提高大型箱体形位精度的加工技术_李学群.pdf
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1、第 51 卷 2023 年第 2 期编辑张发展通用62提高大型箱体形位精度的加工技术李学群1,李雪2,3,刘成2,3,李舒炜2,31中信重工机械股份有限公司河南洛阳4710392洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司河南洛阳4710393智能矿山重型装备全国重点实验室河南洛阳471039 摘要:选用大型数控龙门铣镗床对超大型铝板轧机用齿轮箱箱体进行加工,其特点是一次装卡完成箱体上所有孔系及孔端面的加工,避免多次装卡误差及镗铣床镗轴旋伸过长的刚性误差;采用激光跟踪仪对加工过程进行实时检测,根据检测结果应用数控补偿技术及时修正数控程序,以提高箱体孔系加工精度。实施效果证明,该加工技术达到了设计要求
2、的精度,为今后加工大型、超大型箱体提供了一种很好的技术参考。关键词:大型箱体;加工精度;模拟加工;数控补偿技术中图分类号:TH16文献标志码:A文章编号:1001-3954(2023)02-0062-05Machining technology for improving form and position precision of large gearbox caseLI Xuequn1,LI Xue2,3,LIU Cheng2,3,LI Shuwei2,31CITIC Heavy Industries Co.,Ltd.,Luoyang 471039,Henan,China2Luoyang
3、Mining Machinery Engineering Design Institute Co.,Ltd.,Luoyang 471039,Henan,China3State Key Laboratory of Intelligent Mining Heavy Equipment,Luoyang 471039,Henan,ChinaAbstract:The large CNC gantry boring and milling machine was selected to machine the gearbox case for the super-large aluminum sheet
4、mill,the application was characterized by one-time fixing and machining all the holes and the hole end faces on the gearbox case,so as to avoid multiple fixing error and the rigid error due to overlong extending boring axis of the boring and milling machine;the laser tracker was applied to real-time
5、 inspection of the machining process,and the CNC compensation technology was applied to correct the CNC program according to the inspection results.Actual practice showed the machining precision reached the design requirements by the machining technology,which offered excellent reference for machini
6、ng the large and super-large gearbox case in the future.Key Words:large gearbox case;machining precision;simulative machining;CNC compensation technology作者简介:李学群,男,1970 年生,硕士,高级工程师,主要从事机械加工及管理工作。齿 轮传动是机械装备中应用最广泛的动力和运 动传递形式,广泛应用于矿山、冶金、建材、汽车、航空、船舶等领域1。传动齿轮箱是传递动力的齿轮转子重要承载部件,齿轮箱中轴、齿轮、轴承和轴套等零件在其相应的位置,并按照
7、设计的传动关系使其协调地相互运动,组成一个整体,承受较大的载荷并产生较大的变形和应力。齿轮箱制造精度的高低直接影响齿轮的运行状况及使用寿命2。齿轮箱传统的加工方法是采用龙门刨床、龙门铣床以及镗床,分工序进行剖分面及孔系的加工,加工精度一般只能达到 7 级,孔系粗糙度为 Ra3.2Ra6.3。随着产能增加,应用于矿山、冶金机械设备的齿轮箱趋向于大型化,传统的加工机床加工方法效率低、精度低,已无法满足大型箱体的加工要求。因此,开发一种大型箱体高效率、高精度的加工方法极为必要。1大型箱体的加工技术大型、超大型箱体具有体积大、结构复杂、极DOI:10.16816/ki.ksjx.2023.02.009
8、第 51 卷 2023 年第 2 期编辑张发展通用63易变形、设计精度高等特点3-4。大型箱体结构如图 1 所示,主要由上箱体、上中箱体、下中箱体、下箱体组成。其加工难度大,传统加工方法中由于机床能力受限,难以实现高精度加工的要求。影响大型箱体加工精度的因素主要有各分箱体应力释放引起的应变、机床的精度、箱体的组合精度,以及加工所选择的定位基准、压紧、切削参数和刀具等因素5。完成大型、超大型焊接箱体制造需重点解决两方面问题,一是箱体焊接质量控制,二是箱体加工质量控制,可概括为零件制备、焊接和加工 3 个过程6。大型箱体加工工艺流程如图 2 所示。由图 2 可知,大型箱体加工工艺流程基于大型数控龙
9、门镗铣床的高精度和功能多元化,相较于传统多机床、多工序加工剖分面及孔系加工的方法,有如下优点。(1)数控龙门铣镗床铣镗主轴是垂直上下运动、并由滑枕带动数控龙门铣镗床铣镗主轴沿龙门横梁横向水平运动。实施镗孔加工时,数控龙门铣镗床直角镗铣装置铣轴悬臂较短,系统刚性好、精度高。(2)一次装卡能完成箱体两侧所有孔系及其端面的加工,避免了二次调装、旋转、找正误差,提高了加工精度。(3)加工流程中粗、精分开,采取人工消除应图 2大型箱体加工工艺流程Fig.2 Machining process of large gearbox case1.上箱体2.上中箱体3.下中箱体4.下箱体图 1大型箱体结构Fig.
10、1 Structure oflarge gearbox case力、自然消除应力及多工步加工方法,最大限度释放焊接、退火残余应力及减少机械加工应力,保证了各分箱体的稳定性。(4)加工基准是均布放置于大型精密数控龙门铣镗床固定式工作台上 12 件等高垫铁。12 件等高垫铁找正精度0.05 mm,加工过程中各分箱体剖分面、基准面与等高垫铁紧密贴合,保证了加工、安装基准一致。(5)专检技术员对加工过程实时监测,通过激光检测仪配合机床,根据检测结果进行微调,以达到设计要求,很好地保证了其所要求的高形位精度和低表面粗糙度。2加工实例2.1加工精度要求 大型铝板轧机传动齿轮箱箱体加工精度如图 3 所示。2
11、.2机床和刀具机床选择 PT6500AG-S2 大型精密数控龙门铣镗床。其工作台尺寸为 6.5 m18.0 m,工作台面距主轴端面最大距离为 5.0 m,主轴最大垂直行程为 3.0 m,龙门横梁垂直行程为 3.0 m,铣镗主轴水平行程为 7.2 m。加工各分箱体剖分面及基准面选用刀盘直径为 200 mm 面铣刀,根据不同加工工序配备粗加工刀片、精刀片和修光刀片;加工孔系时,根据不同工序选用不同刀具,粗加工选用刀盘直径为 200 mm 插补铣刀,精加工选用可调镗铣刀。2.3分箱体加工实现箱体孔系加工前必先对各分箱体进行加工,图 3大型铝板轧机传动齿轮箱箱体加工精度Fig.3 Machining
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