卧式加工中心斜立柱的加工技术

大连机床集团自动化装备研究所 （辽宁 116620） 马健明

大连机床集团工艺研究所 （辽宁 116620） 李长义

数控加工中心机床正在不断垄断机械加工行业，由十几年前国外引进到目前开发自制，由单机开发到批量生产，正以较快的速度步入市场。所以，研究和开发数控加工中心机床的关键零部件加工技术尤为重要。

斜立柱是数控卧式加工中心的重要零件，在机械加工零件中，凡是带有角度的加工件均称为疑难件。该件除了体积大外，关键是工件在装夹中的难度。在本文前，该件加工中，每次找正所用的时间和加工时间基本持平。所以，解决斜床体工件加工中的夹具尤为重要。

本文介绍的就是采用专用夹具，粗精加工能完全使用，降低了工件安装时间近20倍，保证了工件的完全定位，使工件在加工中定位牢固，特别是粗加工中可大胆上刀，同时降低了加工时间3～4倍。

本夹具特点是，设计了一种微调千斤顶，完全解决了工件的三点定一平面疑难问题；另外在微调千斤顶的两侧，采用了弹性钢球定位的辅助支撑，使工件定位牢固，保证了加工中大胆使用进刀量和走刀量。

本文采用先进的工艺方法，分别制作了先进的工艺装备，在工件的安装和调试中，分别采用了微调千斤顶和弹性钢球辅助支撑的先进技术，保证了工件从粗加工到精加工各工序的正常进行，大大提高了工件的工作效率，保证了零件的加工精度。

卧式加工中心MDH65、MDH80由于机床需要，采用的后立柱的几何形状是倾斜式，给工件安装和夹压带来了不少麻烦。如图1所示。

从图1可看出，卧式加工中心的斜立柱加工的关键环节是工件装夹。在解决关键环节中，必须解决工件安装调试难题，使工件牢固定位，在设计专用夹具中，必须具备以下特点：

图1

1.完全定位夹具

本夹具完全采用了三点定位法，即前端采用了两块固定且共面的定位垫，保持定位同一高度。后端只可采用一点定位，即采用千斤顶固定的方法，调整工件的定位高度。使工件在平面内完全定位，即消除了Z移动、X旋转、Y旋转三个自由度。另外，为使工件定位牢固，后端的千斤顶两侧需增加两个浮动支撑座，才能使工件在平面内稳定定位。

为解决工件完全定位，在夹具的四个定位座上，分别增加侧限位板和侧面调整螺栓，使工件牢固地安装在工作台面上，消除了X移动、Y移动和Z旋转的定位问题，就是解决了工件的完全定位问题，如图2所示。

图2

图3所示是该夹具左视图后端采用了一个微调千斤顶和浮动支撑。

图3

2.后端支撑分析

对于带有倾斜角度的加工件，通常采用千斤顶调整的方法，在没采用本夹具前，操作工人采用在工件的底斜面后端的平面上，左右端安装两个千斤顶，分别进行左右调整的方法，特别是在精加工时，由于留量很少，往往要反复进行调整，直到将工件调整到规定的高度。然后，用压板压紧，压紧力重了，经反复找好的精度随夹紧力增加，加工量又发生了变化，这样，又得重新找正，直到找到规定范围，操作复杂，时间长，是急于解决的问题。

针对工件在装夹中存在的问题，经过认真思考，设计了一套具有微调千斤顶和浮动支撑同时使用的专用夹具，完全解决了工件安装时存在的诸多弊病。

（1）微调千斤顶 千斤顶是各行各业经常采用的通用工具，而在机械加工中使用的千斤顶通常是在垂直方向采用三角螺纹，靠手动调整的方法，对这种工件，采用普通千斤顶显然是很落后的工艺。必须设计一种千斤顶，解决以下两个问题。一是微动调整，不能像通用千斤顶那样，调整三角螺纹的螺距直接反映在垂直方向的移动量；二是工件的重力应作用在平面上，而不能直接压在螺纹的齿形面上。这样，本夹具采用了平面移动转移到垂直调整，就是靠平面内的斜面移动法，轻微调整垂直方向的距离，如图4所示。

图4

从图4中看出，本夹具是用几块钢板组装一个方体，在方体内部，轴向安装一个正反扣的调整螺杆，在调整螺杆上配套正反扣螺母，为减轻螺母压力，在螺母前端安装一个左右面调整斜铁，同时，在夹具体上端，安装一块底面和调整斜铁配套的上下移动盖板，在盖板上安装一个升降千斤顶。为使计算方便，本正反扣丝杠采用3个M24的三角螺杆，而调整斜铁则采用1∶10斜面，这样，当丝杠旋转一圈，升降千斤顶在垂直方向仅仅移动0.1mm。

（2）辅助支撑 为使工件定位牢固，仅仅靠一个千斤顶受力是远远不够的，在工件的两侧应增加浮动支撑，而浮动支撑的力量不能大于千斤顶的承受力。根据以上分析，本夹具采用了弹簧顶钢球的方法，使工件后端依靠微调千斤顶完全受力，而微调千斤顶两侧靠八个钢球浮动支撑的新工艺定位方法，将工件牢固地定位在机床上，如图5所示。

图5

图6

本浮动夹具体使用的弹簧是2mm，其受力应大于146N，其弹出高度应控制在2mm左右，其钢球直径是20mm，每端各四个支撑点，恰当的支撑力将工件牢牢地安装在本夹具上。

使用了本夹具后，将原来需用2～3h找正安装工件的时间一下缩短到3～5min，大大缩短了工件装夹时间。它的特点是采用正反斜面微调顶杆，弹簧钢球的辅助定位，只要轻轻调整顶紧即可使用。

3.解决了装配工艺难题

本斜立柱是在卧式加工中心上使用，在上下移动的导轨面，有一个很重的主轴头不停地上下移动，所以，装配工艺要求该工件在安装前，底面和垂直导轨面应倾斜0.03～0.05mm，这样，只能靠装配工人手动刮研底面来达到工艺要求。有了微调千斤顶后，除解决了上平面的加工问题外，还解决了装配要求的底面和垂直导轨面内倾0.03～0.05mm的要求，替代了刮研底面的工序，大大提高了劳动生产率。

本夹具的使用，完全解决了工件从粗加工工件需牢固夹紧的难题，又减少了本工件在精加工中调整高度时的漫长工时，同时还解决了因机床整体安装时导轨面须后倾的刮研问题，实在是一个难得的先进夹具。