重型数控车床主轴加工及解决措施

陈晓伟

（甘肃天水星火机床有限责任公司，甘肃 天水741020）

CCK61500×110×200S重型数控车床最大回转直径为5 000mm，工件最大加工长度为11 000mm。两顶尖之间工件的最大承载重量为200吨。主轴是该机床的核心部件，对回转精度、形状公差、形位公差及表面粗糙度要求都很高。其最大直径达到1 000mm，长度达2 558mm，成品重量达到9 600kg，加工难度非常大。它的精度直接决定着整机的质量能否满足用户的需求。

1 现状分析和存在的问题

某分厂是公司的主要加工车间，有各种主轴加工的设备。该主轴半成品重达10.5吨，最大加工直径达到1 000mm，而其常用的CKW6140/3M数控车床和MK84100/5M轧辊磨床最大承载只有6吨，天车的起重量为5吨，设备能力达不到，所以自己无法加工。公司寻求外协加工，也都因为各种原因没有单位愿意接。为此，他们成立了一个由分厂领导、技术人员、操作者组成的攻关小组，对图纸进行了认真的分析研究，决定粗加工用我分厂的CW61200/6M车床进行加工，精加工没有磨床就改用装配现场刚刚装完的CKW61180/5M全功能数控车床，采用刚刚引进的以车代磨技术进行加工。

2 具体措施及步骤

2.1 在落地镗床上检查毛坯，打两端中心孔。

2.2 在径向和长度上各留10mm余量，进行粗车，并加工两个工艺基准面。

2.3 上中心架、找正工件。分别加工两端头φ90×1∶20×200、φ105×1∶20×100 工艺用孔。

2.4 转热处理进行时效处理。

2.5 调整装配现场的CKW61180/5M数控车床精度，垫好、垫实垫铁。粗车各外圆，两端面。修饰各工艺基准面及基准用孔。

2.6 二次半精车 φ530f7、φ650f7、φ675f7、φ710f7、φ800h5、φ880f7 各外圆， 半精车 φ730.333±0.02×1∶30、φ900.833±0.02×1∶12、φ600.417×1∶12 各圆锥面，贴合度达到 65%以上。

2.7 上V型铁，找正工件上母、侧母达0.015mm/500mm长，找正主轴中心，跑坐标钻、攻各螺纹孔及油孔至尺寸，达要求。 铣80P7×260×338.310-0.2键槽至尺寸，达要求。

2.8 对 φ400+0.0150×1∶4孔进行高频淬火。

2.9 对工件低温时效24小时，随炉自然冷却，消除应力。

2.10 车床上中心架，找正工件，修饰两端中心工艺用锥孔，保证贴合度达75%以上。

2.11 选用瑞士URMA车刀及TNMG160404-FF.UMF10刀片，采用引进的以车代磨新技术，对各外圆、端面以及2-1∶12轴承锥面、1∶30齿轮用面，用轴承内环、齿轮内锥孔配研各锥面，贴合度达75%以上。

2.12 按照螺母配车M800×4、M700×4螺纹，保证配合尺寸，锁紧螺母，精车端面达要求。

2.13 上中心架、找正工件上母、侧母达0.015mm/500mm长以内，前、后A、B基准及后端面在0.01mm内，半精车、精车，以车代磨精加工1∶30圆锥面，与卡盘内锥孔配研贴合度达75%以上，精车端面至尺寸，达要求。

2.14 精车φ400×1∶4锥孔至尺寸、达要求。用塞规配研贴合度达75%以上，大端接触。精车端面至尺寸、达要求，保证间隙在0.08-0.10mm。（15）检查各部，并做好记录。

3 加工中的技术难点

3.1 A、B2个1∶12圆锥面及1∶30齿轮用锥面的加工。由于主轴尺寸较大，制作专用的工装检具，一是设计制作时间长，二是成本巨大，三是精度高、难度大。为此我们采用按照轴承内环，齿轮面内锥孔进行配作，这样可以节约工装设计、制造成本，缩短制造工期。因此在加工时，首先要多次调整2-1∶12及1∶15锥面的锥度，然后卸下主轴加工，将轴承或齿轮安装到该面上检查贴合度是否达到要求，两端用0.02mm塞尺检查不入。

3.2 掉头加工大端时，首先要安装好中心架，选好支撑部位，找正工件上母、侧母线并保证圆转和端面跳动达0.01mm以内。其次由于工件大端在前部，主轴2/3以上的重量压在中心架上，工件转动时摩擦力特别大，加工时不仅切削热大、还会产生摩擦热，导致工件发热（内应力改变）而变形。另外中心架支撑面触头会产生磨损，会造成已加工面与正在加工的面不同心。所以要求工件进行充分的润滑和冷却。降低热量，减小磨损和变形，加工中必须密切监视，观察基准的变化情况（用百分表检查）。发现异常，及时停车进行零件调整、找正。保证工件达技术要求。卡盘与主轴结合用1∶30面，必须按照卡盘锥孔进行多次配做加工，将卡盘后端面向上放平，将主轴立起。大端向下放入卡盘锥孔中，检查贴合度，按照检查的情况。调整刀架锥度，再次车削锥度后检验，直到达到技术要求。由于我们用的机床是产品，未安装冷却剂回收系统。我们自行解决了冷却润滑的问题，并且没有使装配现场环境受到污染。（3）前端面φ400×1∶4锥孔，由于硬度高而工件大，转速上不去，线速度达不到要求，表面粗糙度难以达到要求。经过多次调整，改变刀具及切削用量，最终才达到了技术要求。

经过不断地努力，终于在设备能力不具备的情况下，利用公司现有的产品，创新思维方式，改进加工方法，加工出了出合格的主轴零件，保证了装配进度，确保按时交货，为公司创造了较好的经济效益和声誉。