座圓弧面工裝應用的注意事項。

公司常年加工各類礦用機械變速箱，部分箱體在龍門銑或刨床加工完兩側面后，再在鏜床上加工其各軸承孔，箱體孔系在鏜削完成后，很多質檢人員往往只是注重測量各孔的孔徑和孔系的中心距，合格即可。筆者在鏜削完箱體孔系后測量孔中心距時，發現鏜削的大型箱體的同一對孔系兩端的中心距存在不一致的現象，這會導致箱體內的齒輪在嚙合過程中發生嚙合不良，齒部受力不均的現象，在該類箱體使用過程中，將降低箱體內軸承和齒輪的使用壽命。經過對各類箱體在鏜床上加工過程的分析總結和試驗，終于找到了導致該問題的原因，并摸索出了解決此類問題的方法。

1. 鏜削大型箱體孔系平行度誤差產生的原因

大型箱體在鏜床上鏜削其平行孔系時，箱體要在鏜床上有較大的橫向移動，會發生箱體和工作臺合成重心偏離床身縱向導軌的現象，工作臺的縱向進給是靠床身縱向絲杠的拖進，工作臺縱向進給絲杠亦偏離床身兩個導軌中心對稱線，且導軌存在著一定的間隙或磨損，箱體和工作臺必然會隨其重心的偏移而發生工作臺縱向運行的角向漂移，進而導致箱體孔系的平行度誤差。上述現象是鏜削大型箱體時各種方式都存在的問題。具體說來，鏜削大型箱體孔系平行度誤差產生的原因主要有以下五類情況。

（1）鏜床主軸帶動刀頭旋轉，并做縱向進給運動。應用此種方式鏜削箱體孔系時，主軸懸伸的長度會隨著其進給而不斷增大，其剛性會逐漸減弱，刀頭旋轉中心會發生隨主軸伸長而下垂的現象。如果所鏜的孔徑不同，所用的刀桿和刀頭就會不同，其質量亦不同，必然導致刀頭旋轉中心在主軸伸出長度同等的條件下而發生下垂量不同的現象，從而導致箱體被鏜孔系軸心線發生空間交叉而造成的不平行問題，并出現孔系平行度誤差的現象。

另外，還會發生鏜削后續孔系需要工作臺帶動箱體橫向移動，出現的箱體和工作臺共同重心偏離床身導軌而導致箱體隨工作臺發生上下偏移的現象，同時，還會因工作臺導軌磨損量不一致及箱體在工作臺上的偏置而出現箱體孔系軸心線發生空間扭轉的情況，并且還存在由于校對孔系中心距將工作臺左右移動而導致工作臺偏載時發生的工作臺橫向導軌角向漂移的情況，進而導致箱體孔系鏜削后出現平行度誤差的現象。

對于重心偏離床身縱向導軌距離較大和導軌間隙較大的情況，在每次鏜削另一組孔系時，有時為了退出刀桿需要先縱向退一下工作臺，再橫向移動箱體，最后再縱向前進一下工作臺，開始鏜孔。此時，工作臺會因其與箱體合成體的重心位移量與導軌偏離距離增大而發生水平面內的角向偏移增大的現象，并導致箱體孔系鏜削的平行度誤差。

（2）鏜床主軸或平旋盤帶動刀頭旋轉，工作臺帶動箱體做縱向進給運動。該鏜削箱體孔系的方式中，刀頭的轉動中心不變，所鏜孔系的軸心線高度一致。但是，鏜削第二組孔時，工作臺必須橫向移動，使將被鏜削的孔系軸心線與刀頭回轉中心一致方可進行鏜孔。此時，箱體隨工作臺的橫向移動會發生重心偏離床身縱向導軌的現象，在鏜削過程中，當工作臺帶動箱體縱向進給時，工作臺會發生水平面內的角向漂移，導致所鏜孔系的軸心線發生不平行現象，從而導致所鏜箱體孔系的平行度誤差。

（3）鏜床主軸或平旋盤帶動刀頭旋轉，主軸帶動刀頭做縱向進給運動與工作臺帶動箱體做縱向進給運動交叉存在。

此種鏜削箱體孔系的方式發生孔系平行度誤差的原因更加復雜，除包含上述兩種情況外，還存在因每次主軸伸出量的不同而產生刀頭旋轉中心高度不同的可能，造成箱體孔系平行度誤差。

