CN105750601B - 一种用于提高大型齿轮箱箱体装置形位精度的加工方法 - Google Patents

Abstract

一种用于提高大型齿轮箱箱体装置形位精度的加工方法，包括如下步骤：划线、对各分箱体剖分面及半轴孔的粗加工、人工时效、二次划线、对分箱体剖分面及半轴孔进行半精加工、自然时效、各分箱体剖分面的精加工、箱体装置组装、箱体装置轴孔精加工和最终检查本发明由于各分箱体和箱体装置的半精、精加工所有加工内容采用同一机床，且同一定位基准，加工精度大大提高。

Description

一种用于提高大型齿轮箱箱体装置形位精度的加工方法

技术领域

本发明属于齿轮箱箱体装置的领域，尤其是涉及一种用于提高大型齿轮箱箱体装置形位精度的加工方法。

背景技术

齿轮箱传动技术应用十分广泛,多数使用工况特别恶劣，要求在连续承受冲击、振动、过载的情况下运行，而且使用寿命要求15年以上, 同时随着经济的发展和科技进步，工业企业向着环境美好型、资源节约型、节能增效型、大型超大型化发展，工业企业装备同时朝着大型化发展，尤其是冶金、矿山、水电等行业上所用传动齿轮箱传递功率由几百千瓦发展到目前的上万千瓦，设备规格越来越大，精度是越来越高。这样对传动齿轮箱的可靠性提出了更高要求，因而对齿轮箱设计和制造提出了更高的要求。传动齿轮箱由传递运动和扭矩的齿轮及承载齿轮的箱体装置组成，传动齿轮箱的设计和制造质量高低直接影响齿轮箱整机的使用寿命，一旦设计定型，其主要矛盾就转化为零件的制造上。传递运动和扭矩的齿轮制造由高精密的数控成型磨齿机磨削精加工已替代传统的滚齿和展成磨削精加工，齿轮制造精度已达到3-5级；而承载齿轮的箱体装置（图1和图2）仍由传统工艺流程加工，即：龙门刨床或龙门铣床等对箱体装置剖分面和基准面A实施粗加工——镗床对箱体装置轴孔实施粗加工——去应力时效处理——龙门刨床或龙门铣床等对箱体装置剖分面和基准面A实施精加工——镗床对箱体装置轴孔实施精加工。结合示意图1～7简述其工艺流程如下：

步骤1、划线检查箱体装置（图1和图2）组件箱体1、箱盖2各加工面余量，保证各部余量均匀。

步骤2、将箱体装置（图1和图2）组件箱体1、箱盖2依次置于普通龙门刨床（图3）或龙门铣床（图4）上的等高垫铁3上，对箱体1剖分面和基准面A、箱盖2剖分面粗加工，粗加工时各面以等高垫铁3为基准，按工艺规范留取余量。

步骤3、将箱体装置（图1和图2）组件箱体1、箱盖2依次置于普通镗床上的等高垫铁3上（图5），对箱体装置组件箱体1、箱盖2半轴孔及其端面的粗加工，按工艺规范留取余量。

步骤4、将步骤3所得进行人工去应力时效处理，以释放毛坯残余应力和粗加工应力，使内部组织达到平衡和稳定状态。

步骤5、将步骤4所得置于划线平台上，划十字中心对称线，划各剖分面和基准面A加工线。

步骤6、将步骤5所得依次置于普通龙门刨床（图3）或龙门铣床（图4）上的等高垫铁3上，找正压紧后依次对箱体1剖分面和基准面A、箱盖2剖分面精加工。

步骤7、划箱体1、箱盖2剖分面上联接孔线；由钻床加工箱体剖分面联接孔；钳工将箱体1、箱盖2按对应关系用联接件把合组装成箱体装置（图1和图2）；划箱体装置（图1和图2）十字中心对称线及各轴孔位置线。

步骤8、将步骤7所得箱体装置（图1和图2）基准面A置于镗床等高垫铁3上(图6)，轴孔端面对镗床主轴18，找正轴孔中心线与镗床主轴18轴线在同一平面内，误差不大于0.3mm，按所划十字中心对称线找正箱体装置，选定好切削用量（主轴转速、镗削深度、进给速度）后，镗床主轴18旋转加水平横向进给运动和镗床立柱17纵向运动，一次装卡粗镗、半精镗、精镗箱体装置各轴线上两侧轴孔及其一侧轴孔端面，或箱体装置一侧轴孔及其端面，同时工艺要求在箱体装置一端剖分面处全长铣一调装找正基准；调装，按已加工成轴孔圈圆镗杆找正同心，找正箱体装置一端工艺基准，以保证轴孔中心线垂直于轴孔端面，粗镗、半精镗、精镗箱体装置另一侧轴孔端面，或另一侧轴孔及其端面。

步骤9最终测量。轴孔的形位精度在机床上用千分表在线检测，轴孔几何精度由专业检测人员利用量具测量。

上述箱体装置的加工是选用不同的设备机床、分工序加工，且镗床加工轴孔时镗床主轴18旋出很长，刚性差，加工精度较低，其加工精度一般7级或更低，轴孔粗糙度为Ra3.2～Ra6.3。再之传统加工方法的设备能力有限，只适用于小型、中型齿轮箱体装置的加工要求。目前最大镗床的轴向最大旋出长度（主轴+滑枕）3800mm，而如图5～10所示，镗床工作台16的边沿距镗床立柱17的距离L1约500mm，再加上箱体装置的边沿距镗床工作台16边沿距离L2（便于装卡，其距离根据箱体尺寸大小而定）约300mm，再加上箱体装置（图8～10）边沿到轴孔端面的距离L3约为400mm及轴孔的深度300mm，镗铣床要完成齿轮箱箱体装置（图8～10）一侧轴孔的加工，镗床主轴18轴向水平旋出长度大于1500mm(L1+L2+L3+轴孔深度)，再加上图8所示箱体装置同一轴线上轴孔跨距3550mm，无法实现一次装卡完成如图8～10所示的大型、超大型、高精度齿轮箱箱体装置同一轴心线上两侧轴孔的加工；若一次装卡加工一侧轴孔，调装加工另一侧轴孔，由于箱体装置（图8～10）规格超大，调装非常困难，找正困难，存在调装变形和二次找正误差，找正和加工精度难以保证；而采用精密数控镗铣床的旋转移动工作台，其旋转精度8″，若完成一侧轴孔加工，旋转180°加工另一侧轴孔，则另一侧轴孔相对于一侧轴孔位置精度为tan(8/3600) ×(3550/2)=0.069mm，已超出（图8～10）所要求0.03mm的一倍多；再加上镗床主轴18轴向水平旋出越长，刚性越差，很难满足大型、超大型、高精度箱体装置（图8～10） 加工要求 。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术中调装非常困难，找正困难，存在调装变形和二次找正误差，找正和加工精度难以保证的问题，提供一种用于提高大型齿轮箱箱体装置形位精度的加工方法。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种用于提高大型齿轮箱箱体装置形位精度的加工方法，包括如下步骤：

步骤1划线：取箱体的分箱体铸组件依次为下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体，将下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体放在划线平台上，检查下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体的毛坯余量，通过划线确定下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体的加工余量，然后分别以下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体的内腔非加工面为基准划线：分别确定下箱体十字中心对称线，下箱体上剖分面T和基准面B的加工线，下箱体上的半轴孔L1和半轴孔L2的中心位置线及其圆线；下中箱体十字中心对称线，下中箱体上剖分面T和剖分面S的加工线，下中箱体上的半轴孔L1、半轴孔L2、半轴孔M1、半轴孔M2、半轴孔N1和半轴孔N2的中心位置线及其圆线；上中箱体十字中心对称线，上中箱体上的剖分面S和剖分面R的加工线，上中箱体上的半轴孔M1、半轴孔M2、半轴孔N1、半轴孔N2、半轴孔K1、半轴孔K2的中心位置线及其圆线；上箱体十字中心对称线，上箱体上的剖分面R、剖分面P的加工线，上箱体上的半轴孔K1、半轴孔K2的中心位置线和半轴孔圆线；

