CN101209532B - 一种大平面零件的高精度平面加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种大平面零件的高精度平面加工方法，涉及机械零件的加工，依次包括以下步骤：A.将大平面零件毛坯置于龙门刨床或龙门铣床上进行粗加工；B.将粗加工后的大平面零件置于龙门铣床上，铣削半精加工其平面；C.在龙门铣床上的主轴上安装增速铣头，并在增速铣头上安装平面磨削砂轮，磨削加工其平面至终极尺寸；D.由钳工拂刮零件的平面，直至满足精度要求。加工成本低，工人劳动强度低，加工精度较高、工期短，生产效率高，并且对设备精度要求低，加工方法简便，灵活，工艺适应性好，可以在各种大平面或超大平面工件的高精度平面加工中广泛推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械零件的加工方法，具体来说涉及一种大平面零件的高精度平面加工方法。
背景技术
现有机械零部件平面的高精度加工，如船舶主推进轴系中推力轴承上、下壳体平面的加工，其加工质量好坏会直接影响上、下壳体的内档推力面加工精度，从而影响推力轴承的受力状况，为推力轴承的正常工作带来不稳定因素，影响船舶的安全性；并且若上、下壳体的贴合平面加工质量不满足要求还会导致贴合平面漏油。目前上、下壳体平面的加工一般通过平面磨床加工完成。但平面磨床对工件的外形尺寸有一定要求，如果所加工的平面外形尺寸较大，特别是当加工平面的长、宽尺寸大于1000×1000毫米时，就只能采用相应规格的大型平面磨床进行加工。大型平面磨床设备加工精度高，用时较短，但由于大型平面磨床设备投资大，区域内设备分布少。对于单件或小批量大平面工件加工而言，利用率较低，显得不够经济。在缺少大型磨削加工设备的场合，加工极不方便，更难以及时满足工件加工的需要。因此对以上零件，通常只有采用传统的铣削加工+钳工拂刮的加工方案，即先采用龙门刨床或龙门铣床进行粗加工和半精加工，然后由钳工拂刮至终极尺寸。该方案不需要投入资金购买设备或制作工装，对设备精度要求较低，机械加工的要求也较低，但由于铣削加工的精度不能满足高精度的要求，故需要预留较大的钳工拂刮余量，一般约为0.5毫米，使得钳工拂刮的工作量很大、劳动强度大，加工用时长，在拂刮过程中，还会由于研配过程中的拉伤，导致壳体需要反复拂刮，使加工周期延长，且不能很好地保证加工精度。
发明内容
本发明的目的主要是解决在缺少大型磨削加工设备的场合，铣削加工精度低，钳工拂刮工作量大，加工周期长和加工精度不够稳定的缺陷和不足，提供了一种加工精度较高，钳工拂刮量小，加工用时较短的，以铣代磨的大平面零件的高精度平面加工方法。
本发明的上述技术问题是通过下述技术方案得以解决的：一种大平面零件的高精度平面加工方法，依次包括以下步骤：
A.将大平面零件毛坯置于龙门刨床或龙门铣床上进行粗加工，对其平面留半精加工余量；
B.将粗加工后的大平面零件置于龙门铣床上，铣削半精加工其平面，留精加工余量；
C.在龙门铣床上的主轴上安装增速铣头，并在增速铣头上安装平面磨削砂轮，磨削加工其平面至终极尺寸；
D.由钳工拂刮零件的平面，并采用1级平板检查其平面，直至满足精度要求。
本发明所述步骤B中，对所加工的平面留0.10-0.25毫米的精加工余量。
本发明所述步骤C中，平面磨削砂轮的直径为100-300毫米。
本发明所述步骤C中，精加工时，将增速铣头的转速调至2000转/分钟，进行粗磨和精磨，粗磨时龙门铣床上Z轴进刀量为0.04毫米，精磨时Z轴进刀量为0.01～0.02毫米，磨削过程中，每次进刀后的切削面与前一次的切削面有2/3以上的重合。
