CN108723414B - 保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺 - Google Patents

保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺，包括如下步骤：(1)首先在工件沿X/Y/Z轴方向上分别加工出三条工艺基准面；(2)加工孔Ⅰ、孔Ⅱ径向及端面留精加工量，其余加工内容与主孔系无位置精度要求的面、孔、槽全部按照设计要求加工成型；(3)精镗序前，对加工母机的X/Y/Z/W相关精度误差进行检测并做好记录；(4)对工件沿X/Y/Z轴方向上的三条工艺基准面进行校正，并限制X、
Figure DDA0001679289720000011
Y、
Figure DDA0001679289720000012
Z、
Figure DDA0001679289720000013
六个自由度；(5)精镗孔Ⅰ、精铣孔Ⅰ端面；(6)工作台旋转180°，重复(4)、(5)步骤，精镗孔Ⅱ、精铣孔Ⅱ端面。避免了因加工母机自身精度误差对加工精度的影响，从而能够完全保证精密箱体类零件主孔系位置公差。

Description

保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺
技术领域
本发明应用于金属切削机床行业数控机床箱体类零部件的加工，尤其是一种保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺。
背景技术
在传统的保证精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺中，为保证精密箱体类零部件主孔系位置公差的加工精度，零件各孔系的精镗工序都会安排在刨台/落地式铣镗加工中心上。目前精密箱体类零部件的生产厂家所用到的精加工设备均为进口设备，零件的加工精度由加工母机(以刨台式铣镗加工中心为例)来保证，因而加工母机的精度直接决定了零件的加工精度。
这种加工工艺有其局限性，实际生产加工过程中生产环境(温度、震源、日照等)因素会对加工母机的几何精度会产生很大的影响，而且加工母机自身也会存在以下误差；
1)工作台回转(B轴)误差；
2)转台端面跳动误差；
3)X、Y、Z轴垂直度误差；
4)镗杆(W轴)运动相对于X、Y、Z轴垂直度及平行误差。
环境因素可以通过相关手段进行控制，但是加工母机自身精度误差则无法避免，这就造成精密箱体类零部件的实际加工精度往往满足不了设计要求，只能通过后续其他手段来实现零件精度的恢复，从而导致零件所配套的设备生产周期过长，生产成本过高。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提出了一种保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺。
本发明采用如下技术方案：
一种保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺，所述加工工艺包括如下步骤：
(1)精镗工序之前，根据零件上主孔系位置，首先在工件沿X、Y、Z轴方向上分别加工出工艺基准面；
(2)加工孔Ⅰ、孔Ⅱ径向及端面留精加工量，其余加工内容与主孔系无位置精度要求的面、孔、槽全部按照设计要求加工成型；
(3)精镗工序前，根据所加工零件的实际精度要求尺寸对加工母机的X、Y、Z、W轴相关精度误差进行检测并做好记录；
(4)对工件沿X、Y、Z轴方向上的三条工艺基准面进行校正，并限制X、
Figure GDA0002457476470000021
Y、
Figure GDA0002457476470000022
Z、
Figure GDA0002457476470000023
六个自由度；
(5)精镗孔Ⅰ、精铣孔Ⅰ端面；
(6)工作台旋转180°，重复(4)步骤，精镗孔Ⅱ、精铣孔Ⅱ端面。
所述步骤(1)中工件沿X、Y、Z轴方向上的三条工艺基准面确定如下：
a.在工件孔端面加工出X向工艺基准，与主孔系基准孔轴线垂直度小于0.005mm；
b.在工件顶面全长范围内加工出Y向工艺基准，要求与主孔系基准孔轴线平行度小于0.005mm；
c.在工件侧面全长范围内加工出Z向工艺基准，与主孔系基准孔轴线平行度小于0.005mm。
所述步骤(2)中各孔径向留余量0.5-1mm，端面留加工余量0.1-0.3mm。
所述步骤(3)中核算主孔系各孔加工时，镗杆W轴最大悬长q，并保证整个精镗工序加工过程中加工母机W轴坐标值为q，以消除加工母机W轴误差对加工精度的影响；
精镗工序前，保证加工母机W轴坐标值为q，用大理石条尺或方尺根据所加工零件的实际精度要求尺寸对加工母机的X、Y、Z轴相关精度误差进行检测并做好记录：
Figure GDA0002457476470000024
所述步骤(4)中通过调整工件以及