（4）鏜床主軸通過尾架帶動鏜桿及刀頭旋轉，工作臺帶動箱體做縱向進給運動。利用該種方式鏜削箱體孔系過程中，如果在鏜削同一組孔系的前后孔時，刀頭隨鏜桿發生縱向調整距離的變化，刀頭的旋轉中心會因主軸孔中心同尾架孔中心的軸心線與床身縱向導軌的平行度誤差而發生高度不等的現象，如果主軸移動的距離不同，其刀頭旋轉中心就會發生變化，必然造成箱體鏜削孔系的平行度誤差。同時，還會產生第二類鏜削方式存在的問題。

（5）前三種情況下，工作臺回轉180°進行鏜孔。如果使用該種情況，箱體孔系平行度誤差產生的原因肯定最為復雜，除可能存在上述各種情況外，還會產生由于工作臺回轉180°偏差而引起的孔系鏜削誤差、工作臺旋轉導軌的水平度偏差引起的孔系鏜削誤差及校正已加工孔發生的孔心偏差引起的箱體孔系鏜削誤差。

除以上五類情況外，由于所鏜削箱體的孔系軸心線高度不同而需調整主軸箱高度時，因主軸箱導軌及楔鐵與床身立向導軌磨損量不同使主軸箱在不同高度鎖緊后，主軸旋轉中心線隨主軸箱高度的變化而產生其與立向導軌垂直度偏差量不同、與床身縱向導軌平行度不一致的隱患，從而導致鏜削箱體孔系平行度誤差。

2. 鏜削大型箱體孔系平行度產生誤差的控制措施

通過對各類方式鏜削大型箱體孔系平行度產生誤差原因的綜合分析總結，控制誤差的措施有以下幾個：

（1）利用主軸旋轉并進給鏜削箱體孔系時，最好是在刀頭和刀桿重量不變，且伸出長度一致的情況下。

（2）當床身縱向導軌與楔鐵間隙較大或磨損不一致時，盡量不使用鏜床主軸或平旋盤帶動刀頭旋轉，而采用工作臺帶動箱體做縱向進給運動來鏜削孔系的方式。

（3）如果由于箱體孔系較長，確需鏜床主軸或平旋盤帶動刀頭旋轉而主軸帶動刀頭做縱向進給運動，與工作臺帶動箱體做縱向進給運動交叉存在情況下，鏜削箱體平行孔系時，盡量在鏜削每一孔系時，使主軸伸出長度一致，使工作臺縱向停止的位置一致。

（4）利用鏜床主軸通過尾架帶動鏜桿及刀頭旋轉，工作臺帶動箱體做縱向進給運動鏜削箱體平行孔系時，必須校正鏜桿旋轉中心線與床身縱向導軌平行或盡量不使鏜桿發生縱向的距離調整。

（5）為提高加工效率或是特大型箱體，確需通過工作臺回轉180°進行鏜削箱體平行孔系時，如果其回轉精度不準確，必須校正箱體裝夾時初次校正的那個平面的平行度或垂直度，確保基準統一，減小誤差。對于工作臺回轉后發生在水平面內較大起伏的情形，不可采取該類發生鏜削箱體的平行孔系。

（6）主軸箱立向導軌磨損嚴重時，不可利用該設備對孔系中心線高度不一致的箱體進行鏜削。

（7）當工作臺帶動箱體在偏載嚴重的情況下，需鏜孔進行橫向移動時，盡量使工作臺向同一個方向橫向移動，使工作臺橫向導軌的貼合面在鏜削箱體每個孔時保持一致，減小工作臺角向漂移量，對于特大型箱體，有必要增加輔助支撐，使箱體中心面盡量與初始鏜削孔時保持一致，以減小鏜削箱體孔系的平行度的誤差。

另外，還有一種容易忽視的情況。如附圖所示，a圖表示箱體及工作臺在床身縱向導軌中間部位，b圖表示箱體隨工作臺在橫向上左偏，c圖表示箱體隨工作臺在橫向上右偏。不論箱體隨工作臺在橫向上左偏還是右偏，都會使工作臺在縱向移動，在水平面方向內發生相反方向的角向偏移，造成箱體兩端的孔系中心距發生隨主軸刀頭伸出量增大而變小的現象，此時只要將工作臺縱向進給后再反向搖動一下手輪，使箱體都與a圖所示狀態為止，也可以用主軸回轉校正一下箱體的軸孔端面。

箱體工作臺在不同位置的偏移圖示1.工作臺 2.縱向導軌 3.箱體

3. 結語

通過分析鏜削大型箱體孔系平行度誤差產生的原因，可以較好地掌握控制其各類鏜削方式下產生的誤差，必然能將箱體鏜削孔系的誤差控制在要求的范圍內，本文的分析對數控加工中心鏜削箱體孔系也有較好的參考價值。

20150825）