本发明中，如果大平面零件与另一大平面零件构成平面摩擦副，则先按步骤A-C分别加工各大平面零件，然后由钳工分别拂刮两零件上的平面，并采用1级平板检查其平面，直至满足精度要求后，再将两大平面零件合拢对研，进行局部拂刮修整，直至两零件的平面贴合精度满足要求。
本发明的优点和有益效果是：1.在龙门铣床上安装增速铣头附件，并在增速铣头上加装平面磨头进行零件的大平面精加工，再由钳工进行拂刮和局部修整，即可满足高精度大平面零件的加工精度要求，加工质量稳定可靠。2.预留的拂刮余量小，钳工拂刮的劳动强度降低，加工用时短，生产效率高。3.无需购买大型平面加工设备，投资省，加工成本极低。4.在龙门铣床增速铣头加装平面磨削砂轮的以铣代磨加工方式，拓宽了普通龙门铣床的加工范围，提高了加工精度和能力，为大平面零件的高精度平面加工提供了新的加工工艺路线，并可以推广应用于超大型平面工件的高精度加工中。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
实施例
以某船舶主推进轴系推力轴承中上、下壳体的加工为例，来进一步说明本发明的加工方法。
上、下壳体是推力轴承的主要承力部件，它们的长×宽×高尺寸均为1900×1700×600毫米，对其平面的精度要求为平面度≤0.05，粗糙度≤Ra1.6，上、下壳体平面接触时的贴合面积≥70％。上、下壳体上贴合平面≥70％的加工质量≥70％好坏将会影响到推力轴承的受力和密封性能，如果上、下壳体平面加工精度不能满足要求，将会给推力轴承的正常工作带来不稳定因素，还会导致上、下壳体贴合平面漏油，影响到船舶的安全性。故采用本发明一种大平面零件的高精度平面加工方法，依次按以下步骤进行加工：
A.将上、下壳体毛坯分别置于龙门刨床或龙门铣床上进行粗加工，对其平面留2.5毫米的半精加工余量，然后加工毛坯上的内孔等其它部位；
B.将粗加工后的上、下壳体分别置于龙门铣床上，铣削半精加工其平面，留0.10-0.25毫米的精加工余量，本实施例中留精加工余量0.15-0.2毫米；
C.在龙门铣床上的主轴上安装增速铣头，并在增速铣头上安装平面磨削砂轮。平面磨削砂轮的直径为100-300毫米。平面磨削砂轮的直径可根据加工要求进行选择，通常，磨头的直径较大，则旋转时磨头外径的线速度提高，有利于提高磨削的粗糙度。在本实施例中，平面磨削砂轮选择型号为WA60KV，BW200×63×32的碗形砂轮，即外径为200毫米、厚度为63毫米、孔径为32毫米的碗形砂轮，碗形砂轮的材料是粒度为60的白钢玉，采用陶瓷粘合剂，硬度为中软。将磨削砂轮安装在增速铣头的连接柄上，如果磨削砂轮直径较大，则可制作与增速铣头相配合的连接柄工装，来安装磨削砂轮，磨削加工其平面至终极尺寸。磨削精加工时，将增速铣头的转速调至2000转/分钟，进行粗磨和精磨，粗磨时龙门铣床上Z轴进刀量为0.04毫米，精磨时Z轴进刀量为0.01～0.02毫米。本实施例中采用二次粗磨后再进行精磨，粗磨时龙门铣床上Z轴进刀量为0.04毫米，精磨时Z轴进刀量为0.015毫米，磨削过程中，每次进刀后的切削面与前一次的切削面有2/3以上的重合。精加工后上、下壳体的平面度可达0.05～0.06，粗糙度可达Ra1.6。
D.对于单个零件而言，可由钳工拂刮零件的平面，并采用1级平板检查其平面，直至满足精度要求。
