高精度孔距加工保障技术

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Guarantee Technology of High Precision Hole Spacing ProcessingLIN Shuhai，ZHAO Jianhua，LI Yufen，CHEN Zhengxiang(Shei Group Kunming Machine Tool Co.，Ltd.，Kunming Yunnan 650203，China)Abstract：A kind of high precision hole spacing correction and positioning fixture was introduced.The structure，principle and U-sing method of this fixture were expounds.The positioning error analysis was proceeded.The superiority of the fixture is proved bypractice.The problem that mounting hole position size accuracy requirements of the function accessories fixed on the front end surfaceof the big.heavy floor-type miling and boring machine ram is much high is solved。

Keywords：High precision hole spacing；Corection fixture；Positioning滑枕是落地铣镗床的关键零部件之-，滑枕端面上有4个用来安装功能附件 (如垂直铣头、万能铣头、伸长铣头、增速铣头、平旋盘等)的孔 (见图1)，这4个孔中装上夹紧机构后可以实现各种功能附件的自动更换，故能提高落地铣镗床的加工效率和自动化率。安装孔的位置尺寸精度直接关系到多个功能附件在同-台主机上 自动更换的可行性及功能附件的安装精度，进而关系到功能附件的加工精度，所以安装孑L的位置尺寸公差要求较高，相对于主轴中心在±0.015 mm内。大、重型落地铣镗床的滑枕由于体积较大、质量较大，不能在高精度的坐标镗床或卧式加 工 中 心 上 加 工，只能 在 大、重 型 刨台式铣镗床或落地式铣 镗床 上加 工，依靠机床 自身定位精度及重复定位精度来保 证安 装孔 的位置尺寸精度，但大、重 型 机 床 的 定位精度 很难 满足 这么高的位置尺寸精度，加工 出来的零件经常超差，有时/， Jn1勺h/ 0 f。 / Nf -n 00In O /-- / r r ～ 。

图1 滑枕端面示意图会超差到0.05 mm。为了解决这个问题，通过分析和试验，结合公司实际设备情况，设计出-种高精度孔距校正定位夹具，把该夹具应用在大、重型落地铣镗床上，解决了功能附件安装孔位置尺寸精度要求较高的难题。

1 安装孔位置尺寸技术要求及加工方法图1中，4-b90H6 mm孔为滑枕前端面用来安装功能附件的孔，相对于主轴孔 6460J4 mm的位置尺寸公差为 ±0.015 mm。安装孔的精镗在落地镗上进行，在精镗前，滑枕4个大面须经过磨削，保证4个面相互平行垂直公差在0.015 mm内，粗糙度为Ra1.6 Ixm，然后进行孔系的精加工。在精镗工序，先精镗 60J4 mm主轴孔，再依次精镗4-b90H6mm安装孔 o2 夹具的结构和原理根据安装孔的技术要求和加工条件，不采用传统的使用支撑镗杆式镗夹具的加工方式 (此类镗夹具结构复杂、体积较大、成本较高)，而采用校正定位夹具的加工方式，因为校正定位夹具结构小巧，质量轻，成本低，而且可在落地式铣镗床或者刨台式铣镗床上很方便地使用。

2.1 夹具的结构校正定位夹具结构如图2所示，由定位板 l、定位销2、定位套3、紧固螺钉4、隔套5、吊挂螺钉6、收稿日期：2012-12-04作者简介：林树海 (1974-)，男，工学学士，机械工程师，研究方向为精密机床加工技术及数控加工技术。E-mail13529340673### 163.corn。

· 16· 机床与液压 第41卷安装螺钉7组成。定位板 1和定位套3之间采用小过盈配合，并通过定位销2和紧固螺钉4可靠地连接在- 起；吊挂螺钉6供加工、装配、安装夹具时吊挂使用。夹具通过定位凸台外圆与滑枕主轴孔配合；通过校正夹具顶面与滑枕顶面平行的方式来调整夹具的角度；待加工安装孔的位置通过校正夹具上的工艺孔来确定，4个工艺校正孔比安装孔稍大，以方便校正工艺孔后不用拆下夹具直接进行安装孔的加工。由于夹具相对滑枕来说，质量较轻、尺寸较小，可在高精度的坐标镗床上加工，从而可以得到较高的精度。为了降低夹具制造难度和提高夹具与滑枕主轴孔的定位精度，配合的定位凸台采用分级尺寸，左右两端设计为两种公差的尺寸，可根据主轴孔实测尺寸来确定选用定位凸台1或者定位凸台2，确保配合间隙在0.01mm内，同时设计两个定位基准面，与定位凸台配合使用 (定位基准面 1配合定位凸台1，定位基准面2配合定位凸台2)；夹具校正后，通过安装螺钉 7把夹具固定到滑枕上。为了提高夹具使用寿命，校正孔用经过热处理的隔套5以提高耐磨性，左右定位凸台也经过热处理以提高耐磨性 。

