重型機床床身的制造工藝

葉世良 王建宇

摘 要： 在重型臥式車床中，床身是個非常重要的大件結構，它不僅是加工零件的安裝基礎，承受工件的全部工作載荷，同時也是重型臥式車床的基本支承件，支承各主要部件并使它們在工作時保持準確的相對位置，其加工精度直接影響著機床的整體精度，因此，床身這個大件結構的制造工藝在機床設計過程中必須加以考慮。

關鍵詞： 重型機床床身;機床床身加工工藝

1 重型機床超長床身的結構特點及精度要求

1.1重型機床超長床身的特點

重型機床的超長床身一般總長度在20m以上，從鑄造、加工、起吊、運輸等各方面因素來考慮，往往采用的是分段加工、裝配拼接的結構方式。重型機床床身具有靜剛度高、動剛度好、導軌的受力合理，耐磨性良好、溫度分布合理、精度穩定性好的特點。

1.2 重型機床床身的材料及結構

重型機床超長床身的材料上選用優質細膩的灰口鑄鐵HT200-HT300，抗拉抗彎強度更高。

在床身的結構上，為了提高剛度及承載能力，重型機床床身主要采取框架式結構，而機床導軌也采取了承載能力較強的矩形導軌。由于機床床身內部筋板的結構和布局方式直接影響著床身的動靜態性能，因此在結構設計時需要作好床身的動靜態剛性分析。在結構圖中，1面為床身底面。2為床身的螺釘連接孔，用于床身與地角螺釘的連接。3面為床身主導軌的正導軌面，在床身的運行中起水平方向導向和定位的作用，直接影響著機床加工的平面度。4面是床身主導軌的側導軌面，在床身的運行中起側向導向和定位的作用，直接影響著機床加工的直線度。3、4面均為床身的基準面，其余導軌面的加工均以它們作為基準。5面為齒條的安裝基準面。6、7面為床身導軌壓板面，主要精度是在全長上保證與3面的平行度。另外每段床身的端面精加工后均要求與3面垂直，確保拼合后整體精度的保證，每段床身的一端頭均設計有定位鍵槽，用來保證超長床身拆卸后裝配時的定位與加工時一致，從而保證加工、裝配精度的一致性與穩定性。

1.3 重型機床超長床身的精度要求

重型機床床身的主要精度在正導軌的直線度以及其余各導軌與正導軌的平行度、垂直度。

2 超長床身的加工原則

重型機床超長床身的加工分為粗、半精、精加工工序。床身的粗、半精加工為單段加工，精加工是將床身整體臨床拼接裝卡后一次加工。粗加工的主要目是去除余量，對加工精度沒有嚴格要求，追求的是加工效率。由于重型機床床身外形尺寸較大，且需要切削加工的面較多，各面的切削余量也較大，因此需要切除的金屬量較多，必須選用高剛性、大功率的機床采用大進給、大切削量來加工，以盡量減少切削時間。粗加工設備的選型只要滿足上述要求并具有單段床身加工能力即可。為了提高粗加工的效率，加工時應遵循以下原則：

（1）選用高切削效率、高復合型、高剛性的機床，這是提高切削效率最主要也是最重要的措施，盡可能在一次裝卡中就將所有需要粗加工的部位加工至工藝要求;

（2）根據加工條件盡可能采用高效、合理的切削刀具及切削用量。

（3）選用簡單可靠的裝卡方法。裝卡方式的好壞直接影響加工過程的穩定性。裝卡穩定時，不但可以大大減少切削過程中的振動，同時也可適當提高刀具的切削用量，避免切削過程中工件發生移位等。

床身半精加工的主要目的是進一步去除加工余量，同時對粗加工的加工誤差進行修正，為精加工打下良好的基礎。半精加工序中經常有部分內容要加工至設計要求，例如床身的結合端面在半精加工中要完成，需要按照床身導軌找正后精加工保證垂直。半精加工中的精度要求不會很高，要求嚴格的精度都是在最后精加工中保證的，所以一般半精加工設備可以與粗加工設備相同。床身的精加工是在多段床身拼接后進行的，分為半精加工和精加工。半精加工主要是將拼合后的多段床身余量修至一致，為精加工作準備，每次加工深度為0.5mm，留精加工余量1mm。精加工的主要目的是為了保證最終加工精度，為了保證加工精度及穩定性，精加工時要求超長床身必須在自然狀態下加工，且每次加工深度不宜太大，一般為0.2～0.3mm，目的是為了防止產生加工應力影響最終精度的穩定性，最后光刀的切削深度為0.1mm，減小刀片的磨損，保證床身導軌的高直線度和粗糙度要求。精加工設備的選型對于超長床身的加工至關重要，因為它直接關系到零件的最終加工精度。超長床身的精加工一般應遵循以下原則：

（1）選用高精度、高穩定性的機床。在精加工過程中，精度是判斷工件是否完成加工的唯一依據，而床身導軌形位公差的檢測和修正占用了精加工大量的時間，若所選用的機床精度很高，則工件可以一次加工到位而無需進行多次檢測和修正，提高了生產效率;

（2）選擇高效、可靠的裝卡方法。超長床身拼合后總長度很大，在一次裝卡下加工時會因自重原因產生變形，加工精度及穩定性難以保證，必須采用合理、可靠的裝卡方法，保證超長床身的精加工在自然狀態下進行，未發生強壓變形的現象，才能保證最終的制造精度;

（3）要消除機床的熱變形對加工精度的影響。由于超長床身的加工行程較長，加工中機床主軸的發熱會對加工精度造成很大的影響，需要保證加工過程中主軸發熱的穩定性;

（4）加強對機床精度的維護。在不影響生產計劃的前提下，每年進行兩次機床的精度、液壓系統調試，以保持機床的精度;

（5）工件的剛性對加工精度有較大的影響，在加工過程中應根據實際的加工狀況選用合適的刀具，并改變主軸轉速以消除振動現象。

結論

本文主要對重型機床超長床身的材料、結構特點和精度要求進行了分析，提出了超長床身的加工原則。為其他機床床身的加工給出了借鑒的意義。

參考文獻

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