立式加工中心主轴箱加工工艺方案

  主轴箱是立式加工中心机床的关键零件，采用对称设计，根据动力学分析，做到合理的布筋，来保证其拥有非常良好的抗扭曲和抗弯曲能力，同时拥有非常良好的精度稳定性。主轴箱在机床结构上起着定位支承及延长主轴（Z轴伸出）的作用，因此对其制造精度要求很高。

  以我公司生产的某立式加工中心主轴箱为例，其截面形状如图1所示，内腔主轴深孔如图2所示，通过对主轴箱结构及加工需求分析，确定工艺流程中需要非常注意的重点、难点，制定出合理的加工工艺方案，以保证主轴箱的加工质量，提高生产效率。

  主轴箱毛坯材料为HT300，铸件采用树脂砂造型，与立柱之间的移动采用滚柱直线导轨配合，其主要要求如下：

  铸件不得有砂眼、气孔、缩松和裂纹等铸造缺陷，铸件需时效处理，硬度不低于190HBW。

  丝杠座大面与两导轨面平行度0.01mm，立面与导轨立面平行度0.01mm。

  导轨面是丝杠座、主轴孔的基准，如何保证两条导轨面较高的形位公差要求是加工中的难点。

  ϕ140H5主轴孔是主轴箱的重点部位，如何保证尺寸公差和位置精度，也是加工中的难点，在工艺方案中要重点考虑。

  由于主轴箱的精度直接影响机床的精度，因此保证主轴箱的精度稳定性也是工艺方案考虑的重点。

  ②正确安排粗、精加工工序，尽可能使粗加工造成的加工误差通过半精加工和精加工得到纠正。

  ③充分利用卧式加工中心机床的加工性能，最好能够降低零件的工序周转，提高效率。

  根据以上原则，结合我公司设备及工艺习惯，确定主轴箱加工工艺流程如图3所示。

  在主轴箱工艺流程中，安排两次振动时效，充分消除铸件在铸造时产生的应力和工艺流程中产生的残余应力，防止铸件变形和产生裂纹，保证主轴箱加工后尺寸及形位公差的稳定性。

  粗加工时，由于振动时效产生的变形不大，考虑到主轴箱的加工属于批量加工，因此在龙门铣床或者龙门刨床上一次安装多个零件进行粗加工，粗加工四周及导轨面留量3mm，在卧式镗床上粗镗主轴孔单边留量3mm。

  半精加工进一步去处余量，在数控卧式铣镗床上加工四周、导轨面及丝杠座安装面留量0.5mm，主轴孔单边留量0.5mm，其余不重要面加工至设计的基本要求，充分消除工艺流程中产生的残余应力。

  精加工在日本马扎克卧式加工中心完成，先加工导轨面及丝杠座安装面，要求各面平行度、垂直度0.01mm，并加工出导轨面安装孔，然后以导轨立面C面为基准（见图1），一次装夹，精镗成主轴孔，通过工作台的旋转加工完成其余未加工面。为了能够更好的保证主轴孔和导轨面的平行度和垂直度要求，需设计一套专用镗模。

  通过以上分析明确了主轴箱工艺方案的可行性及加工工艺流程的正确性，按照以上工艺流程加工，能够很好的满足立式加工中心对主轴箱的各项精度要求。

  主轴箱主轴孔如图2所示，其中主轴直径ϕ140H5，孔深200mm，精镗时可采用主轴加单刃精镗刀加工，镗孔时使用专用镗模，如图4所示。该专用镗模以主轴箱导轨大面（图1中的A面）为基准，用导轨立面（图1中的C面）及上端定位（图4中的D面），用螺钉将主轴箱压紧在镗模上。

  加工时，将专用镗模安装在马扎克卧式加工中心FH-10800的工作台上，找正C面0.005mm后用螺钉压紧。利用挤紧组件1将主轴箱C面紧靠在专用镗模的B基准上，用挤紧组件6将主轴箱压紧在专用镗模的D面上定位，用螺钉7压紧。

  用表找正ϕ140H5孔中心，装单刃精镗刀精镗成ϕ140H5孔。卸下精镗刀，工作台旋转180，用表找正ϕ140H5孔中心，装入面铣刀，精铣成主轴孔上端的平面。

  对于主轴箱的批量加工，专用镗模很好地解决了主轴孔和导轨面的位置度问题，避免多次装夹和找正产生的误差问题，使主轴箱装夹变得容易，保证加工精度。

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