提高大平面零件加工精度的自由调平法

http://www.iianews.com 2007年02月12日

机械压力机是我公司的主导产品，压力机主要件横梁、滑块、工作台板大平面的加工精度直接决定着压力机的整机精度。我公司过去一直采用半精加工后垫纸法加工大平面。即在工件定位时，在各定位面(精加工)下面垫纸，直至各定位面下的纸用手抽不动为止，然后将其夹紧进行加工。由于机床精度的影响和工件解除夹紧状态后的弹性变形量的恢复，很难做到一次加工中各项精度达到合格。又由于需要多次装夹、垫纸，使质量和进度得不到保证。

1996年我公司试制一级精度压力机，以其横梁滑块、垫板的形状公差精度及尺寸公差精度的要求均大大提高，这样原有的加工方法根本不能适应。为了解决这一问题，我们借鉴了国外的先进加工经验，采用自由调平法解决大平面高精度的加工问题。

用B2031龙门刨床加工横梁，其主要尺寸和精度见附图，具体加工过程如下：

消除机床几何精度误差
1. 消除机床X方向几何精度误差 首先检测现有设备的精度，找出最佳工作区。将百分表装在刨床横梁的垂直刀架上，检查刨床横梁与工作台的平行度及工作台的运行精度，记录工作台各点数值并在工作台上做好标记，根据记录数据选择最佳工作区。
2. 消除机床Z向几何精度误差 根据加工件的高度，刨床横梁高度上升至工作状态，在刀架上按此高度装一加长表杆(可用简单材料)在最佳工作区校表，书面记录该区域拉表数据。
3. 建立定位面 以工作中的最高点为基准，在放置等高垫铁的同时，确定工作区内各点垫塞尺的值，并将相应数值的塞尺垫入等高垫铁下面，然后再次拉表，此时数据不得大于0.04mm，否则重新调整。
确定弹性变形量，消除工件弹性变形
加工件因为结构的关系，有的部位刚性好一些，有的部位刚性差一些，在相同夹紧力下夹紧部位弹性变形不同而对精度存在着影响，加工中要掌握和消除它。

横梁尺寸示意图

将工件放置在已经拉好表的4个等高垫铁上，4个等高垫铁成为工件装夹的4个支点，准备好压板等物品。在各支点用先压后松的办法预加载荷，这样不但可以消除接触面间的间隙，而且从一开始就有较大的实际接触面积，实际接触面积增加，使微观表面各局部区域的弹性变形减小，从而有效地提高接触刚度。用这种方法测出各点的弹性变形量，调整和补偿弹性变形，然后按最小弹性变形量作为统一数值测定各点的弹性变形值。
压表夹紧进行机械加工
根据各支点的弹性变形量，按最小的变形量(0.06mm)作为统一数值，对各支点进行压表夹紧，各支点的变形量均为统一数值，装备就绪后即可进行加工。
1996年我厂用自由调平法加工10台单动双点2500kN压力机横梁，全部一次加工合格。我厂将自由调平法运用到其它设备和工序中，也取得了良好的效果。10台零件的平面度保证在0.04～0.06mm，有6台零件的平行度在0.06mm以下，达到一级精度要求。
实践证明，自由调平法简便易行且具有推广价值。所需工装也很简单，只需要4件以上等高垫铁、塞尺、百分表即可。此方法可以对机床精度误差进行补偿，是加工修配高精度零件，保证质量的有效方法。