步骤2对各分箱体剖分面及半轴孔的粗加工：取用数个等高垫铁并将等高垫铁均匀分布于镗铣床的工作台上，将步骤1所得下箱体放于等高垫铁上，使下箱体的剖分面T与等高垫铁顶部平面重合，按步骤1所划线进行找正，使找正精度不大于0.5mm，然后用工艺螺栓压板将下箱体固定于镗铣床的工作台上，选装外圆直径为φ200mm的面铣刀对下箱体基准面B进行粗加工，并使基准面B单面留取余量10mm，重新调装下箱体，将下箱体转动后置于等高垫铁上，使已加工基准面B与等高垫铁顶部平面重合，已加工基准面B与等高垫铁顶部平面的不重合精度不大于0.05mm，重新找正下箱体的十字中心对称线，使找正精度不大于0.5mm，然后用工艺螺栓压板将下箱体固定于镗铣床的工作台上，采用加工基准面B同样的铣刀和参数，启动机床对下箱体剖分面T进行粗加工，使单面留取余量10mm，工件同工位，重新调整机床，拆去外圆直径φ200mm面铣刀，换装可调镗铣刀并调整机床工位，使镗轴对应半轴孔L2，并按线找正半轴孔L2，使找正精度不大于0.5mm，启动机床，对下箱体半轴孔L2进行粗加工，使半轴孔L2直径留取余量25mm；重新调装下箱体，下箱体的半轴孔L1对应镗轴，采用同半轴孔L2同样方法对半轴孔L1进行粗加工，利用所述下箱体加工其上的剖分面T半轴孔L2、半轴孔L1粗加工的方法，对下中箱体的剖分面T和剖分面S及其半轴孔L2、半轴孔L1、半轴孔M2、半轴孔M1、半轴孔N2、半轴孔N1进行粗加工；利用所述下箱体加工其上的剖分面T半轴孔L2、半轴孔L1粗加工的方法，对上中箱体剖分面S和剖分面R及其半轴孔M2、半轴孔M1、半轴孔N2、半轴孔N1、半轴孔K2、半轴孔K1进行粗加工；利用所述下箱体加工其上的剖分面T半轴孔L2、半轴孔L1粗加工的方法，对上箱体的剖分面R和剖分面P及其半轴孔K2和半轴孔K1进行粗加工；

步骤3人工时效：将步骤2所得下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体进行人工时效，释放毛坯残余应力和粗加工应力，使步骤2所得下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体的内部组织趋于稳定，从而保证步骤2所得下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体结构稳定；

步骤4二次划线：取步骤3中时效后的下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体并放上划线平台，检查步骤3所得下箱体、下中箱体、上中箱体、上箱体变形量，以确定各部余量，来确定并划下箱体剖分面T和基准面B加工线，划下中箱体剖分面T和剖分面S加工线，划上中箱体剖分面S和剖分面R加工线，划上箱体剖分面R和剖分面P加工线，同时以各分箱体内腔非加工面为基准划：下箱体十字中心对称线，及其半轴孔L1和半轴孔L2中心位置线及其圆线；下中箱体十字中心对称线，及其半轴孔L1、半轴孔L2、半轴孔M1、半轴孔M2、半轴孔N1和半轴孔N2中心位置线及其圆线；上中箱体十字中心对称线 ，及其各半轴孔M1、半轴孔M2、半轴孔N1、半轴孔N2，半轴孔K1和半轴孔K2的中心位置线及其圆线；上箱体十字中心对称线，及其上半轴孔K1和半轴孔K2中心位置线及其圆线；

步骤5对分箱体剖分面及半轴孔进行半精加工：将数个等高垫铁均匀分布于数控龙门铣镗床的工作台上，然后取步骤4中划线后的下箱体并放于等高垫铁上，使下箱体的剖分面T与等高垫铁顶面重合，按步骤4所划十字中心对称线对下箱体进行找正，找正精度不大于0.5mm，找正后用工艺螺栓压板将下箱体固定于工作台上，调整机床，选用外圆直径φ200mm面铣刀装于机床铣镗主轴上，取铣刀切削参数是转速200r/min、切削深度3～3.5mm、直线进给速度1000mm/min并编写程序并输入程序，调试程序合格后启动机床，对下箱体基准面B进行半精加工，加工时留取精加工余量1mm；然后调装下箱体，将下箱体转动后置于等高垫铁上，使下箱体已加工的基准面B与等高垫铁顶面重合，使不重合精度不大于0.05mm，按步骤4所划十字中心对称线找正下箱体，使找正精度不大于0.5mm，找正后用工艺螺栓压板将下箱体固定于工作台上，调整机床采用相同刀具和加工参数对下箱体剖分面T进行半精加工并留取精加工余量1mm；工件同工位，重新调整机床，拆去外圆直径φ200mm面铣刀，换直角镗铣装置和外圆直径φ200mm插补镗铣刀，调整机床工位，按步骤4所划半轴孔L2中心位置线找正半轴孔L2，找正精度不大于0.5mm，取插补镗铣刀切削参数是转速200 r/min、切削深度6mm、圆周进给速度1000mm/min,步长5mm，编写并输入程序，调试程序合格后启动机床，对下箱体半轴孔L2进行半精加工，留取余量13mm；重新调整机床工位采用同样刀具和加工参数对下箱体半轴孔L1进行半精加工，留取余量13mm；利用所述下箱体加工其上的剖分面T半轴孔L2、半轴孔L1半精加工的方法，对下中箱体剖分面T和剖分面S及其半轴孔L2、半轴孔L1、半轴孔M2、半轴孔M1、半轴孔N2和半轴孔N1进行半精加工，利用所述下箱体加工其上的剖分面T半轴孔L2、半轴孔L1半精加工的方法，对上中箱体剖分面S和剖分面R及其半轴孔M2、半轴孔M1、半轴孔N2、半轴孔N1、半轴孔K2和半轴孔K1进行半精加工，利用所述下箱体加工其上的剖分面T半轴孔L2、半轴孔L1半精加工的方法，对上箱体剖分面R和剖分面P及其半轴孔K2和半轴孔K1进行半精加工；

步骤6自然时效：将步骤5所得下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体放置于工件存储区，进行16-48小时的自然时效，以充分释放毛坯残余应力、热处理应力及加工应力，保证各分箱体结构稳定性,为保证精加工精度奠定良好基础；

步骤7各分箱体剖分面的精加工：将数个等高垫铁均匀分布于精密数控龙门铣镗床的工作台上，铣等高垫铁上端面，使所有等高垫铁的上端面处于同一平面内且与数控龙门铣镗床铣镗轴回转中心垂直，所述垂直精度不大于0.05mm，取经过步骤6时效后的下箱体放置在等高垫铁上并使其剖分面T与等高垫铁顶面重合，按步骤4所划十字中心对称线找正，找正精度不大于0.5mm，找正后用工艺螺栓压板将下箱体固定于工作台上，调整机床，选用外圆直径φ200mm面铣刀，加工切削参数是转速300r/min、切削深度0.15mm、直线进给速度500mm/min，编制并输入程序，调试程序合格后启动机床，对下箱体基准面B进行精加工；转动下箱体并置于等高垫铁上，使下箱体已加工基准面B与等高垫铁顶面重合，不重合精度不大于0.05mm，按步骤4所划十字中心对称线找正，找正精度不大于0.5mm，满足找正精度后用工艺螺栓压板将下箱体固定于工作台上，调整机床后采用相同刀具及加工参数对下箱体剖分面T进行精加工 ，加工后对下箱体进行重新划线，以下箱体内腔非加工面为基准划十字中心对称线，以十字中心对称线为基准划剖分面T上把合联接孔位置线，调整机床，拆去外圆直径φ200mm面铣刀，换装钻镗孔刀具，钻镗剖分面T上把合联接孔；采用加工下箱体的方法，依次对下中箱体的剖分面T和剖分面S进行精加工及其把合联接孔加工；对上中箱体的剖分面和剖分面R进行精加工及其把合联接孔加工；对上箱体的剖分面R和剖分面P进行精加工及其把合联接孔加工；

步骤8箱体装置组装：取步骤7中加工过的下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体以及取工艺联接件，将各件去除毛刺，清理干净，备用，将等高垫铁均布放置于工作台并找正上，等高垫铁找正精度不大于0.05mm，将下箱体置于等高垫铁上，使下箱体B基准面与等高垫铁顶面重合，不重合精度不大于0.05mm，依次将下中箱体相配剖分面T相对叠加于下箱体上，两箱体十字中心对称线对齐，把合联接孔对正，内腔和外形对正，对正后再将上中箱体相配剖分面S相对叠加于下中箱体上，两箱体十字中心对称线对齐，把合联接孔对正，内腔和外形对正，对正后再将上箱体相配剖分面R相对叠加于上中箱体上，两箱体十字中心对称线对齐，把合联接孔对正，内腔和外形对正，对正后，穿入工艺联接件将下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体把紧组装成箱体装置，各箱体相对剖分面R、剖分面S和剖分面T重合，重合精度不大于0.05mm，以十字中心对称线为基准划各轴孔位置线及轴孔圆线；