A 展开l-定位板 2-定位销5-隔套 6-吊挂螺钉图 2 夹具简图2.2 夹具的原理定位：由定位基准面、定位凸台外圆柱面、夹具顶面定位，即定位基准面限定3个 自由度 (主轴孔轴线方向移动、绕横向轴转动、绕垂直轴转动)，定位凸台外圆柱面限定 2个自由度 (沿横向移动、沿垂直方向移动)；第6个自由度即围绕主轴孔轴线的转动由人工校正夹具顶面的方法来限定 。其中夹具顶面为-特殊定位面，它不直接定位，而是由人工校正的方式来实现定位。

该夹具的特点是 校正”：-是夹具围绕主轴孑L轴线的转动自由度由人工校正夹具顶面的方法来限定，这样可以克服零件外形尺寸公差较大、不便做定位基准的困难；二是机床主轴的加工位置 (坐标)由人工校正夹具上的工艺孔来确定，这样可以提高加工的定位精度 。采用 校正”的定位方法可使夹具结构大大简化，工艺性较好，又能够降低制造难度和制造成本。

夹紧：夹具装上并校正后，通过安装螺钉7把夹具紧固到滑枕端面上。

3 定位误差分析根据夹具使用要求：定位套与主轴孔的配合间隙控制在0.01 mm内，夹具顶面与滑枕顶面横向平行校正在0.005 mm内，工艺孔与机床主轴中心同轴校正在 0.005 mm内。

由以上已知条件，夹具定位误差分析如下 ：(1)由定位套配合间隙产生的夹具径向定位误差为 ：6 .间隙0.01/20.005 mm(如图3所示)。

图3 夹具定位套定位误差由此产生的校正孔在水平方向的定位误差6 .间隙和在垂直方向的定位误差6 .间隙分别为：艿w.间隙0.01/20.005 ITlnl 6H.间隙 0.01/20.005 mil(注：直径上的间隙为0.01 mm)(2)由夹具设计和制造产生的校正孔在水平方向的定位误差6w.设计和在垂直方向的定位误差6 .设计分别为：6w.设计0.003 mln 6H. 设计0.003 mln(注 ：夹具设计的位置公差为±0.003 mm)(3)由校正夹具顶面与滑枕顶面横向平行产生的角度定位误差6 和线性位置误差 ，如图4所示。

图4 校正夹具顶面时的误差角度 定 位 误 差： arctan (0.O05/L) arctan(0.005/600)-4.77×10 (注： 为夹具宽第 l6期 林树海 等：高精度孔距加工保障技术 ·17·度 600 mm)由余弦定理知，2R ·c0s(6 ) ，6w.加 8w.夹 占w.校 ： 0.007 36 0.002 5 线性位置误差为： 2R - 0.009 86s0.01 mm l0 250。 326. 496 6 mm 乱 -0.002 721 mm由此产生的水平方向的定位误差 . 和垂直方向的定位误差 6 . (由作图知：在夹具顺时针旋转时得到最大水平方向的定位误差6w 在夹具逆时针旋转时得到最大垂直方向的定位误差6 . )分别为：6w. ·COS(A.BOl 0 1) 。COS(90- -arctan(250/210))-0.002 08 mil8H. H-OAH-R·COS(arctan(210/250)8 ) 0.001 75 mm(4)夹具安装时定位套的间隙及夹具旋转产生的工艺校正孔位置综合误差艿w安装、艿H.安装如图5所示 (既有定位套的间隙误差，又有角度误差)i6L.安装/ ( -6 .问凉) -2R(R-6 .间隙)cos(8 )-O.005 69 mm6w.安装8 .安装 CO8(/BOl0”1)6.安装 COS(90-6/2-arctan(250/210)) 0.OO4 36 mm6H.安装H-OAH-(R-6 .间隙)CO8(arctan(210/250)6 ) 0.005 578 5 turn图5 夹具安装误差分析图(5)夹具的安装误差和夹具设计制造共同产生的综合误差分别为：6w.夹 艿w.安装 艿w.设计 0.0O4 36 0.0030.007 36 rainH.夹6H.安装 艿H.设计 0.005 578 50.003 O.0o8 58 mill(6)校正机床主轴中心与工艺孔同心产生的定位误差为：6，漕 0.005/20.002 5 mil因此：6w.校 0.002 5 mil 6H.校 O.002 5 rlln(7)由夹具综合误差和工艺孔校正误差共同产生的加工理论误差6 .加、 .加分别为：6H.加 8H.夹 6H.校 0.008 58 0.002 5 0.011 06 0.01 mm由以上计算结果得出：夹具安装误差 (6w.安装，6 .安装)和综合定位误差 (8 .夹，8 .夹)及加工理论误差 ( ，8 .加)均小于设计要求允差 士0.015mil，该夹具能够满足设计及工艺要求。

