主轴箱箱体加工工序分析

1.平面加工

箱体平面的粗加工及半精加工常采用刨削或铣削。精加工则采用磨削或刮。

刨削可以在龙门刨床工作台上一次装夹若干个箱体实现多件加工，既可保证刨削各平面间的相对位置精度，又可提高加工生产率。

铣削箱体平面的生产率比刨削高，适用于批量较大的场合，在多轴龙门铣床上利用多把铣刀同时铣削加工，如图3-7所示。端铣刀在结构上比刨刀复杂，但目前从其制造精度、切削部分材料等方面都有了很大进展，例如采用密齿端铣刀进给速度可达1 500～4 000mm/min，表面粗糙度仅为Ra0.8 μm。

主轴箱装配面和定位基面的精加工，在单件小批量生产中往往采用刮的方法，也可用以刨代刮的宽刀精刨工序。精刨刀为宽的直线刀刃，宽刀精刨后的平面表面粗糙度达Ra0.63～2.5 μm，平面度每米长度上不大于0.002mm。

生产批量较大时，平面精加工一般用磨削的方法。有时还可以采用组合磨，如图3-8所示。此时，磨削形式为周磨，砂轮与工件的接触面较小，排屑与冷却条件好，工件热变形小；既能获得高的磨削质量，使各被磨平面间有较高的相互位置精度，而且生产率也得到了提高。

2.主轴箱孔系加工

所谓孔系是指箱体零件上一系列具有相互位置精度要求的轴承孔的集合，可分成平行孔系、同轴孔系和交叉孔系三类。各孔径的尺寸精度由孔加工刀具保证，而如何保证各孔之间或孔与其他表面间的相互位置精度，是孔系加工中的关键技术。

按照孔系的加工精度和生产批量的不同可分别采用各种方法。例如：①划线找正法；②用心轴和量块找正法；③用样板找正法；④用定心套找正法；⑤镗模法；⑥坐标法；⑦数控法。前四种均为校正法，孔的位置精度主要取决于操作者的技术水平，需要借助于有关的量具和精密的块规或样板、模板，进行较复杂的测量及调整试切，孔距精度可达±0.02mm。它们仅用于单件小批量生产的场合。下面主要讨论镗模法、坐标法。

图3-7　主轴箱多刀铣削

图3-8　组合周磨

图3-9　镗模

3.镗模（镗夹具）法

利用镗模进行孔系镗削加工如图3-9所示。镗杆可支承在镗模板和中间壁的导向套内，增加了镗杆的刚度。镗模板根据工件箱体结构需要，在设计与制造镗夹具时将工件各面上需加工的所有孔的位置，按图样要求已精确地复制到模板上，镗刀便通过模板上的孔将工件上相应的孔加工出来。

镗杆与机床主轴间应采用浮动连接的形式，这样，机床误差就不会直接影响工件的镗孔精度。影响孔系精度的主要因素取决于镗夹具本身。镗杆的回转精度决定于镗孔和导套的精度及它们之间的配合精度；孔距精度决定于镗模板上各导向套之间的中心距精度、模板与导向套之间的中心距精度以及模板与导向套之间的配合精度。用镗模法加工孔系能达到：尺寸精度H6、表面粗糙度Ra1.6 μm；孔与孔之间的同轴度和平行度为0.02～0.03mm；孔与孔的距离精度为0.03～0.08mm。

由于采用镗模提高了工艺系统的刚度，可以实现多个孔加工，有利于提高加工质量。因此，镗模法广泛应用于成批及大量生产之中。若采用高效率的定位和夹紧机构，可进一步缩减辅助时间而提高加工生产率。对于结构形状复杂，且技术要求较高的箱体来说，即使是属于小批量生产的情况，往往也采用镗模法加工孔系，此时镗夹具的结构应尽量简单。

镗模法可以在普通的镗床上进行，将卧式镗床的工作台转过90°就可实现垂直方向的交叉孔系加工。镗模法还可以应用于改装的机床或组合机床上加工孔系。图3-10所示为卧式车床改装的镗床。为了进一步提高生产率，如图3-11所示采用了两面多轴传动的组合机床，每台动力箱分别驱动多根主轴，从两侧面同时进行多孔的镗削。

图3-10　车床改装的镗床(www.xing528.com)

图3-11　专用组合镗床

镗模制造周期较长，成本较高，镗削速度受到镗模导向套的限制。导向套与镗杆间有一定的配合间隙，使用过程中有磨损，会影响到孔的位置精度。因此，逐步被坐标法所替代。

4.坐标法

坐标法是按照孔系的坐标尺寸，在普通卧式镗床、坐标镗床或数控镗铣床上，借助于测量装置，调整机床主轴在水平及垂直方向的坐标位置来进行镗孔的一种方法。孔距精度取决于坐标的移动精度，即坐标测量装置的精度。此方法不需要采用专用的镗夹具就可适应各种箱体的镗孔。

普通镗床的坐标测量装置主要有四种：

（1）普通刻线尺与游标尺，再加上放大镜，位置精度为0.1～0.3mm。

（2）千分尺与块规（量块），一般与普通刻线尺配合使用，位置精度达±（0.02～0.04）mm。

（3）经济刻线尺与光学读数头装置，刻线尺的任意两刻线间误差小于5 μm，光学读数头的读数精度0.01mm；精度较高，且操作方便。这是国内外卧式镗床上用得最多的测量装置。

（4）光栅数字显示装置和感应同步器测量系统，读数精度高达2.5～10 μm，在国产T610镗床上已被应用。

精密度更高孔系直接在坐标镗床上镗孔既有很好的经济效果，又有稳定的高加工精度。坐标定位精度高达3～8 μm，镗削后的孔距精度可达0.01～0.03mm。高精度的线位移测量系统目前有精密丝杆、线纹尺、光栅、感应同步器、磁尺及激光干涉仪等。

精密镗床上的回转台一般分为机械转台、光学转台和感应同步器转台三种，利用它们就可进行高精度交叉孔系的加工。机械转台的转位精度为10 s左右；光学转台则为1～8 s；感应同步器转位精度达1～4 s。

在箱体的设计零件图样上，由于孔与孔之间有齿轮啮合的传动关系，故对孔间中心距尺寸都有严格的公差要求。当采用坐标加工时，事先需要将各孔中心距的尺寸及公差进行换算成为以主轴孔中心为原点的、相互垂直的两维坐标尺寸公差。计算方法根据几何三角关系和工艺尺寸链的有关知识进行。

另外还有数控法。它是利用数字控制的、大功率多功能的、可自动更换刀具的精密镗铣床卧式加工中心，在一次安装中，对主轴箱体实现多工位多工步的连续加工。此法无须专用的镗模，各孔的位置精度由机床数控系统保证，其移动坐标尺寸的定位精度约0.01mm，特别适用于单件小批和成批生产。其加工精度高，且生产率也高，成本较低。