步骤9箱体装置轴孔精加工：①将数个等高垫铁均布放置于工作台上，铣平所有等高垫铁上端面等高垫铁的上端面使其处于同一平面内且与铣镗主轴回转中心垂直，所述平面精度不大于0.05mm；将步骤8所得箱体装置放置于等高垫铁上，使箱体装置内的B基准面与等高垫铁顶面重合，所述重合精度不大于0.05mm；按步骤8中划线确定的箱体装置十字中心对称线找正，找正精度不大于0.5mm；按步骤8所划各轴孔位置线及圆线找正各轴孔圆心，保证水平各轴孔中心在剖分平面内、垂直各轴孔中心在垂直于剖分面的平面内，找正精度不大于0.3mm；找正后用工艺螺栓压板将箱体装置固定于工作台上，复查所述找正精度，不满足找正精度要求时重复找正，满足找正精度要求后待用；

②编制数控程序，将箱体装置的轴孔图纸参数和所选择的切削参数编制数控程序，选插补铣刀的切削参数为转速200r/min，切削深度5mm，圆周进给速度1000mm/min，步长5mm；

③将数控龙门铣镗床直角镗铣装置装于铣镗床铣镗主轴上，且移到轴孔K2的中心，再将外圆直径φ200mm插补铣刀装于数控龙门铣镗床直角镗铣装置上，输入②中编制的程序并调试，调试合格后启动机床，通过数控龙门铣镗床直角镗铣装置，按②中编制的程序半精加工一侧轴孔K2及其端面，按工艺规范各加工面单面均留余量1.5mm；通过调整机床，按程序保证孔距，同加工轴孔K2原理加工同侧轴孔M2及其端面；再通过调整机床，按程序保证孔距，同加工轴孔K2原理加工同侧轴孔N2及其端面；再通过调整机床，按程序保证孔距，同加工轴孔K2原理加工同侧轴孔L2及其端面, 然后调整机床复位到加工轴孔K2位置，插补铣刀每完成一次插补过程沿轴孔轴向方向进给步长5mm，重复进给前的加工过程，直至完成所有轴孔加工；

④工件同工位，调整机床，同③所述插补粗加工箱体装置另一侧的轴孔K1、轴孔M1、轴孔N1、轴孔L1及各轴孔的端面；完成后在箱体装置一端上中箱体和下中箱体结合面处全长铣一精加工找正工艺基准，该基准的粗糙度Ra3.2，加工完成后松开工艺螺栓压板，充分释放加工应力，待工件冷至室温后重新找正；

⑤箱体装置轴孔镗铣半精加工，按①所述找正要求找正，同时将①按十字中心对称线找正替换成按③～④工步所铣上中箱体、下中箱体结合面处工艺找正基准找正，找正精度不大于0.05mm，而后重新将箱体装置用工艺螺栓压板固定于工作台上，调整机床，将调整范围为φ800～φ900mm或φ1000～φ1100mm可调镗铣刀 装于数控龙门铣镗床直角镗铣装置上，选取切削参数转速为25～30r/min、横向进给0.1mm/r、切削深度0.25mm，按③～④所述加工顺序加工各轴孔，各轴孔直径留取精加工余量0.6mm；

⑥激光跟踪仪配合机床检测形位精度；

⑦箱体装置轴孔精加工：将可调镗铣刀复位到初始孔位，校正轴孔圆心，所述精度不大于0.02mm，然后根据⑥检测结果，微调程序，按⑤所述对箱体装置轴孔镗铣半精加工的方法对其轴孔和端面进行精加工；

步骤10最终检查：采用激光检测仪配合检测箱体装置各轴孔的形位精度，粗糙度检测仪检测各轴承孔的表面粗糙度Ra，箱体装置的几何尺寸由专业检测人员利用专用测量工具在机床上进行检测，检测不合格重复步骤9，检测合格后加工完成。

本发明的有益效果是：①由于各分箱体和箱体装置的半精、精加工所有加工内容采用同一机床，且同一定位基准，加工精度大大提高。

②一次装卡找正后完成了箱体装置所有轴孔及其端面的精加工，减小了传统工艺二次调装找正误差和大型工件调装变形误差，加工精度大大提高。

③利用精密数控龙门铣镗床上垂直铣镗轴25装上数控龙门铣镗床直角镗铣装置24加工超大型齿轮箱箱体装置轴孔，系统刚性大大优于镗铣床，加工精度高，轴孔表面粗糙度低，达到Ra1.5，满足图纸要求的Ra1.6。

④本发明工序间合理安排去应力处理，使各分箱体内部组织更加稳定，有利于提高加工精度。

⑤采用了模拟加工技术和数控补偿技术，大大提高加工精度。

⑥采用最先进激光检测技术配合机床对加工过程实时检测，提高了加工精度。

⑦本发明各分箱体剖分面、半轴孔及把合联接孔均在一机床组合加工，不但提高了加工精度，而且大大减少了中间转序环节，再之数控机床的精加工效率大大高于传统机床，提高了加工效率。

⑧本发明易操作，铣镗工即可实施。

⑨本发明经济。本发明粗加工和半精、精加工工序分机床实施，充分发挥粗、精机床的效能，同时工序集中，不需要特殊工装刀具，靠机床自带附件即可实施，且无污染，环保。

⑩本发明还适应于其它空间孔系、高精度、大型零部件的加工。

附图说明

图1是传统箱体装置示意图。

图2是图1的K向示意图。

图3是龙门刨床对箱体剖分面和基准面A刨削加工示意图。

图4是龙门铣床对箱体剖分面和基准面A铣削加工示意图。

图5是镗床对箱体半轴孔及其端面镗铣加工示意图。

图6是镗床对箱体装置轴孔及其端面镗铣加工示意图。

图7是图6中K向示意图。

图8是本发明的齿轮箱箱体装置示意图。

图9是图8示意图中A-A剖视图。

图10是图8示意图中B-B剖视图。

图11是普通大型镗铣床对各分箱体粗加工示意图。

图12普通大型镗铣床对各分箱体粗加工另一状态示意图。

图13是本发明的下箱体20基准面B加工示意图。

图14是本发明的下箱体20剖分面T、半轴孔（L1、L2）加工示意图。

图15是本发明的下中箱体21剖分面S、半轴孔(M1、N1、M2、N2)加工示意图。

图16是本发明的下中箱体21剖分面T、半轴孔(L1、L2)加工示意图。

图17是本发明的上中箱体22剖分面R、半轴孔(K1、K2)加工示意图。

图18是本发明的上中箱体22剖分面S、半轴孔(M1、N1、M2、N2)加工示意图。

图19是本发明的上箱体23剖分面P加工示意图。

图20是本发明的上箱体23剖分面R、半轴孔（K1、K2）加工示意图。

图21是本发明的钻镗各单箱体剖分面P（或R、S、T）联接把合螺孔示意图。

图22是本发明插补加工箱体装置轴孔及轴孔端面的加工示意图。

图23是本发明的箱体装置轴孔及轴孔端面的加工示意图。

图24是图21～22工位1镗铣一侧轴孔顺序示意图。

图25是图21～22工位2镗铣另一侧轴孔顺序示意图。

图示标记： 1、箱体 2、箱盖 3、等高垫铁 4、龙门刨床移动工作台 5、龙门刨床水平刀架（2个） 6、龙门刨床立柱 7、龙门刨床横梁 8、龙门刨床垂直刀架（2个） 9、刨刀 10、龙门铣床移动工作台 11、龙门铣床水平铣轴（2个） 12、龙门铣床立柱 13、龙门铣床横梁14、龙门铣床垂直铣轴（1个） 15、端面盘铣刀 16、镗床工作台 17、镗床立柱 18、镗床主轴19、镗铣刀 20、下箱体 21、下中箱体 22、上中箱体 23、上箱体 24、数控龙门铣镗床直角镗铣装置 25、数控龙门铣镗床铣镗主轴 26、移动龙门立柱 27、龙门横梁 28、滑枕 29、面铣刀 30、插补铣刀 31、数控龙门铣镗床固定式工作台 32、工艺联接件 33、钻镗孔刀具 34、可调镗铣刀。

具体实施方式

图中所示，具体实施方式如下：

本发明的几何参数是：本发明（如图8～10所示）不同于以往齿轮箱箱体装置，其由下箱体20、下中箱体21、上中箱体22、上箱体23四层分箱体组成，轴孔成空间分布，轴孔尺寸4-Φ880H7（M1、M2、N1、N2）和4-Φ1090H7(K1、K2、L1、L2)，同一轴线方向上轴孔最大跨距3550mm，同一侧轴孔中心距2486.97～2487.22mm，箱体剖分面最大几何尺寸：长×宽=7000×4150mm。

