重型机床床身的制造工艺

叶世良 王建宇

摘 要： 在重型卧式车床中，床身是个非常重要的大件结构，它不仅是加工零件的安装基础，承受工件的全部工作载荷，同时也是重型卧式车床的基本支承件，支承各主要部件并使它们在工作时保持准确的相对位置，其加工精度直接影响着机床的整体精度，因此，床身这个大件结构的制造工艺在机床设计过程中必须加以考虑。

关键词： 重型机床床身;机床床身加工工艺

1 重型机床超长床身的结构特点及精度要求

1.1重型机床超长床身的特点

重型机床的超长床身一般总长度在20m以上，从铸造、加工、起吊、运输等各方面因素来考虑，往往采用的是分段加工、装配拼接的结构方式。重型机床床身具有静刚度高、动刚度好、导轨的受力合理，耐磨性良好、温度分布合理、精度稳定性好的特点。

1.2 重型机床床身的材料及结构

重型机床超长床身的材料上选用优质细腻的灰口铸铁HT200-HT300，抗拉抗弯强度更高。

在床身的结构上，为了提高刚度及承载能力，重型机床床身主要采取框架式结构，而机床导轨也采取了承载能力较强的矩形导轨。由于机床床身内部筋板的结构和布局方式直接影响着床身的动静态性能，因此在结构设计时需要作好床身的动静态刚性分析。在结构图中，1面为床身底面。2为床身的螺钉连接孔，用于床身与地角螺钉的连接。3面为床身主导轨的正导轨面，在床身的运行中起水平方向导向和定位的作用，直接影响着机床加工的平面度。4面是床身主导轨的侧导轨面，在床身的运行中起侧向导向和定位的作用，直接影响着机床加工的直线度。3、4面均为床身的基准面，其余导轨面的加工均以它们作为基准。5面为齿条的安装基准面。6、7面为床身导轨压板面，主要精度是在全长上保证与3面的平行度。另外每段床身的端面精加工后均要求与3面垂直，确保拼合后整体精度的保证，每段床身的一端头均设计有定位键槽，用来保证超长床身拆卸后装配时的定位与加工时一致，从而保证加工、装配精度的一致性与稳定性。

1.3 重型机床超长床身的精度要求

重型机床床身的主要精度在正导轨的直线度以及其余各导轨与正导轨的平行度、垂直度。

2 超长床身的加工原则

重型机床超长床身的加工分为粗、半精、精加工工序。床身的粗、半精加工为单段加工，精加工是将床身整体临床拼接装卡后一次加工。粗加工的主要目是去除余量，对加工精度没有严格要求，追求的是加工效率。由于重型机床床身外形尺寸较大，且需要切削加工的面较多，各面的切削余量也较大，因此需要切除的金属量较多，必须选用高刚性、大功率的机床采用大进给、大切削量来加工，以尽量减少切削时间。粗加工设备的选型只要满足上述要求并具有单段床身加工能力即可。为了提高粗加工的效率，加工时应遵循以下原则：

（1）选用高切削效率、高复合型、高刚性的机床，这是提高切削效率最主要也是最重要的措施，尽可能在一次装卡中就将所有需要粗加工的部位加工至工艺要求;

（2）根据加工条件尽可能采用高效、合理的切削刀具及切削用量。

（3）选用简单可靠的装卡方法。装卡方式的好坏直接影响加工过程的稳定性。装卡稳定时，不但可以大大减少切削过程中的振动，同时也可适当提高刀具的切削用量，避免切削过程中工件发生移位等。

床身半精加工的主要目的是进一步去除加工余量，同时对粗加工的加工误差进行修正，为精加工打下良好的基础。半精加工序中经常有部分内容要加工至设计要求，例如床身的结合端面在半精加工中要完成，需要按照床身导轨找正后精加工保证垂直。半精加工中的精度要求不会很高，要求严格的精度都是在最后精加工中保证的，所以一般半精加工设备可以与粗加工设备相同。床身的精加工是在多段床身拼接后进行的，分为半精加工和精加工。半精加工主要是将拼合后的多段床身余量修至一致，为精加工作准备，每次加工深度为0.5mm，留精加工余量1mm。精加工的主要目的是为了保证最终加工精度，为了保证加工精度及稳定性，精加工时要求超长床身必须在自然状态下加工，且每次加工深度不宜太大，一般为0.2～0.3mm，目的是为了防止产生加工应力影响最终精度的稳定性，最后光刀的切削深度为0.1mm，减小刀片的磨损，保证床身导轨的高直线度和粗糙度要求。精加工设备的选型对于超长床身的加工至关重要，因为它直接关系到零件的最终加工精度。超长床身的精加工一般应遵循以下原则：

（1）选用高精度、高稳定性的机床。在精加工过程中，精度是判断工件是否完成加工的唯一依据，而床身导轨形位公差的检测和修正占用了精加工大量的时间，若所选用的机床精度很高，则工件可以一次加工到位而无需进行多次检测和修正，提高了生产效率;

（2）选择高效、可靠的装卡方法。超长床身拼合后总长度很大，在一次装卡下加工时会因自重原因产生变形，加工精度及稳定性难以保证，必须采用合理、可靠的装卡方法，保证超长床身的精加工在自然状态下进行，未发生强压变形的现象，才能保证最终的制造精度;

（3）要消除机床的热变形对加工精度的影响。由于超长床身的加工行程较长，加工中机床主轴的发热会对加工精度造成很大的影响，需要保证加工过程中主轴发热的稳定性;

（4）加强对机床精度的维护。在不影响生产计划的前提下，每年进行两次机床的精度、液压系统调试，以保持机床的精度;

（5）工件的刚性对加工精度有较大的影响，在加工過程中应根据实际的加工状况选用合适的刀具，并改变主轴转速以消除振动现象。

结论

本文主要对重型机床超长床身的材料、结构特点和精度要求进行了分析，提出了超长床身的加工原则。为其他机床床身的加工给出了借鉴的意义。

参考文献

[1]刘亚洲.多段对接床身的加工工艺设计[J].电子世界，2013，（22）：216-217.

[2]李鹏章，白忠海，刘肇平.超长床身对接工艺研究.青海科技，2010：22-25.