CN102642114B - 减速器机体的垂直相交孔系加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的减速器机体的垂直相交孔系加工方法，利用数控立式加工中心加工垂直轴线上孔A-B，以保证轴线上各孔同心要求，同时以垂直轴线为基准镗一段水平孔，由于水平孔长度较长，为保证加工精度只镗一段做找正基准，避免了划线误差，以做加工水平孔V找正基准。同样利用高精度数控镗铣床加工水平轴线上的孔V，其加工不以划线为找正基准，而是以加工垂直孔时加工的基准找正，找正精度高；同时应用空间激光检测技术与数控加工技术配合，保证机体垂直相交孔系的形位精度。应用高精密数控机床的光整加工技术和数控模拟技术选择合理切削用量，来保证机体垂直相交孔系表面的低粗糙度要求。本加工方法大大减少了装配的调整量，提高了装配精度。

Description

减速器机体的垂直相交孔系加工方法

技术领域

本发明涉及机械垂直相交孔系的加工技术，具体涉及一种加工减速器机体上位置精度要求高的垂直相交孔系的方法。

背景技术

立式磨机是一种用于粉磨水泥、煤及其它建筑、化工、陶瓷等工业原料的设备，其具有体积小、重量轻、占地少、电耗低、节能、使用寿命长等一系列优点。立式磨机减速机是立式磨机系统的核心传动设备。由于减速机的使用工况特别恶劣，要求在连续承受冲击、振动、过载的情况下运行，而且要求使用寿命15年以上，可靠性要求也特别高。再之，此减速器位于立磨下方，在满足功率使用要求的情况下，要求减速器体积尽量小，重量尽量轻，故立式磨机的使用工矿对减速机的设计制造提出了更高的要求。

目前世界上立磨减速器有两种结构：一种是一级锥齿轮转动加多级平行级结构，属第一代；另一种是一级锥齿轮转动加一级或二级行星结构，属第二代。为了缩小减速器整机体积，整机设计采用一级伞齿轮加两级行星传动，同时机体采用圆筒式焊接结构形式，结构紧凑，体积小，大大减轻了机体重量。但同时机体的设计精度要求很高，表面粗糙度要求超低(Ra3.2)，给制造提出了更高的要求及难度。

根据立磨减速器的使用特点，决定了其输入输出轴线垂直相交，故其机体的孔系为垂直相交孔系，一般加工工艺流程为：

1、机体焊后退火，消除焊接应力以保证工件的稳定性。

2、一般普通加工机床进行粗加工，按工艺规范留量。

3、粗加工后机体进行人工时效，最大限度的释放焊接残余应力、热应力和机加工应力，保证构件的稳定性。

4、利用精度较高的普通立式车床一次装卡对机体垂直轴线A-B上孔进行半精加工和精加工。

5、划机体水平轴孔V位置加工线

6、按线找正利用精度较高的普通镗铣床一次装卡对机体水平轴线上孔V进行半精加工和精加工。

通过上述工艺流程可以看出，加工垂直相交孔为两道相关联的独立加工工序，垂直孔A-B为普通车床工序，水平孔V为普通镗铣床工序，两道工序间通过划线连接，加工精度低，保证不了两垂直相交孔系图纸要求的形位精度；且以往垂直相交孔系的位置精度无法直接测量，只有待装配时进行调整，调整工作量很大，且很难满足图纸装配精度要求。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度加工减速器机体垂直相交孔系的加工方法。