本发明精度要求：剖分面的形位精度为4～6级，轴孔的形位精度高为3～6级，其具体要求剖分面的平面度公差是0.12mm，剖分面相对于基准B的平行度公差是0.08mm，轴孔圆度公差是0.03mm，同一轴线上轴孔同心度公差0.03mm，轴孔轴线相对于基准面B的平行度公差0.04mm，轴孔的粗糙度是Ra1.6 。

本发明所选用刀具：加工各单箱体剖分面（P、R、S、T）及基准面B选用刀盘直径φ200mm面铣刀29，根据不同加工工步配备粗加工刀片、精刀片和修光刀片；加工轴孔时，根据不同工步选用不同刀具，粗加工选用刀盘直径φ200mm插补铣刀30，精加工选用镗孔直径尺寸可调（可调范围一种φ800～φ900mm,一种φ1000～φ1100mm）的可调镗铣刀34。

本发明是在大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床上实施。

结合图8～25阐述本发明如下：

依次将箱体装置图8组件下箱体20、下中箱体21、上中箱体22、上箱体23吊放于划线平台上，划线检查下箱体20、下中箱体21、上中箱体22、上箱体23各加工面余量，并借均各部余量，以下箱体20、下中箱体21、上中箱体22、上箱体23不加工内腔为基准分别划十字中心对称线，划各剖分面P、R、S、T及基准面B加工线，划各轴孔位置中心线及其圆线。

先将等高垫铁3均匀的放置于普通大型镗铣床固定式工作台16 上（图11 ），找正等高垫铁3，找正精度不大于0.05mm，将箱体装置（图8～10）组件下箱体20剖分面T置放于等高垫铁3上（图11），使剖分面T与等高垫铁3所在平面重合，以下箱体20的不加工内腔为基准所划十字中心对称线找正，保证下箱体的轴孔中心线垂直或平行于箱体内腔侧面，要求所述精度不大于0.50mm，满足所述精度后通过工艺螺栓压板（图中未标出）将下箱体20固定于普通大型镗铣床固定式工作台16 上（图11），选装刀盘直径φ200mm面铣刀29 ，根据图纸参数和选取的大切削参数，启动机床，多次调装（定位基面不变），由图11工位1粗加工下箱体20基准面B，按工艺规范留取余量。重新调装工件，下箱体20已加工基准面B置于等高垫铁3上（图12），已加工基准面B与等高垫铁3所在平面紧密重合，不重合精度不大于0.05mm（0.05mm塞尺检查不入），找正下箱体20十字中心对称线，找正精度不大于0.5mm，保证下箱体的轴孔中心线垂直或平行于箱体内腔侧面，满足找正精度后通过工艺螺栓压板（图中未标出）将下箱体20固定于普通大型镗铣床固定式工作台16上（图12），同前所述由图12工位1粗加工下箱体20剖分面T；工件同工位，重新调整机床，拆去刀盘直径φ200mm面铣刀29，换装可调镗铣刀34，根据图纸参数和选取的大切削参数，启动机床，由图12工位2粗加工一侧半轴孔（L2），按工艺规范留取余量；重新调装工件，同上所述由图12工位2粗加工另一侧半轴孔（L1）。同上所述，如图11、图12换装下中箱体21粗加工各剖分面(T、S) 、半轴孔（L1、L2、M1、M2、N1、N2）；再换装上中箱体22粗加工各剖分面(S、R) 、半轴孔（M1、M2、N1、N2、K1、K2）；再换装上箱体23粗加工各剖分面(R、P)、半轴孔（K1、K2）。注：本实例各分箱体单独粗加工半轴孔时，轴孔端面暂不加工，待组成箱体装置后加工。

对下箱体20、下中箱体21、上中箱体22、上箱体23各分箱体进行人工去应力时效处理，以释放毛坯残余应力和粗加工应力，使各分箱体内部组织趋于稳定。

在划线平台上划线检查下箱体20、下中箱体21、上中箱体22、上箱体23各分箱体变形量，借均各部余量。以不加工内腔为基准分别划下箱体20、下中箱体21、上中箱体22、上箱体23十字中心对称线并引至侧面打印，划各分箱体剖分面P、R、S、T及基准面B加工线，划各轴孔中心位置线及其圆线并打印。

将12件等高垫铁3均匀的置放于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上（图13～20），并进行等高度铣削加工，使12件等高垫铁3的相对高度保持在与数控龙门铣镗床铣镗主轴25回转中心相垂直的同一平面内，12件等高垫铁作为各分箱体及箱体装置的加工基准，使加工基准保持一致；再将下箱体20的剖分面T 置放于等高垫铁3上（图13），找正基准面B加工线、找正下箱体20十字中心对称线，要求所述找正精度不大于0.50mm，满足所述精度后通过工艺螺栓压板（图中未画出）将下箱体20固定于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上（图13）；将刀盘直径φ200mm面铣刀29装于数控龙门铣镗床铣镗主轴25上，将图纸参数和切削参数输入程序，由图13工位3半精铣、精铣下箱体20基准面B；调装，下箱体20已加工基准面B置于12件等高垫铁3上（图14），使基准面B与等高垫铁3所在平面紧密重合，要求所述不重合精度不大于0.050mm(即0.05mm塞尺检查不入)，满足所述精度后通过工艺螺栓压板（图中未画出）将下箱体20固定于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上（图14），由图14工位3半精铣、精铣下箱体20剖分面T。要求：上述半精铣剖分面过程中，为满足精加工图纸精度要求，模拟加工选择最佳精铣切削参数（精加工的切削参数选取很关键，直接影响加工精度）；精铣剖分面时，按半精铣模拟加工选取的最佳精铣切削参数实施；半精铣完成后，重新调整机床，拆去刀盘外圆直径φ200mm面铣刀29，换装数控龙门铣镗床直角镗铣装置24和插补铣刀30，输入图纸参数和切削参数，按插补程序由图14工位1、2半精加工半轴孔（L1、L2），按工艺规范留余量；去应力自然时效后再按本工步前述对下箱体20基准面B和剖分面T进行精加工。精铣完成后，划线配合，以下箱体20的不加工内腔为基准划十字中心对称线，并引至侧面打印，划下箱体20剖分面T把合联接孔位置线；按线找正，找正精度不大于0.50mm，拆去刀盘外圆直径φ200mm面铣刀29，换装钻镗孔刀具33，开坐标保证孔距，钻镗剖分面T上把合联接孔（图21）。同理依次如图15～16半精铣、精铣下中箱体21的各剖分面(T、S)，半精加工各半轴孔，钻镗剖分面把合联接孔（图21）；如图17～18半精铣、精铣上中箱体22的各剖分面(S、R)，半精加工各半轴孔，钻镗剖分面把合联接孔（图21）；如图19～20半精铣、精铣上箱体23的各剖分面(R、P) ，半精加工各半轴孔，钻镗剖分面把合联接孔（图21）。

重新找正均匀布置于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上12件等高垫铁3（图22～23），所述找正精度不大于0.05mm，满足所述精度后，将下箱体20的基准面B置于等高垫铁3上，使基准面B与等高垫铁3所在平面紧密重合，不重合精度不大于0.05mm（0.05mm塞尺检查不入）。钳工配合，钳工根据机体装置结构示意图8～10的组装配合顺序，依次将下中箱体21、上中箱体22、上箱体23相配剖分面（T、S、R）相对叠加，各剖分面紧密贴合，各分箱体剖分面在联接件32未把紧状态下用0.05mm的塞尺检查不入，各分箱体十字中心对称线对齐，兼顾不加工内腔侧面和外形对正，而后用工艺联接件32把紧组装成箱体装置（图8～10）。划线配合，以箱体装置十字中心对称线为基准，划各轴孔中心位置线及其圆线。按线找正， 要求所述找正精度不大于0.50mm，满足所述精度后通过工艺螺栓压板（图中未画出）将箱体装置固定于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上（图22～23）。调整机床，将数控龙门铣镗床直角镗铣装置24装于数控龙门铣镗床铣镗主轴25上，插补铣刀30装于数控龙门铣镗床直角镗铣装置24上，编制插补程序，输入图纸参数，合理选取切削参数后调试程序， 合格后启动机床由图22工位1、2实施轴孔及轴孔端面的半精加工（图22），按工艺规范留余量；重新调整机床，拆掉插补铣刀30，将可调镗铣刀34装于数控龙门铣镗床直角镗铣装置24上（图23），重新编制程序并调试程序，程序调试合格后启动机床由图23工位1、2实施轴孔及轴孔端面的半精加工，同时在半精加工过程中通过模拟加工选取满足图纸精度的最佳精加工切削参数，按工艺规范留余量；激光跟踪仪配合机床检测形位精度，根据检测结果微调程序，且根据半精加工模拟选择最佳精加工切削参数，由图23工位1、2实施轴孔及轴孔端面精加工。轴孔加工顺序示意图24～25。

