大型滑枕深孔镗削工艺改进
（宁波职业技术学院 机电工程学院，浙江 宁波 315800）
摘 要：该文通过对某机床厂龙门加工中心某型滑枕结构分析，结合企业生产设备状况对该型号滑枕的主要加工部位加工工艺进行了改进，对深孔镗削如何保证同轴度精度的问题进行了探讨，提出了利用双轴卧式加工中心进行对头镗削的新工艺。
关键词：滑枕；深孔镗削；同轴度；对头镗削
中图分类号：TH161 文献标识码：A
引言
滑枕部件是数控机床的关键部件，广泛应用于立式车床、落地镗铣床、卧式加工中心、立式加工中心、龙门加工中心等各类数控机床。
滑枕部件多用于安装刀架或主轴箱，并能够在床身或其他部件上按指定方向沿导轨移动。其中，滑枕零件为滑枕部件的核心零件，其外形一般为长方形，内部有较深的阶梯孔用来容纳传动轴；端部需要与电动机等连接，另外零件上有许多螺纹孔、凹槽等结构，主要加工表面为导轨安装基面、电动机安装平面以及内部阶梯轴孔。滑枕传动轴孔由于长度较长，很难保证两端孔轴线的同轴度。
1.某型滑枕结构分析
某型滑枕是应用于某数控机床厂生产的大型龙门加工中心的重要零件，其形状如图 1-1 所示。
图 1-1 某型滑枕三维造型图
1.1 滑枕主要加工部位
该零件材料为高强度铸铁，最大长度 1615mm，主体部分高度350mm，最大高度 410mm；主体宽度 350mm，两导轨面间距 440mm，导轨高度 80mm，如图 1-2 所示。
图 1-2 滑枕外形尺寸
该滑枕零件主要加工平面有（见图 1-1）：①导轨面：80±0.1 下面，②导轨面：80±0.1 上面，③零件上表面：1615 上面，④滑枕上部凸台：
151.5±0.1 上面，⑤和⑥两个底面等水平面以及各个侧面。
滑枕零件内部大孔用于容纳传动轴，主轴孔为多段同轴线的台阶孔，其尺寸精度要求高，同时要求有较高的同轴度精度，主要加工部位有φ178H7、φ115JS6、φ130F6、φ100H7、φ200H7、φ205H6 等多段轴孔，如图 1-3 所示。
图 1-3 滑枕传动轴孔
1.2 滑枕主要技术要求
该零件主要技术要求如图 1-3 所示：①导轨直线度≤0.008/1000；②主轴孔两端轴承孔同轴度≤φ0.015；③两轴孔的轴线平行度≤φ0.016。
2.滑枕深腔孔镗削工艺
2.1 镗孔工艺安排
滑枕轴孔最高精度为φ205H6，技术要求主要为两端轴承孔轴线的同轴度精度为φ0.015mm。此孔主要用来容纳主轴，结构较复杂，精度要求高。因最大长度为 1615mm，最大孔径 203mm，L/D＞5，因此属于深孔加工。
根据其技术要求，该孔的加工工艺安排为粗镗（单边留余量 3mm）→（去应力退火）→半精镗（单边留余量 1mm）→（淬火）→精镗（Φ205H6 至）→精镗（φ205H6）2.2 镗孔方法选择2.2.1 目前深孔镗削常用方法简介1）悬臂镗削法：这种加工方法刀具调整方便，在加工过程中便于观察和测量，主要精度靠机床工作台的回转精度和刀杆的刚性来保证。
由于悬臂较长，悬伸最远处端点会产生挠度，如图 2-1 所示，其受力主要有刀具加工时的反作用力 F（集中力）和镗刀杆的自重（均布力 q），这也是产生同轴度误差的主要来源。这种镗削方式精度不高，仅适用2）吊墙导向法：这种方法利用滑枕上带有方窗，窗口朝上，在深孔窗口处安装专用工装——吊墙，在滑枕端孔安装架套，形成双导向的加工方法。这种方式类似于外伸梁，其产生的挠度比悬臂梁小得多，适用于轴孔深度 1000——1500mm；吊墙结构如图 2-2 所示，安装方式如图 2-3 所示。
图 2-3 吊墙的安装
3）固定双支承法，这种方法需要设计制作专用的镗模，在镗刀杆两端采用固定支承，其受力类似于简支梁，产生挠度较小，适用于轴孔深度＞1500mm 时。
2.2.2 本项目镗孔方法选择
本项目中，滑枕内部轴孔总深度＞1600mm，利用卧加柔性线进行镗削加工采用调头镗削的方式进行加工。
调头镗孔误差分析：