为实现上述发明目的，本发明创造采用如下技术方案：

本发明的减速器机体垂直相交孔系加工方法技术要点是：

1、采用数控模拟技术，选择切削用量；

2、利用高精密数控机床光整加工以达到超低的表面粗糙度要求；

3、应用世界上最先进的激光跟踪检测技术，保证了形位精度；

4、一般工艺流程和特殊工艺流程相结合，合理的分配加工工序及工序间余量，优化选择各工序的切削用量，减少加工应力，同时释放应力；

5、精密数控机床与通用机床相结合；

6、计算机模拟技术、数控技术、激光技术等新工艺与传统工艺结合。

本发明具备上述技术要点的技术方案为：

a、机体焊后退火，消除焊接应力以保证工件的稳定性；

b、机体粗加工

(1)划线检查机体变形情况及各部加工余量；

(2)利用一般精度的P级立式车床加工垂直孔系A-B，一般精度P级镗床加工水平孔V，各工序间按工艺规范留加工余量；

(3)细化各工序的每一工步和选择合理的工步间余量，保证热处理变形余量的情况下最大限度的切除毛坯余量，以减少加工应力；

c、机体粗加工后进行人工时效，最大限度的释放焊接残余应力、热应力和机加工应力，保证构件的稳定性；

d、机体半精加工

利用高精度的P级机床对机体进行多工序半精加工，先选用一般精度的P级立式车床加工机体底面和垂直孔系A-B、一般精度的P级镗床加工水平孔V，再选用高精度的M级立式车床加工机体底面和垂直孔系A-B、高精度的M级镗床加工水平孔V，优化工序间加工余量，同时利用各半精加工多工序间转序时间合理安排自然时效，以消除残余热应力和加工应力保证构件的稳定性；其作用与传统自然时效等效，但无需长时间的放置，从而不影响生产；

e、应用高精密数控车铣加工中心对半精加工后机体模拟加工，即通过多次模拟实验优化选择(即通过程序优化每一孔切削用量)精加工切削用量进行精加工；精加工时先选用立式车铣加工中心车刀架加工垂直孔系A-B，再调换镗铣头利用机床的高定位精度在水平孔V加工一镗孔V找正基准，而后选用高精密数控镗铣床按基准孔找正精镗水平孔V；

f、应用空间激光检测技术与数控机床配合以完成机体的精加工，保证机体的形位精度；在精加工过程中，高精密激光跟踪检测仪配合检查垂直孔系A-B、水平孔V及其之间的形位精度，若检测结果不满足图纸要求，根据检测结果微调加工程序再精加工；

g、应用高精密数控机床光整精加工以达到表面粗糙度。

进一步，b步骤划线时，划垂直孔系A-B、水平孔V的中心线，并保证两中心线垂直相交。

进一步，c步骤时效后喷丸处理以提高不加工面的表面机械性能。

进一步，d步骤利用各半精加工多工序间转序时间合理安排自然时效时，上道工序执行后转下道工序前要求工件自然放置48至72小时自然失效。

本发明的垂直相交孔系的加工方法，利用数控立式加工中心加工垂直轴线上孔A-B，以保证轴线上各孔同心要求，同时以垂直轴线为基准镗一段水平孔，由于水平孔长度较长，为保证加工精度只镗一段做找正基准，避免了划线误差，以做加工水平孔V找正基准。同样利用高精度数控镗铣床加工水平轴线上的孔V，其加工不以划线为找正基准，而是以加工垂直孔时加工的基准找正，找正精度高，同时应用空间激光检测技术与数控加工技术配合，保证机体垂直相交孔系的形位精度。应用高精密数控机床的光整加工技术和数控模拟技术选择合理切削用量，来保证机体垂直相交孔系表面的低粗糙度要求，这是普通机床所达不到的。由于提高了加工精度，达到了图纸要求精度，大大减少了装配的调整量，提高了装配精度。