具体包括如下步骤：步骤1划线。上划线平台，划线检查箱体装置（图8～10）中下箱体20、下中箱体21、上中箱体22、上箱体23各分箱体的毛坯余量，借均各部余量。以不加工箱体内腔为基准划：下箱体20十字中心对称线及剖分面T、基准面B加工线，各半轴孔（L1、L2）中心位置线及其圆线；下中箱体21十字中心对中线及剖分面T、S加工线，各半轴孔（L1、L2,M1、M2,N1、N2）中心位置线及其圆线；上中箱体22十字中心对中线及剖分面S、R加工线、各半轴孔（M1、M2，N1、N2，K1、K2）中心位置线及其圆线；上箱体23十字中心对中线及剖分面R、P加工线、各半轴孔（K1、K2）中心位置线和半轴孔圆线。

步骤2各分箱体剖分面及半轴孔的粗加工。将等高垫铁3均匀分布于普通大型镗铣床固定式工作台16上（图11）， 将步骤1所得下箱体20的剖分面T放于等高垫铁3上，保证剖分面与等高垫铁3平面重合，按步骤1所划线找正，找正精度不大于0.5mm，满足所述精度要求后用工艺螺栓压板（图中未画出）将下箱体20固定于普通大型镗铣床固定式工作台16上（图11），调整机床，选装外圆直径φ200mm面铣刀29 ，根据图纸参数和选取的大切削参数（粗加工主要是去除毛坯余量，不需保证图纸精度，本发明所选面铣刀29切削参数按通用技术选取，即大切深、大进给、低转速），启动机床，由图11工位1多次调装对下箱体20基准面B进行粗加工，按工艺规范单面留取余量10mm，注：由于基准面B或剖分面(T、S、R、P)属超大平面，每一超大平面在定位基准不变的情况下，需多次调装才能完成粗加工；重新调装下箱体20，下箱体20已加工基准面B置于等高垫铁3上（图12），已加工基准面B与等高垫铁3紧密重合，不重合精度不大于0.05mm(0.05mm塞尺检查不入)，找正十字中心对称线，找正精度不大于0.5mm，满足所述精度后用工艺螺栓压板（图中未画出）将下箱体20固定于普通大型镗铣床固定式工作台16上（图12），启动机床同前所述由图12工位1对下箱体20剖分面T进行粗加工，按工艺规范单面留取余量10mm。工件同工位，重新调整机床，拆去外圆直径φ200mm面铣刀29，换装可调镗铣刀34，机床调整至图12工位2，按线找正半轴孔L2，找正精度不大于0.5mm，根据图纸参数及所选取切削参数（粗加工主要是切除毛坯余量，不需保证图纸精度，本发明所选可调镗铣刀34切削参数按通用技术选取，即大切深、大进给、低转速），启动机床，由图12工位2对下箱体20半轴孔（L2）进行粗加工，按工艺规范直径留取余量25mm；重新调装下箱体20，下箱体20的半轴孔（L1）对镗轴，同上所述由图12工位2对下箱体20半轴孔（L1）进行粗加工。同上所述如图14、图12依次调换对下中箱体21剖分面（T、S）、半轴孔（L2、L1、M2、M1、N2、N1）进行粗加工，对上中箱体22剖分面（S、R）、半轴孔（M2、M1、N2、N1、K2、K1）进行粗加工，对上箱体23剖分面（R、P）、半轴孔（K2、K1）进行粗加工。注：工艺要求轴孔端面暂不加工（本发明中轴孔端面为划平止口，箱体装置轴孔外测面图纸要求不加工）。

步骤3人工时效。将步骤2所得各分箱体进行人工时效，最大限度的释放毛坯残余应力和粗加工应力，使各分箱体内部组织趋于稳定，从而保证各分箱体结构稳定，为提高精加工精度奠定基础。

步骤4划线。上划线平台，划线检查步骤3所得下箱体20、下中箱体21、上中箱体22、上箱体23变形量，借均各部余量，且保证各加工尺寸，划下箱体20剖分面T和基准面B加工线，划下中箱体21剖分面T、S加工线，划上中箱体22剖分面S、R加工线，上箱体23剖分面R、P加工线；以各分箱体不加工内腔为基准划：下箱体20十字中心对称线，各半轴孔（L1、L2）中心位置线及其圆线；下中箱体21十字中心对称线，各半轴孔（L1、L2,M1、M2,N1、N2）中心位置线及其圆线；上中箱体22十字中心对中线 ，各半轴孔（M1、M2，N1、N2，K1、K2）中心位置线及其圆线；上箱体23十字中心对称线，各半轴孔（K1、K2）中心位置线及其圆线。要求各单箱体十字中心对称线引至侧面并打印。

步骤5各分箱体剖分面及半轴孔的半精加工。将12件等高垫铁3均匀分布于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上（图13～20），将下箱体20的剖分面T放于等高垫铁3上，保证剖分面T与等高垫铁3平面重合，按步骤4所划线找正，找正精度不大于0.5mm，满足所述找正精度后用工艺螺栓压板（图中未画出）将下箱体20固定于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上（图13），调整机床，选用外圆直径φ200mm面铣刀29装于数控龙门铣镗床铣镗主轴25上，编制程序，将图纸参数和选取的切削参数（注：半精加工主要还是去除毛坯余量，不需保证图纸精度，本发明面铣刀29切削参数是转速200r/min、切削深度3～3.5mm、直线进给速度1000mm/min）输入程序，调试程序合格后启动机床，由图13工位3通过移动龙门立柱26的纵向移动（X轴）、滑枕28沿龙门横梁27横向移动（Y轴）和数控龙门铣镗床铣镗主轴25上下运动（Z轴）及其旋转运动（C轴）对下箱体20基准面B进行半精加，此时留取精加工余量1mm；调装，下箱体20已加工基准面B置于12个等高垫铁3上，基准面B与等高垫铁3紧密重合，不重合精度不大于0.05mm（0.05mm塞尺检查不入），按步骤4所划十字中心对称线找正，找正精度不大于0.5mm，满足找正精度后用工艺螺栓压板（图中未画出）将下箱体20固定于PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上（图14），调整机床后同前所述对下箱体20剖分面T进行半精加工 留取精加工余量1mm；注：工艺要求，半精加工各分箱体剖分面（T、S、R、P）及下箱体20基准面B时，根据程序进行模拟加工，以选取满足图纸精度要求的最佳精加工切削参数（精加工需保证图纸精度，切削参数选取很关键，直接影响加工精度，本发明经模拟加工所选精加工剖分面（T、S、R、P）及基准面B最佳面铣刀29切削参数是转速300r/min、切削深度0.15mm、直线进给速度500mm/min）。工件同工位，重新调整机床，拆去外圆直径φ200mm面铣刀29，换装数控龙门铣镗床直角镗铣装置24和外圆直径φ200mm插补镗铣刀30，滑枕28移位至图14工位1，按线找正半轴孔L2，找正精度不大于0.5mm，将图纸参数及所选取切削参数（半精加工主要是切除毛坯余量。本发明所选插补铣刀30切削参数是转速200 r/min、切削深度6mm、圆周进给速度1000mm/min,步长5mm）输入程序，调试程序合格后启动机床，通过大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床直角镗铣装置24镗铣轴C1旋转运动，滑枕28沿龙门横梁27横向运动Y和镗铣轴C1中心绕半轴孔L2中心圆周运动，由图14工位1利用插补程序对下箱体20半轴孔L2进行半精加工，按工艺规范直径留取余量13mm；通过滑枕28沿龙门横梁27横向运动Y，重新调整刀位至图14工位2，同前所述由图14工位2利用插补程序对下箱体20半轴孔L1进行粗加工，按工艺规范直径留取余量13mm。同上所述（如图15～16）对下中箱体21剖分面（T、S）、半轴孔（L2、L1、M2、M1、N2、N1）进行半精加工，（如图17～18）对上中箱体22剖分面（S、R）、半轴孔（M2、M1、N2、N1、K2、K1）进行半精加工，（如图19～20）对上箱体23剖分面（R、P）、半轴孔（K2、K1）进行半精加工；注：工艺要求，轴孔端面暂不加工（本发明中轴孔端面为划平止口，箱体装置轴孔外端面图纸不要求加工）。