Figure GDA0002457476470000025
对工件上X、Y、Z轴方向上的三条工艺基准面用千分表拉表校正，千分表单位：0.001mm，保证X向工艺基准与
Figure GDA0002457476470000026
Y向工艺基准与
Figure GDA00024574764700000211
Z向工艺基准与
Figure GDA0002457476470000027
方向保持一致，数值误差在0.001mm以内，并根据六点定位原理通过工件装夹的方式对X、
Figure GDA0002457476470000028
Y、
Figure GDA0002457476470000029
Z、
Figure GDA00024574764700000210
六个自由度进行限制。
进一步地，所述数控机床精密箱体类零件主孔系位置包括两个相对端面设有相通的孔Ⅰ、孔Ⅱ。
采用如上技术方案取得的有益技术效果为：
保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺在应用过程中，不但可以有效控制环境因素对加工精度的影响，而且可以完全避免因加工母机自身精度误差对加工精度的影响，从而能够完全保证精密箱体类零件主孔系位置公差，极大的缩短了生产周期，降低了生产成本。
附图说明
图1为数控机床精密箱体类零件结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为图1的剖视图。
图4为数控机床精密箱体类零件主孔系X向工艺基准示意图。
图5为数控机床精密箱体类零件主孔系Y向工艺基准示意图。
图6为数控机床精密箱体类零件主孔系Z向工艺基准示意图。
图7为GMC28系列主轴箱结构示意图。
图8为图7的侧视图。
图9为图7的剖视图。
图中，1、第一工艺基准面，2、第二工艺基准面，3、第三工艺基准面，4、孔Ⅰ，5、孔Ⅱ。
具体实施方式
结合附图1至9对本发明的具体实施方式做进一步说明：
数控机床精密箱体类零件主孔系位置包括两个相对端面设有相通的孔Ⅰ、孔Ⅱ(如图3所示，4为孔Ⅰ、5为孔Ⅱ。)。
一种保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺，所述加工工艺包括如下步骤：
(1)精镗工序之前，根据零件上主孔系位置，首先在工件沿X、Y、Z轴方向上分别加工出三条工艺基准面(如图1-3所示，第一工艺基准面1、第二工艺基准面2、第三工艺基准面3。)。
工件沿X、Y、Z轴方向上的三条工艺基准面确定如下：
a.在工件孔端面加工出X向工艺基准，与主孔系基准孔轴线垂直度小于0.005mm；
b.在工件顶面全长范围内加工出Y向工艺基准，要求与主孔系基准孔轴线平行度小于0.005mm；
c.在工件侧面全长范围内加工出Z向工艺基准，与主孔系基准孔轴线平行度小于0.005mm。
(2)加工孔Ⅰ、孔Ⅱ径向及端面留精加工量，各孔径向留余量0.5-1mm，端面留加工余量0.1-0.3mm，其余加工内容如与主孔系无位置精度要求的面、孔(过孔、螺纹孔等)、槽等全部按照设计要求加工成型。
(3)精镗工序前，根据所加工零件的实际精度要求尺寸对加工母机的X、Y、Z、W轴相关精度误差进行检测并做好记录。
核算主孔系各孔加工时，镗杆W轴最大悬长q，并保证整个精镗工序加工过程中加工母机W轴坐标值为q，以消除加工母机W轴误差对加工精度的影响；
精镗工序前，保证加工母机W轴坐标值为q，用大理石条尺或方尺根据所加工零件的实际精度要求尺寸对加工母机的X、Y、Z轴相关精度误差进行检测并做好记录：
Figure GDA0002457476470000041
如图4、图5、图6所示。
(4)对工件沿X、Y、Z轴方向上的三条工艺基准面进行校正，并限制X、
Figure GDA0002457476470000042
Y、
Figure GDA0002457476470000043
Z、
Figure GDA0002457476470000044
六个自由度。
通过调整工件以及
Figure GDA0002457476470000045
对工件上X、Y、Z轴方向上的三条工艺基准面用千分表拉表校正，千分表单位：0.001mm，保证X向工艺基准与
Figure GDA0002457476470000046
Y向工艺基准与
Figure GDA0002457476470000047
Z向工艺基准与
Figure GDA0002457476470000048
方向保持一致，数值误差在0.001mm以内，并根据六点定位原理通过工件装夹的方式对X、
Figure GDA0002457476470000049
Y、
Figure GDA00024574764700000410
Z、
Figure GDA00024574764700000411
六个自由度进行限制。
(5)精镗孔Ⅰ、精铣孔Ⅰ端面；
(6)工作台旋转180°，重复(4)、(5)步骤，精镗孔Ⅱ、精铣孔Ⅱ端面。