由于采用上述技术方案，本发明创造具备如下积极效果：

1、本发明采用新的工艺技术、高精度数控机床、最先进的激光测量技术，加工精度高，保证了垂直相交孔系的形位精度。

2、本发明采用数控模拟技术和高精密数控机床光整加工技术达到了配合表面较低的粗糙度。

3、本发明加工精度高，大大减少了装配调整量，提高了装配精度。

4、本发明具有经济使用、高效率、高精度、易操作且安全环保等优点。

附图说明

图1是本实施例立磨减速器机体上垂直相交孔系的结构示意图；

图2是本实施例立磨减速器机体的结构示意图；

具体实施方式

结合图1，所加工的功率4800-5300KW立磨减速器机体上垂直相交孔系主要要求：

1、机体各配合的尺寸精度6-7级。

2、机体各孔、面之间的形状位置精度4-6级。

3、相对运动的配合面粗糙度Ra3.2。

本发明的大型立磨减速器机体的垂直相交孔系加工方法应用为：

1、如图2，机体进行焊接及焊后退火以消除焊接应力；

2、划线检查焊接机体各部加工余量，划垂直孔系A-B、水平孔V的中心线，并保证两中心线垂直相交；

3、选用P级精度的KY-64立式车床粗车机体底面D，调装粗车垂直孔系A-B-C及K、E面；选用P级精度的W200H镗床粗镗水平孔V及其端面，同时按工艺规范优化工序间余量，在保证热处理变形余量的情况下最大限度的切除毛坯余量，以减少后续工序的加工应力。需说明的是，此两道工序互为独立，通过划线联接。

4、人工时效及喷丸处理，最大限度的释放焊接残余应力和加工应力，提高不加工面的表面性能。

5、热处理后为保证零件的精度，对工艺方案进行优化、细化、精化。

优化工序：机体时效后的粗加工选用P级精度的KY-64立式车床按工艺规范先粗车机体底面D，调装粗车垂直孔系A-B-C及K、E面，选用P级精度的W200H镗床按工艺规范粗镗水平孔V及其端面；再选用M级精度的SKJ32-63普通立式车床半精车机体底面D，调装半精车垂直孔系A-B-C及K、E面，选用M精度的TK6920数控镗床半精镗水平孔V及其端面；上述各工序均为独立工序，各工序间按工艺规范留加工余量。最后选用进口高精密数控车铣加工中心AC64TM5700精加工和超精加工机体底面D及垂直孔系A-B-C、K面、E面，同时调换镗铣头在水平孔V上镗一加工孔V时的找正基准，选用进口的高精密数控镗床FAF260精加工和超精加工水平孔V及其端面，精加工的车工序和镗工序而是相互联系的两道工序。

细化工序：半精加工、精加工、超精加工等每一工序均分若干工步，细化每工步的定位、找正及切削用量，以减少加工应力；细化半精加工工序其作用是利用半精加工各工序间转序时间进行自然时效，上道工序执行后转下道工序前要求工件自然放置48至72小时自然失效；不同于传统的长时间放置自然失效，以最大限度的释放构件的焊接残余应力、热处理的残余应力、加工应力，保证零件的稳定性。

6、在精加工和超精加工工序间，利用进口高精密数控立式加工中心AC64TM5700车床进行超精加工垂直轴线上的孔A-B，工件装卡时压表控制卡紧力，以防卡紧力过大工件变形，然后多工步精细化加工。首先选择中转速(转速40-70m/min)、中走刀量(走刀量0.6mm/r)和较大切深量(切深1-1.5mm)，各单面留量1mm精加工；松卡抓，待工件冷至室温后重新找正卡紧，严格控制卡紧力，选择高转速(转速60--100m/min)、小走刀(走刀量0.3-0.4mm/r)和小切深量(切深0.2-0.3mm)超精加工，切削用量通过多次数控模拟试验优化选择；在精加工后超精加工前同时应用世界上最高精密的空间激光跟踪测量仪配合检测垂直轴线上各孔A-B形状位置公差，根据检测结果微调数控程序达到或超过图纸精度要求后超精加工。同时在水平轴线上的孔V加工一段找正基准，以提高加工水平孔V找正精度。

利用进口高精密数控FAF260镗铣床进行超精加工水平轴线上的孔V，工件装卡时压表控制卡紧力，以防卡紧力过大工件变形，然后多工步精细化加工。首先选择中转速(转速40-50r/min)、中走刀量(走刀量0.2-0.25mm)和较大切深量(切深1.5-2mm)，各单面留量1mm精加工；松卡抓，待工件冷至室温后重新找正卡紧，严格控制卡紧力，选择高转速(转速60-75r/min)、小走刀(走刀量0.1-0.5mm)和小切深量(切深0.15-0.2mm)超精加工，切削用量通过多次数控模拟试验优化选择，同时应用世界上最高精密的空间激光跟踪测量仪配合检测水平孔V及水平孔V与垂直轴线上孔A-B的形状位置公差，根据检测结果微调数控程序以达到或超过图纸精度要求。