步骤6自然时效。将步骤5所得各分箱体进行自然时效，以充分释放毛坯残余应力、热处理应力及加工应力，保证各分箱体结构稳定性,为保证精加工精度奠定良好基础。

步骤7各分箱体剖分面精加工。将12件等高垫铁3均匀分布于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上（图13～20），铣12个等高垫铁3上端面，使12件等高垫铁3的上端面处于同一平面内且与数控龙门铣镗床铣镗轴25回转中心垂直，所述精度为不大于0.05mm，将下箱体20的剖分面T放于等高垫铁3上，保证剖分面T与等高垫铁3平面重合（如图13），按步骤4所划十字中心对称线找正，找正精度不大于0.5mm，满足所述找正精度后用工艺螺栓压板（图中未画出）将下箱体20固定于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上（图13），调整机床，选用外圆直径φ200mm面铣刀29装于数控龙门铣镗床铣镗主轴25上，输入图纸参数和半精加工过程中模拟加工选取的最佳精加工切削参数（本发明经模拟加工所选面铣刀29最佳精加工切削参数是转速300r/min、切削深度0.15mm、直线进给速度500mm/min），编制程序，调试程序合格后启动机床，由图13工位3通过移动龙门立柱26的纵向移动（X轴）、滑枕28沿龙门横梁27横向移动（Y轴）和数控龙门铣镗床铣镗主轴25上下运动（Z轴）及其旋转运动（C轴）对下箱体20基准面B进行精加工。调装，下箱体20已加工基准面B置于12件等高垫铁3上，基准面B与等高垫铁3紧密重合（如图14），不重合精度不大于0.05mm（0.05mm塞尺检查不入），按步骤4所划十字中心对中线找正，找正精度不大于0.5mm，满足找正精度后用工艺螺栓压板（图中未画出）将下箱体20固定于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上（图14），调整机床后同前所述对下箱体20剖分面T进行精加工 。划线工配合，以下箱体20不加工内腔为基准划十字中心对称线、并引至侧面打印，以此为基准划剖分面T上把合联接孔位置线。调整机床，拆去外圆直径φ200mm面铣刀29，换装钻镗孔刀具33，开坐标保证孔距，钻镗剖分面T上把合联接孔（图21）。同上下箱体20所述，对下中箱体21的剖分面（T、S）进行精加工（图15～16）及其把合联接孔加工（图21）；对上中箱体22的剖分面（S、R）进行精加工（图17～18）及其把合联接孔加工（图21）；对上箱体23的剖分面（R、P）进行精加工（图19～20）及其把合联接孔加工（图21）。注：半轴孔及其端面暂不加工，待组装把合成箱体装置后进行精加工。

步骤8箱体装置（图8～10）组装。钳工领取下箱体20、下中箱体21、上中箱体22、上箱体23和工艺联接件32，将各件去除毛刺，清理干净。与步骤9配合，12件等高垫铁3均布放置于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上（图22），12件等高垫铁找正精度不大于0.05mm，将下箱体20的B基准面置于等高垫铁3上，B基准面与等高垫铁3紧密重合，不重合精度不大于0.05mm（0.05mm塞尺检查不入），按示意图8～10依次将下中箱体21相配剖分面T相对叠加于下箱体20上，各分箱体十字中心对称线对齐，把合联接孔对正，兼顾内腔、外形对正，再将上中箱体22相配剖分面S相对叠加于下中箱体21上，各分箱体十字中心对称线对齐，把合联接孔对正，兼顾内腔、外形对正，再将上箱体23相配剖分面R相对叠加于上中箱体22上，各分箱体十字中心对称线对齐，把合联接孔对正，兼顾内腔、外形对正，穿入工艺联接件32把紧组装成箱体装置（图8～10）。要求：各分箱体相对剖分面（R、S、T）紧密贴合，在工艺联接件32未把紧状态下0.05mm塞尺检查不入。划线配合，以十字中心对称线为基准划各轴孔位置线及轴孔圆线。

步骤9箱体装置轴孔精加工。步骤8所得箱体装置（图8～10）的轴孔精加工与步骤8配合，结合示意图22～25进行叙述：①配合步骤8找正。12件等高垫铁3均布放置于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上（图22～23），铣平12件等高垫铁3上端面，使12件等高垫铁3的上端面处于同一平面内且与数控龙门铣镗床铣镗主轴25回转中心垂直，所述精度为不大于0.05mm；将步骤8所得箱体装置（图8～10）的下箱体20的B基准面置放于等高垫铁3上，使B基准面与等高垫铁3所在平面紧密贴合，所述精度不大于0.05mm（0.05mm塞尺检查不入）；按箱体装置十字中心对称线找正，以保证轴孔中心线与箱体内腔壁垂直或平行，同时保证轴孔处壁厚均匀，找正精度不大于0.5mm；将大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床滑枕28依次横向移动到图22～23工位1、2，按所划各轴孔位置线及圆线找正各轴孔圆心，保证水平各轴孔中心在剖分平面内、垂直各轴孔中心在垂直于剖分面的平面内，找正精度不大于0.3mm；满足所述精度后用工艺螺栓压板（图中未画出）将箱体装置固定于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上（图22～23），复查所述精度并满足所述精度要求。

②编制数控程序，将箱体装置的轴孔图纸参数和所选择的切削参数输入程序中，按③～⑦所述要求分别调试程序，实施加工。

③将数控龙门铣镗床直角镗铣装置24装于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床铣镗主轴25上，且移到图22工位1初始位置即其中一轴孔中心（如图22中K2孔中心），再将外圆直径φ200mm插补铣刀30装于数控龙门铣镗床直角镗铣装置24上，启动机床和程序，通过数控龙门铣镗床直角镗铣装置24旋转运动C1及其绕轴孔中心圆周运动和滑枕28沿龙门横梁27水平横向运动Y，按插补程序半精加工一侧K2轴孔及其端面，按工艺规范各加工面单面均留余量1.5mm，注：本工步所选插补铣刀30切削参数为转速200r/min，切削深度5mm，圆周进给速度1000mm/min，步长5mm。再通过大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床的移动龙门立柱26的纵向运动X，数控龙门铣镗床铣镗主轴25上下运动Z，按程序保证孔距，同加工K2孔原理加工同侧M2轴孔及其端面。再通过大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床的移动龙门立柱26的纵向运动X，按程序保证孔距，同加工K2孔原理加工同侧N2轴孔及其端面。再通过PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床的移动龙门立柱26的纵向运动X，数控龙门铣镗床铣镗主轴25上下运动Z，按程序保证孔距，同加工K2孔原理加工同侧L2轴孔及其端面, 再通过PT6500AG-S2数控龙门铣镗床铣镗主轴25上下运动Z回到原位K2轴孔。工位1加工轴孔顺序图24。本发明插补半精加工轴孔过程是插补铣刀30 以200r/min旋转，同时根据插补程序计算的坐标点（x，z）绕轴孔中心以1000mm/min圆周进给速度回转一周后，插补铣刀30返回切入位置，而后插补铣刀30 沿轴孔轴向方向进给一个步长5mm，重复上一插补过程，直至完成轴孔插补加工。

④工件同工位，将大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床滑枕28横向移动Y到工位2（图22），同③所述插补粗加工另一侧各轴孔（K1、M1、N1、L1）及其端面。工位2加工轴孔顺序图25。

注：待③～④各轴孔插补半精加工完成后在箱体装置一端上、下中箱体结合面处全长铣一精加工找正工艺基准，粗糙度Ra3.2。半精加工后松压板，充分释放加工应力，待工件冷至室温后重新找正。

⑤箱体装置轴孔镗铣半精加工。按①所述找正要求找正，同时将①按十字中心对称线找正替换成按③～④工步所铣上、下中箱体结合面处工艺找正基准找正，找正精度不大于0.05mm，而后重新将箱体装置用工艺螺栓压板（图中未画出）固定于大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床固定式工作台31上（图23），调整机床，将调整范围φ800～φ900mm或φ1000～φ1100mm可调镗铣刀34 装于数控龙门铣镗床直角镗铣装置24上，选取不同切削参数（C1轴转速、切削深度、Y轴进给速度），按③～④所述加工顺序模拟加工各轴孔，各轴孔直径留取精加工余量0.6mm；通过多次模拟加工选取满足图纸精度要求的最佳精镗孔切削参数。本发明模拟所选最佳精镗轴孔切削参数为可调镗铣刀34转速为25～30r/min、 横向进给0.1mm/r、 切削深度0.25mm。注：加工φ880H7(M1、M2、N1、N2)轴孔采用调整范围φ800～φ900mm可调镗铣刀34，加工φ1090H7(K1、K2、L1、L2)轴孔采用调整范围φ1000～φ1100mm可调镗铣刀34。