保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺在应用过程中，不但可以有效控制环境因素对加工精度的影响，而且可以完全避免因加工母机自身精度误差对加工精度的影响，从而能够完全保证精密箱体类零件主孔系位置公差，极大的缩短了生产周期，降低了生产成本。
在实际生产中，通过大量的试验摸索、采集相关数据，该工艺方法已成功广泛应用于高精密刨台式铣镗加工中心、高精密龙门式五面体加工中心两种类型主轴箱体的精加工上。
现以GMC28系列高精密龙门式五面体加工中心主轴箱精加工为例作以下说明：GMC28系列主轴箱结构为单孔系全封闭、四线轨式结构，四条线轨分布于工件两侧面，主轴孔及电机安装孔位于工件两端，工件全长约2400mm，且位置公差要求很高(如图7-9所示)，所用精加工设备为日本仓敷AKB-13高精密刨台式铣镗加工中心，采用该工艺方法进行精加工后，产品合格率达到了99.8％，生产周期缩短了40％，生产成本降低了17％。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (6)

1.一种保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包括如下步骤：
(1)精镗工序之前，根据零件上主孔系位置，首先在工件沿X、Y、Z轴方向上分别加工出工艺基准面；
(2)加工孔Ⅰ、孔Ⅱ径向及端面留精加工量，其余加工内容与主孔系无位置精度要求的面、孔、槽全部按照设计要求加工成型；
(3)精镗工序前，根据所加工零件的实际精度要求尺寸对加工母机的X、Y、Z、W轴相关精度误差进行检测并做好记录；
(4)对工件沿X、Y、Z轴方向上的三条工艺基准面进行校正，并限制X、
Figure FDA0002457476460000011
Y、
Figure FDA0002457476460000012
Z、
Figure FDA0002457476460000013
六个自由度；
(5)精镗孔Ⅰ、精铣孔Ⅰ端面；
(6)工作台旋转180°，重复(4)步骤，精镗孔Ⅱ、精铣孔Ⅱ端面。
2.根据权利要求1所述的一种保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺，其特征在于，所述步骤(1)中工件沿X、Y、Z轴方向上的三条工艺基准面确定如下：
a.在工件孔端面加工出X向工艺基准，与主孔系基准孔轴线垂直度小于0.005mm；
b.在工件顶面全长范围内加工出Y向工艺基准，要求与主孔系基准孔轴线平行度小于0.005mm；
c.在工件侧面全长范围内加工出Z向工艺基准，与主孔系基准孔轴线平行度小于0.005mm。
3.根据权利要求1所述的一种保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺，其特征在于，所述步骤(2)中各孔径向留余量0.5-1mm，端面留加工余量0.1-0.3mm。
4.根据权利要求1所述的一种保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺，其特征在于，所述步骤(3)中核算主孔系各孔加工时，镗杆W轴最大悬长q，并保证整个精镗工序加工过程中加工母机W轴坐标值为q，以消除加工母机W轴误差对加工精度的影响；
精镗工序前，保证加工母机W轴坐标值为q，用大理石条尺或方尺根据所加工零件的实际精度要求尺寸对加工母机的X、Y、Z轴相关精度误差进行检测并做好记录：
Figure FDA0002457476460000014
5.根据权利要求4所述的一种保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺，其特征在于，所述步骤(4)中通过调整工件以及
Figure FDA0002457476460000021
对工件上X、Y、Z轴方向上的三条工艺基准面用千分表拉表校正，千分表单位：0.001mm，保证X向工艺基准与
Figure FDA0002457476460000022
Y向工艺基准与
Figure FDA0002457476460000023
Z向工艺基准与
Figure FDA0002457476460000024
方向保持一致，数值误差在0.001mm以内，并根据六点定位原理通过工件装夹的方式对X、
Figure FDA0002457476460000025
Y、
Figure FDA0002457476460000026
Z、
Figure FDA0002457476460000027
六个自由度进行限制。
6.根据权利要求1所述的一种保证数控机床精密箱体类零件主孔系位置公差的加工工艺，其特征在于，所述数控机床精密箱体类零件主孔系位置包括两个相对端面设有相通的孔Ⅰ、孔Ⅱ。
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