调头镗削是利用数控回转分度台回转 180°进行镗削，其同轴度误差来源主要有 3 项：①挠度误差：当采用悬臂方式调头镗削时，由于悬臂长度只有滑枕总长 1615mm 的一半，即悬臂梁长 L=807.5＜1000mm，因此其挠度误差较小。
②对中误差：采用调头镗削时，必须保证回转台的中心在工件的轴线上，否则将会产生对中误差。由于可以采用激光准直仪进行照准，其精度可以达到μm 级，因此此项误差也很小。
③回转误差：当前市场上的回转分度台回转精度为 0.001°，根据调头镗削时镗削长度略超过 800mm，可以计算因此产生的同轴度偏离误差为该项误差已经接近滑枕传动轴孔两端的同轴度允差φ0.015mm，再加上竖直方向的挠度误差，则总的同轴度误差大概率超过零件的允差要求。
根据企业按照该方法镗孔的零件检测结果看，有相当一部分零件的同轴度误差不能满足设计要求。
鉴于 0.001°的回转误差已经很难降低，因此，采用回转台旋转 180°调头镗削深孔的加工方法是不可取的！
2.3 深孔镗削新工艺
由于粗镗、半精镗时需要留有一定余量来满足精镗的需求，因而该滑枕传动轴孔在粗镗和半精镗时可以采取悬臂镗削的方式进行，以减少装夹等辅助工时，而在精镗时可以采用固定双支承法进行加工，但此法需要专用镗模，而且调整比较费时。
有鉴于此，拟提出采用双主轴卧加对头镗削的方式对该滑枕零件的深孔进行加工。
2.3.1 加工设备
采用高精度的双主轴卧式加工中心，加工精度需要达到μm 级（0.001-0.002mm），行程需满足滑枕零件加工要求，一端镗刀杆长度仅需 1m 即可。
2.3.2 对头镗削精镗深孔的加工方法
设备的安装校正：首先调整两主轴的位置，并通过激光准直仪进行校正，确保两主轴的同轴度，该项误差远低于 0.01mm；然后，安装工件并进行校正对中，此误差值也极小。
先利用一端主轴镗削φ17H7、φ115JS6、φ130F6、φ100H7 等各段轴孔，镗刀杆最大深入深度 824mm，如图 2-4 所示；再利用另一端主轴对头镗削另一端的φ205H6、φ200H7 各段轴孔，镗刀杆最大深入深度 589mm。由于两次镗削长度最大仅 824mm＜1000mm，而机床本身的两主轴对中误差很小，因此即使采用悬臂镗削法，总的同轴度误差也可以满足＜φ0.015mm 的要求。
图 2-4 对头镗削孔深计算
3.结论
某型滑枕最大长度 1615mm，传动轴孔采用回转台调头镗削的加工方式，无法满足两端轴承孔同轴度≤φ0.015mm 的技术要求，而采用双主轴高精度卧式加工中心对头镗削的方式，完全可以满足该零件传动轴孔两端的同轴度允差要求，而且该方法无需专用镗模，安装调整时间较短。
参考文献
[1]纪红艳，席文彦.重大型机床滑枕加工工艺研究[J]，硅谷，2014（3）：
81/84
[2]尚红.滑枕体深腔精密孔加工[J]，金属加工，2008（11）：30-33[3]朱达新，马树元.调头镗孔工艺对长深孔同轴度的影响及控制[J]，装备机械，2017（2）：41-43[4]龚俊，王玮.大直径深孔镗削加工的新方法[J].新技术新工艺，2010（6）：17-19[5]刘钟钺，刘娟.数控龙门镗铣床滑枕加工技术浅析[J]，制造技术与机床，2013（7）：121-123[6]华夕晓，赵艳朋，张文彪.立式车床刀架滑枕加工工艺改进[J]，民营科技，2011（3）：31[7]任海涛，常文芬.精密卧式加工中心滚动导轨直线度检测方法的探讨[J]，制造技术与机床，2018（6）：117-119[8]刘裕先.调头镗孔同轴度的研究[J].机床与液压，2000（1）：83-86基金项目：
浙江省访问工程师校企合作项目，项目编号：FG2018047作者简介：
张坤领（1968--），男，河南长葛人，宁波职业技术学院副教授，工 学 硕 士 ， 主 要 研 究 方 向 ： 数 控 机 床 精 度 检 测 。 E-mail ：
1852248735@qq.com