⑥激光跟踪仪配合机床检测形位精度（略）。

⑦箱体装置轴孔精加工。将可调镗铣刀34复位到初始孔位，校正轴孔圆心，所述精度不大于0.02mm，根据⑥检测结果，微调程序，按模拟加工选取的最佳切削参数，按⑤所述实施轴孔及其端面精加工。

步骤10最终检查。激光检测仪配合检测箱体装置各轴孔的形位精度，粗糙度检测仪检测各轴承孔的表面粗糙度Ra，箱体装置的几何尺寸由专业检测人员利用专用测量工具和大型进口PT6500AG-S2精密数控龙门铣镗床配合检测。

注：图8中垂直方向上的上轴孔标记K1-K2、下轴孔标记L1-L2，水平方向上的左轴孔标记M1-M2、右轴孔标记N1-N2。箱体装置同一侧轴承孔标记K1、L1、M1、N1，一侧轴承孔标记K2、L2、M2、N2

注：激光检测仪配合检查属检测技术领域。示意图中固定用工艺螺栓压板未画出。

上述所述12件等高垫铁3的作用主要是加工各分箱体及箱体装置加工基准，保证加工基准同一。箱体装置设计基准B置于12件等高垫铁3上，使加工基准与设计基准及装配基准重合，保证加工基准与设计、装配基准统一，提高加工装配精度。

本发明实施效果：

精度检测记录见上表，各项检测结果均达到或超过图纸要求。

与传统加工方法比较：

1、提高加工精度。本发明全部半精、精加工内容采用同一机床，且机床精度高；同一定位基准（等高垫铁3），且工艺基准与设计基准统一；一次装卡完成箱体装置轴孔及其轴孔端面的加工，减小了传统加工二次调装找正误差和大型工件调装变形误差，大大提高了加工精度，其形位精度达到了4级，表面粗糙度达到Ra1.5，相对于传统加工方法采取分工序选用不同加工机床加工（形位精度一般为7级、加工面粗糙度大于等于Ra3.2），形位精度提高2～3等级，表面粗糙度提高1～2等级，同时箱体装置的几何精度使用本发明的加工方法得到了大幅度提高，几何精度达到6级，经过装配试车， 整机的震动和噪音降低，整机性能得到提高。

2、提高效率。本发明同一机床完成，减少了许多转序、调装和找正时间；同时由于提高了加工精度，大大减少了整机装配的调整和返修时间。同时粗加工、精加工合理选用不同精度机床，充分发挥粗、精机床的效能，既保证了加工质量，又提高了效率，且也保护了精密机床的精度。

3、本发明的加工方法不仅适用于大型、超大型齿轮箱箱体装置的加工，还可适用于其它空间分布的多孔系、高精度、超大型零部件的加工。

Claims (1)

1.一种用于提高大型齿轮箱箱体装置形位精度的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1划线：取箱体的分箱体铸件依次为下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体，将下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体放在划线平台上，检查下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体的毛坯余量，通过划线确定下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体的加工余量，然后分别以下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体的内腔非加工面为基准划线：分别确定下箱体十字中心对称线，下箱体上剖分面T和基准面B的加工线，下箱体上的半轴孔L1和半轴孔L2的中心位置线及其圆线；下中箱体十字中心对称线，下中箱体上剖分面T和剖分面S的加工线，下中箱体上的半轴孔L1、半轴孔L2、半轴孔M1、半轴孔M2、半轴孔N1和半轴孔N2的中心位置线及其圆线；上中箱体十字中心对称线，上中箱体上的剖分面S和剖分面R的加工线，上中箱体上的半轴孔M1、半轴孔M2、半轴孔N1、半轴孔N2、半轴孔K1、半轴孔K2的中心位置线及其圆线；上箱体十字中心对称线，上箱体上的剖分面R、剖分面P的加工线，上箱体上的半轴孔K1、半轴孔K2的中心位置线和半轴孔圆线；

步骤2对各分箱体剖分面及半轴孔的粗加工：取用数个等高垫铁并将等高垫铁均匀分布于镗铣床的工作台上，将步骤1所得下箱体放于等高垫铁上，使下箱体的剖分面T与等高垫铁顶部平面重合，按步骤1所划线进行找正，使找正精度不大于0.5mm，然后用工艺螺栓压板将下箱体固定于镗铣床的工作台上，选装外圆直径为φ200mm的面铣刀对下箱体基准面B进行粗加工，并使基准面B单面留取余量10mm，重新调装下箱体，将下箱体转动后置于等高垫铁上，使已加工基准面B与等高垫铁顶部平面重合，已加工基准面B与等高垫铁顶部平面的不重合精度不大于0.05mm，重新找正下箱体的十字中心对称线，使找正精度不大于0.5mm，然后用工艺螺栓压板将下箱体固定于镗铣床的工作台上，采用加工基准面B同样的铣刀和参数，启动机床对下箱体剖分面T进行粗加工，使单面留取余量10mm，工件同工位，重新调整机床，拆去外圆直径φ200mm面铣刀，换装可调镗铣刀并调整机床工位，使镗轴对应半轴孔L2，并按线找正半轴孔L2，使找正精度不大于0.5mm，启动机床，对下箱体半轴孔L2进行粗加工，使半轴孔L2直径留取余量25mm；重新调装下箱体，下箱体的半轴孔L1对应镗轴，采用同半轴孔L2同样方法对半轴孔L1进行粗加工，利用所述下箱体加工其上的剖分面T半轴孔L2、半轴孔L1粗加工的方法，对下中箱体的剖分面T和剖分面S及其半轴孔L2、半轴孔L1、半轴孔M2、半轴孔M1、半轴孔N2、半轴孔N1进行粗加工；利用所述下箱体加工其上的剖分面T半轴孔L2、半轴孔L1粗加工的方法，对上中箱体剖分面S和剖分面R及其半轴孔M2、半轴孔M1、半轴孔N2、半轴孔N1、半轴孔K2、半轴孔K1进行粗加工；利用所述下箱体对其上的剖分面T半轴孔L2、半轴孔L1粗加工的方法，对上箱体的剖分面R和剖分面P及其半轴孔K2和半轴孔K1进行粗加工；

步骤3人工时效：将步骤2所得下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体进行人工时效，释放毛坯残余应力和粗加工应力，使步骤2所得下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体的内部组织趋于稳定，从而保证步骤2所得下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体结构稳定；

步骤4二次划线：取步骤3中时效后的下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体并放上划线平台，检查步骤3所得下箱体、下中箱体、上中箱体、上箱体变形量，以确定各部余量，来确定并划下箱体剖分面T和基准面B加工线，划下中箱体剖分面T和剖分面S加工线，划上中箱体剖分面S和剖分面R加工线，划上箱体剖分面R和剖分面P加工线，同时以各分箱体内腔非加工面为基准划：下箱体十字中心对称线，及其半轴孔L1和半轴孔L2中心位置线及其圆线；下中箱体十字中心对称线，及其半轴孔L1、半轴孔L2、半轴孔M1、半轴孔M2、半轴孔N1和半轴孔N2中心位置线及其圆线；上中箱体十字中心对称线 ，及其各半轴孔M1、半轴孔M2、半轴孔N1、半轴孔N2，半轴孔K1和半轴孔K2的中心位置线及其圆线；上箱体十字中心对称线，及其上半轴孔K1和半轴孔K2中心位置线及其圆线；

