超长直线导轨的加工工艺探索

刘云民

（济南机械研究所,济南 250100）

超长直线导轨的加工，一直以来都是机械加工工艺中的一个难点。一般情况下，当导轨的长度超过3m的时候，从一般的机械加工工艺的角度上看，就已经属于有难度的操作加工了。

我所在的机械研究所的加工车间，曾经接到过一批床身为整体铸造结构、一段式、长度超过10m的工件，是高速龙门铣床的床身。这批工件的导轨直线度要求很高。

为了达到用户的技术需求，我们对这批工件采取加工工艺的攻关行动。

以往，像这样长度的导轨，一般情况下为了保证加工的容易进行，都是采取分段式的结构，有分成2段式的，也有分成3段式的。分段式的超长导轨，虽然加工起来比较容易，但装配起来就比较难了。

传统的超长导轨在分段式加工中的加工工艺，为了保证产品的精度，不外是采取磨削和手工刮研等方法。手工刮研自然是保持产品精度的好方法，这种方法具有的特点是：切削量小，切削力也小，由切削产生的热量更小，这就可以在很大程度上减小因为加工切削和装夹所带来的工件的变形。而且，手工刮研后还能在工件上留下一层非常漂亮的花纹，这层花纹既可以使工件的表面增加美观度，又可以在工件的表面上存储机油，这样，导轨在使用的过程中可以保持润滑减少摩擦，还可以在很大程度上提高产品的使用寿命。

但是，手工刮研的方法工作效率极低，而且，对加工工人的技术水平也有一定的要求，工作人员的劳动强度也很大。

此次，因为所接到的订单就是这种超长的机身加导轨一体式的工件结构，以往的任何分段式加工的工艺手法已经完全不能适合于我们的工件要求。为了更好地完成这次订单，我们做了以下这些工作：

1 优化加工工艺的流程

（1）在加工前，对工件的工序进行了科学合理的安排。根据工件自身的结构特点，我们对工件增加了热时效和人工时效的工序。在粗加工切削掉工件的大部分加工量之后，我们对工件进行了第一次热时效：以50～100℃/h的速度加热至500-650℃ ，保温3-5小时之后，以20- 50℃ /h的速度冷却至200℃ 后空冷。

（2）粗加工和半精加工完成后，为了消除加工应力，再对零件进行人工时效处理: 以低于100℃/h的速度加热至500-600℃ ， 保温4-6小时后，再以20-30℃ /h的速度冷却至200℃ 后空冷。

（3）增加加工工序，以降低每道加工工序间的切削余量，最大限度地减少因为切削力给工件带来的变形影响。

2 做好加工机床自身精度的调整

（1）由于导轨面越长，导轨面的直线度和粗糙度受加工机床自身精度的影响就越大。为了减少这种影响度，在工件加工之前，一定要对机床自身的精度进行调整，在对机床各坐标轴的反向偏差进行测定和补偿的同时，还要对机床自身的定位精度进行检测和补偿。而对这两个要素进行检测的时候，更加需要注意的是要多运行几次，因为在不同的运行速度下，所检测出来的结果也是有着很大的差别的。

（2）选择耐用度高的刀具。通过切削对比试验，先后选用多个厂家、多种结构精铣刀具进行切削对比试验，最后使用伊斯卡的精铣刀具加工导轨面精度及表面粗糙度完全达图纸要求。我们共选用了瓦尔特、株洲硬质合金、伊斯卡三种刀具，在转速同为500n/s、进给量同为1000mm/s、背吃刀量同为0.02mm-0.03mm的情况下，这几种刀具的耐用度分别为一般、不好、很好。

（3）优化切削参数。在刀具切削试验的基础上，我们对机床的转速、进给量和背吃刀量都进行了相应的试验调整，得到了最优化的加工数据，以保证加工工件的技术指标。

3 导轨立面对导轨面垂直度保证

为了达到导轨立面对导轨面的垂直度的要求，我们采用了预先铣削工件空位的工艺方法，这样可以减少切削抗力对刀具的影响，从而保证了导轨立面对导轨面的垂直。

4 结语

该产品采用一段式床身，减少加工时分段多次上活、卸活、对刀、装刀、检测等的时间，同时由于加工精度好，其装配调试程序也相应简单，极大地缩短了加工、调试的周期。

一般床身导轨的加工精度为0.025-0.03/7500-8000，在我们的工艺攻关下，该零件的加工精度达到了0.025-0.03/10060，水平方向达到每米直线度0.004。完全满足了我们的客户对订单的技术要求。

[1]刘云旭.金属热处理原理[M].机械工业出版社,1980.

[2]热处理手册编委会.热处理手册[M].机械工业出版社,2002.

[3]乐兑谦.金属切削刀具[M].机械工业出版社,2011.