由于上、下壳体两零件构成平面摩擦副，则可由钳工分别拂刮上、下壳体两零件上的平面，并采用1级平板检查其平面，直至满足平面度≤0.05，粗糙度≤Ra1.6的精度要求后，再将两大平面零件合拢对研，进行局部拂刮修整，直至两零件的平面贴合面积≥70％以上。经试验，按本发明方法所加工的上、下壳体零件的平面加工精度，完全可满足大比压动压润滑推力轴承的使用要求。
以下从技术经济等方面将本发明方法与现有的其他高精度大平面加工方法进行比较：
表1：加工周期对照表
| 机加工 | 钳工修整 | 其它 | |
| 外协磨床磨削 | 8小时 | 2天(路途运输) | |
| 自购磨床磨削 | 8小时 | 1年(购买及安装设备) | |
| 铣削+拂刮 | 8小时 | 120小时 | |
| 本发明方法 | 8小时 | 16小时 |
表2：加工费用对照表
| 外协磨削 | 自购磨床磨削 | 铣削+拂刮 | 本发明方法 | |
| 机加工费用(元) | 外协20000 | 1600 | 800 | 800 |
| 钳工人工费(元) | 12000 | 1600 |
| 设备费用(元) | ≥500万 | |||
| 工装费(元) | 3000 |
表3：加工精度对照表
| 磨床磨削 | 铣削+拂刮 | 本发明方法 | |||
| 铣床铣削 | 钳工拂刮 | 铣床加工 | 钳工拂刮 | ||
| 粗糙度 | Ra0.8 | Ra3.2 | Ra1.6～Ra3.2 | ||
| 平面度 | ≤0.05 | ＞0.05 | ≤0.05 | 0.05～0.06 | ≤0.05 |
参见表1、表2和表3可见，相对其它加工方法，本发明具有加工成本低，工人劳动强度低，加工精度较高、工期短，生产效率高的特点，并且不需要购买新的加工设备，对设备精度要求低，加工方法简便，灵活，工艺适应性好，为高精度大平面零件的平面加工提供了强有力技术保障。可以在各种大平面或超大平面工件的高精度平面加工中广泛推广使用。
Claims (5)
1.一种大平面零件的高精度平面加工方法，其特征在于依次包括以下步骤：
A.将大平面零件毛坯置于龙门刨床或龙门铣床上进行粗加工，对其平面留半精加工余量；
B.将粗加工后的大平面零件置于龙门铣床上，铣削半精加工其平面，留精加工余量；
C.在龙门铣床上的主轴上安装增速铣头，并在增速铣头的连接柄上直接或通过连接柄工装来安装平面磨削砂轮，磨削加工其平面至终极尺寸；
D.由钳工拂刮零件的平面，并采用1级平板检查其平面，直至满足精度要求。
2.根据权利要求1所述的一种大平面零件的高精度平面加工方法，其特征在于：所述步骤B中，对所加工的平面留0.10-0.25毫米的精加工余量。
3.根据权利要求1所述的一种大平面零件的高精度平面加工方法，其特征在于：所述步骤C中，平面磨削砂轮的直径为100-300毫米。
4.根据权利要求1所述的一种大平面零件的高精度平面加工方法，其特征在于：所述步骤C中，精加工时，将增速铣头的转速调至2000转/分钟，进行粗磨和精磨，粗磨时龙门铣床上Z轴进刀量为0.04毫米，精磨时Z轴进刀量为0.01～0.02毫米，磨削过程中，每次进刀后的切削面与前一次的切削面有2/3以上的重合。
5.根据权利要求1所述的一种大平面零件的高精度平面加工方法，其特征在于：如果大平面零件与另一大平面零件构成平面摩擦副，则先按步骤A-C分别加工各大平面零件，然后由钳工分别拂刮两零件上的平面，并采用1级平板检查其平面，直至满足精度要求后，再将两大平面零件合拢对研，进行局部拂刮修整，直至两零件的平面贴合精度满足要求。
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