7、粗糙度Ra3.2的表面加工：由于零件尺寸大，形状相对复杂，为达到或超过图纸要求的低粗糙度，应用精密数控机床光整加工技术配以数控模拟技术来完成。

本工艺方法实施效果：

经检验，各项指标均达到或超过图纸要求，且经过装配调试和用户现场使用效果很好。

需说明的是，本实施例未详尽叙述的工艺步骤为现有成型技术，且本发明的技术点为工艺步骤的设置，本领域技术人员根据本文公开的工艺方法的教导，无需再付出创造性劳动即可实施本发明创造。

与传统工艺比较的优点有：

1、加工精度高。传统工艺加工的机体形位公差较大且超出图纸要求，装配调整量大，装配精度低，装配后噪音大，载荷分布不均，使用过程中出现这样那样的问题；本发明加工精度均达到或超过图纸要求，装配精度高，用户现场应用效果很好。

2、提高了效率。传统工艺加工由于检验方法落后，加工精度低，需装配反复调装及返修，且装配精度也不理想；新工艺技术加工精度高，且装配试车一次成功，避免了重复返修工作。

Claims (4)

1.一种减速器机体的垂直相交孔系加工方法，其特征是：包括以下加工步骤：

a、机体焊后退火，消除焊接应力以保证工件的稳定性；

b、机体粗加工

（1）划线检查机体变形情况及各部加工余量；

（2）利用一般精度的P级立式车床加工垂直孔系A-B，一般精度的P级镗床加工水平孔V，各工序间按工艺规范留加工余量；

（3）细化各工序的每一工步和选择合理的工步间余量，保证热处理变形余量的情况下最大限度的切除毛坯余量，以减少加工应力；

c、机体粗加工后进行人工时效，最大限度的释放焊接残余应力、热应力和机加工应力，保证构件的稳定性；

d、机体半精加工

机体时效后的粗加工选用P级精度的KY-64立式车床按工艺规范先粗车机体底面D，调装粗车垂直孔系A-B-C及K、E面，选用P级精度的W200H镗床按工艺规范粗镗水平孔V及其端面；再选用M级精度的SKJ32-63普通立式车床半精车机体底面D,调装半精车垂直孔系A-B-C及K、E面，选用M精度的TK6920数控镗床半精镗水平孔V及其端面，优化工序间加工余量，同时利用各半精加工多工序间转序时间合理安排自然时效，以消除残余热应力和加工应力保证构件的稳定性；

e、应用高精密数控车铣加工中心对半精加工后机体模拟加工，通过程序优化每一孔切削用量进行精加工；精加工时先选用立式车铣加工中心车刀架加工垂直孔系A-B，再调换镗铣头利用机床的高定位精度在水平孔V加工一镗孔V找正基准，而后选用高精密数控镗铣床按基准孔找正精镗水平孔V；

f、应用空间激光检测技术与数控机床配合以完成机体的精加工，保证机体

的形位精度；在精加工过程中，高精密激光跟踪检测仪配合检查垂直孔系A-B、水平孔V及其之间的形位精度，若检测结果不满足图纸要求，根据检测结果微调加工程序再精加工；

g、应用高精密数控机床光整精加工以达到表面粗糙度。

2.根据权利要求1所述的减速器机体的垂直相交孔系加工方法，其特征是：b步骤划线时，划垂直孔系A-B、水平孔V的中心线，并保证两中心线垂直相交。

3.根据权利要求1所述的减速器机体的垂直相交孔系加工方法，

其特征是：c步骤时效后喷丸处理以提高不加工面的表面机械性能。

4.根据权利要求1所述的减速器机体的垂直相交孔系加工方法，其特征是：d步骤利用各半精加工多工序间转序时间合理安排自然时效时，上道工序执行后转下道工序前要求工件自然放置48至72小时自然失效。