以上各指示图中，点 0为滑枕主轴孔理论中心，0 为夹具定位套实际定位中心，点 O，为-个安装孔的理论中心，点0， 及O ”为点 O 对应的工艺校正孔实际定位中心。

4 夹具的使用方法先把滑枕校正、装夹牢固在机床上，然后安装夹具。安装夹具时，先根据主轴孔的实测尺寸偏差，选认适的定位凸台和定位基准面 (如选择定位凸台1和定位基准面1)，确保配合间隙在0.01 mm内；将选取的定位凸台1装入滑枕主轴孔，靠紧定位基准面1，装上安装螺钉 (轻压)，用千分表校正夹具顶面与滑枕顶面横向平行在0.005 mm内，然后上紧安装螺钉，再复校夹具顶面与滑枕顶面横向平行确保在0.005 rllTl内 (如图6所示)。夹具安装好后，校正并加工安装孔，方法是：用千分表校正机床主轴中心与夹具上的-个工艺校正孔同心在0.005 lnln内 (如图7所示)，精镗此工艺校正孔处的安装孔至图纸要求，然后再用同样的方法校正及加工其余3个安装孔。

图6 夹具安装示意图孔、.， k-vi./ 巨- 刀杆图7 工艺孔校正示意图(下转第126页)· 126· 机床与液压 第41卷到缆绳达到额定张力75 kN和传动机构摩擦力之和，张力在75～80 kN之间时，缆绳止住不动，工作油压不变。若缆绳张力超过 80 kN，则马达反转松出缆绳，马达排油从阀24的A口流回，与辅泵排油-起从溢流阀22溢回油箱。这时若缆绳张力进-步增大，则工作油压进-步提高，溢流阀开度和溢流量加大，松缆松出速度加快。同时，阀22部分溢油经阀24的B口油马达吸回，其余溢油由背压阀23控制流回油箱，可保证马达不致吸压过低。

自动绞缆时缆线最大张力80 kN不应超过缆线强度的允许值，而张力75 kN应满足系缆作业的需要。

调低或调高溢流阀22的调定压力，则缆绳张力 F 和相应减序加大，性能曲线随点A、B-起向左或向右平移。

图 6 液压锚绞机性能曲线5 结束语(1)采用手动收放缆和自动控制收放缆两种工况，是各自独立的，不会相互影响。

(2)两台电机泵组可以互为备用，当-侧主泵出现故障时，能利用高压球阀Ql、Q2、Q3的开关，保证两侧系统正常工作。

(3)设计恒张力自动控制装置系统，确保缆绳张力控制在75-80 kN之间。

(4)自动控制装置系统设计有恒压补油和超压泄油装置，起恒张力控制作用，最大收放缆张力可以由溢流阀调定。

(5)采用了柱塞泵、节流阀、背压阀容积式节流调速回路。用变量泵供油可使空载时获得快速，效率高，功率利用合理。正转时，负载增加，泵的流量会 自动减小，且无溢流损失；用节流阀可以对速度实现控制；回油路上串联了调定压力为1.5 MPa的顺序阀，可起到背压作用。

(6)调压回路中，系统的最高压力由并联在马达的溢流阀调定，防止系统过载。

(7)在平衡回路中，采用单向顺序阀作平衡阀，防止在放缆时，因转速过快而脱缆，且工作稳定、可靠。

(8)整个系统的换向阀采用闭式回路、手动换向，运行可靠。