步骤5对分箱体剖分面及半轴孔进行半精加工：将数个等高垫铁均匀分布于数控龙门铣镗床的工作台上，然后取步骤4中划线后的下箱体并放于等高垫铁上，使下箱体的剖分面T与等高垫铁顶面重合，按步骤4所划十字中心对称线对下箱体进行找正，找正精度不大于0.5mm，找正后用工艺螺栓压板将下箱体固定于工作台上，调整机床，选用外圆直径φ200mm面铣刀装于机床铣镗主轴上，取铣刀切削参数是转速200r/min、切削深度3～3.5mm、直线进给速度1000mm/min并编写程序并输入程序，调试程序合格后启动机床，对下箱体基准面B进行半精加工，加工时留取精加工余量1mm；然后调装下箱体，将下箱体转动后置于等高垫铁上，使下箱体已加工的基准面B与等高垫铁顶面重合，使不重合精度不大于0.05mm，按步骤4所划十字中心对称线找正下箱体，使找正精度不大于0.5mm，找正后用工艺螺栓压板将下箱体固定于工作台上，调整机床采用相同刀具和加工参数对下箱体剖分面T进行半精加工并留取精加工余量1mm；工件同工位，重新调整机床，拆去外圆直径φ200mm面铣刀，换直角镗铣装置和外圆直径φ200mm插补镗铣刀，调整机床工位，按步骤4所划半轴孔L2中心位置线找正半轴孔L2，找正精度不大于0.5mm，取插补镗铣刀切削参数是转速200 r/min、切削深度6mm、圆周进给速度1000mm/min,步长5mm，编写并输入程序，调试程序合格后启动机床，对下箱体半轴孔L2进行半精加工，留取余量13mm；重新调整机床工位采用同样刀具和加工参数对下箱体半轴孔L1进行半精加工，留取余量13mm；利用所述下箱体加工其上的剖分面T半轴孔L2、半轴孔L1半精加工的方法，对下中箱体剖分面T和剖分面S及其半轴孔L2、半轴孔L1、半轴孔M2、半轴孔M1、半轴孔N2和半轴孔N1进行半精加工，利用所述下箱体加工其上的剖分面T半轴孔L2、半轴孔L1半精加工的方法，对上中箱体剖分面S和剖分面R及其半轴孔M2、半轴孔M1、半轴孔N2、半轴孔N1、半轴孔K2和半轴孔K1进行半精加工，利用所述下箱体加工其上的剖分面T半轴孔L2、半轴孔L1半精加工的方法，对上箱体剖分面R和剖分面P及其半轴孔K2和半轴孔K1进行半精加工；

步骤6自然时效：将步骤5所得下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体放置于工件存储区，进行15-48小时的自然时效，以充分释放毛坯残余应力、热处理应力及加工应力，保证各分箱体结构稳定性,为保证精加工精度奠定良好基础；

步骤7各分箱体剖分面的精加工：将数个等高垫铁均匀分布于精密数控龙门铣镗床的工作台上，铣等高垫铁上端面，使所有等高垫铁的上端面处于同一平面内且与数控龙门铣镗床铣镗轴回转中心垂直，所述垂直精度不大于0.05mm，取经过步骤6时效后的下箱体放置在等高垫铁上并使其剖分面T与等高垫铁顶面重合，按步骤4所划十字中心对称线找正，找正精度不大于0.5mm，找正后用工艺螺栓压板将下箱体固定于工作台上，调整机床，选用外圆直径φ200mm面铣刀，加工切削参数是转速300r/min、切削深度0.15mm、直线进给速度500mm/min，编制并输入程序，调试程序合格后启动机床，对下箱体基准面B进行精加工；转动下箱体并置于等高垫铁上，使下箱体已加工基准面B与等高垫铁顶面重合，不重合精度不大于0.05mm，按步骤4所划十字中心对称线找正，找正精度不大于0.5mm，满足找正精度后用工艺螺栓压板将下箱体固定于工作台上，调整机床后采用相同刀具及加工参数对下箱体剖分面T进行精加工 ，加工后对下箱体进行重新划线，以下箱体内腔非加工面为基准划十字中心对称线，以十字中心对称线为基准划剖分面T上把合联接孔位置线，调整机床，拆去外圆直径φ200mm面铣刀，换装钻镗孔刀具，钻镗剖分面T上把合联接孔；采用加工下箱体的方法，依次对下中箱体的剖分面T和剖分面S进行精加工及其把合联接孔加工；对上中箱体的剖分面和剖分面R进行精加工及其把合联接孔加工；对上箱体的剖分面R和剖分面P进行精加工及其把合联接孔加工；

步骤8箱体装置组装：取步骤7中加工过的下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体以及取工艺联接件，将各件去除毛刺，清理干净，备用，将等高垫铁均布放置于工作台并找正上，等高垫铁找正精度不大于0.05mm，将下箱体置于等高垫铁上，使下箱体B基准面与等高垫铁顶面重合，不重合精度不大于0.05mm，依次将下中箱体相配剖分面T相对叠加于下箱体上，两箱体十字中心对称线对齐，把合联接孔对正，内腔和外形对正，对正后再将上中箱体相配剖分面S相对叠加于下中箱体上，两箱体十字中心对称线对齐，把合联接孔对正，内腔和外形对正，对正后再将上箱体相配剖分面R相对叠加于上中箱体上，两箱体十字中心对称线对齐，把合联接孔对正，内腔和外形对正，对正后，穿入工艺联接件将下箱体、下中箱体、上中箱体和上箱体把紧组装成箱体装置，各箱体相对剖分面R、剖分面S和剖分面T重合，重合精度不大于0.05mm，以十字中心对称线为基准划各轴孔位置线及轴孔圆线；

步骤9箱体装置轴孔精加工：①将数个等高垫铁均布放置于工作台上，铣平所有等高垫铁上端面等高垫铁的上端面使其处于同一平面内且与铣镗主轴回转中心垂直，所述平面精度不大于0.05mm；将步骤8所得箱体装置放置于等高垫铁上，使箱体装置内的B基准面与等高垫铁顶面重合，所述重合精度不大于0.05mm；按步骤8中划线确定的箱体装置十字中心对称线找正，找正精度不大于0.5mm；按步骤8所划各轴孔位置线及圆线找正各轴孔圆心，保证水平各轴孔中心在剖分平面内、垂直各轴孔中心在垂直于剖分面的平面内，找正精度不大于0.3mm；找正后用工艺螺栓压板将箱体装置固定于工作台上，复查所述找正精度，不满足找正精度要求时重复找正，满足找正精度要求后待用；

②编制数控程序，将箱体装置的轴孔图纸参数和所选择的切削参数编制数控程序，选差补铣刀的切削参数为转速200r/min，切削深度5mm，圆周进给速度1000mm/min，步长5mm；

③将数控龙门铣镗床直角镗铣装置装于铣镗床铣镗主轴上，且移到轴孔K2的中心，再将外圆直径φ200mm插补铣刀装于数控龙门铣镗床直角镗铣装置上，输入②中编制的程序并调试，调试合格后启动机床，通过数控龙门铣镗床直角镗铣装置，按②中编制的程序半精加工一侧轴孔K2及其端面，按工艺规范各加工面单面均留余量1.5mm，同加工轴孔K2原理加工同侧轴孔M2及其端面；再通过调整机床，按程序保证孔距，同加工轴孔K2原理加工同侧轴孔N2及其端面；再通过调整机床，按程序保证孔距，同加工轴孔K2原理加工同侧轴孔L2及其端面, 然后调整机床复位到加工轴孔K2位置，调整插补铣刀沿轴孔轴向方向进给步长5mm，重复进给前的加工过程，直至完成所有轴孔加工；

④工件同工位，调整机床，同③所述插补粗加工箱体装置另一侧的轴孔K1、轴孔M1、轴孔N1、轴孔L1及各轴孔的端面；完成后在箱体装置一端上中箱体和下中箱体结合面处全长铣一精加工找正工艺基准，该基准的粗糙度Ra3.2，加工完成后松开工艺螺栓压板，充分释放加工应力，待工件冷至室温后重新找正；

⑤箱体装置轴孔镗铣半精加工，按①所述找正要求找正，同时将①按十字中心对称线找正替换成按③～④工步所铣上中箱体、下中箱体结合面处工艺找正基准找正，找正精度不大于0.05mm，而后重新将箱体装置用工艺螺栓压板固定于工作台上，调整机床，将调整范围为φ800～φ900mm或φ1000～φ1100mm可调镗铣刀 装于数控龙门铣镗床直角镗铣装置上，选取切削参数转速为25～30r/min、横向进给0.1mm/r、切削深度0.25mm，按③～④所述加工顺序加工各轴孔，各轴孔直径留取精加工余量0.6mm；

⑥激光跟踪仪配合机床检测形位精度；

⑦箱体装置轴孔精加工：将可调镗铣刀复位到初始孔位，校正轴孔圆心，所述精度不大于0.02mm，然后根据⑥检测结果，微调程序，按⑤所述对箱体装置轴孔镗铣半精加工的方法对其轴孔和端面进行精加工；

步骤10最终检查：采用激光检测仪配合检测箱体装置各轴孔的形位精度，粗糙度检测仪检测各轴承孔的表面粗糙度Ra，箱体装置的几何尺寸由专业检测人员利用专用测量工具在机床上进行检测，检测不合格重复步骤9，检测合格后加工完成。