万中间轴承箱加工工艺

7.4　60万中间轴承箱加工工艺

60万中间轴承箱在汽轮机中主要起支撑转子、外缸作用，也起汽缸在膨胀过程中的导向作用，所以轴承箱加工的重点和难点就是轴承的加工和键槽的加工，主要是控制本身的加工尺寸和形位公差。

7.4.1　60万中间轴承箱加工工艺分析

1．60万中间轴承箱加工工艺特点

60万中间轴承箱在汽轮机中主要起支撑转子、外缸作用，也起汽缸在膨胀过程中的导向作用，所以轴承箱加工的重点和难点就是轴承的加工和键槽的加工，主要是控制本身的加工尺和形位公差（详图见附图2）。

加工过程有自身的加工特点，在合镗前，必须把组合的轴承压盖、箱盖与轴承箱一起合镗内圆轴承孔（如图7.10所示，详图见附图3）。

根据加工图纸要求，首先要确定加工基准，根据零件要求确定2号轴承中心为箱的轴向基准，水平中分面为纵向基准。

画出水平中分面余量线、2号轴承中心线，在前后端面画出整个轴承箱的中心（如图7.11所示）。

2．设备的选择

为确保这些孔加工精度的实现，提高生产率，本例选择意大利PAMA公司生产的数控机床加工该件。机床配有SINUMERIK 840D数控系统，具有3坐标轴联动。机床是由方滑枕Z轴和主轴W组成轴向进给轴，纵向为X轴，上下移动为Y轴。机床配有直角铣头、万向角铣头、平旋盘附件。机床具有旋转工作台，可以在任意角度定位，工作台面积3 000mm×3 000mm；编程可用人机会话式，一次装夹可完成不同工位的钻、扩、铰、镗、铣、攻丝等工序。对于加工箱体这类多工位、工序密集的工件与普通机床相比，有其独特的优越性。

图7.10　合镗轴承孔工艺图

图7.11　中间轴承箱的画线基准

3．确定零件的定位基准和装夹方式

（1）定位基准的选择

选择零件上的底面作为精定位基准，在加工中一次性安装完成。除精基准以外的所有表面，由粗至精的全部加工，保证了该零件相互位置精度的全部项目。

（2）确定装夹方案

将工件面向下放在平面千斤顶上，在Y向定位面上夹紧，保证工件夹紧。

4．加工阶段的划分

为了使切削过程中切削力和加工变形不过于大，以及前次加工所产生的变形（误差）能在后续加工中完全切除，可把加工阶段分得细一些，全部配合孔均经过粗——半精——精三个加工阶段。

5．60万中间轴承箱普通机床加工工艺

（1）画线。

（2）粗铣底面及中分面键槽（2次翻身，使加工面正对主轴），留5mm余量。

（3）翻身，粗镗轴承挡，油封挡内孔及开挡。单边留5mm余量。

（4）画线：内容基本与第一步一致，粗加工后重新画线。

（5）半精铣底面，按画线铣准底面键槽，翻身后精铣中分面。

（6）以箱盖号画中分面螺孔，画底面通孔线。

（7）钻中分面连接孔，翻身后钻底面孔。

（8）合箱后合铰连接销孔。

（9）画线，前端键，各加工面线及侧面方框止口线。

（10）前轴承挡端面面对主轴，找正后镗准轴承挡内孔、开挡及止口。铣前端键，后端键，侧面止口

（11）画线，前后端面螺孔，以及其余各孔孔位线（上百个孔）。

（12）按画线加工各孔。因孔位不同，需翻身几次。

（13）铣准底平面。

7.4.2　60万中间轴承箱数控工艺

1．基准面数控加工工艺

（1）工件上旋转工作台、立放，大端向下，支撑三点，中分面面向主轴，按水平中分面线、2号支持轴承中心线、轴向中心线定位夹紧（如图7.10所示）。设置零点。

（2）粗铣，半精铣中分面，留0.5mm余量。

（3）点钻中分面上螺孔中心。

（4）铣准两侧挂脚平面，（低于中分面6mm）。

（5）精铣两侧挂脚平面上φ152槽子。

（6）铣准侧部键处距中分面214平面。

（7）铣准水平中分面。

在箱体前端面、侧面铣四处基准作为后序的找正基准。

铣基准面在数控加工中是很常见的，并且是很重要的一道工序。在上面工序中，我们把画的轴承中心设了零点，并且按照这个零点钻了中分面两边对称的孔位以及铣准中分面及两侧挂角，这样在我们旋转工作台后，只需要利用数控机床测量出两个基准面在左右方向的坐标，那么中点坐标就可以得到了，而这个中心就作为加工底部键槽的中心，从而保证了中心的正确位置，避免了因基准误差产生的加工误差。

旋转工作台位置B180，中分面面向主轴，撤换压板，复查工件，以铣的基准设零点。

（1）半精铣底平面，留0.7mm精加工余量。

（2）半精铣底面键槽，单边留1mm余量。

（3）精铣准键槽，并加工准槽内通孔。

（4）点钻底平面通孔中心。

底部键槽是关键部位，主要是在槽宽方向起整个轴承箱定位作用的，在高度方向上要求不是很高，公差要求也不高，所以可以在底面还有余量的情况下减去余量将键槽加工到标准高度。

2．中分面连接孔与定位孔数控加工工艺

（1）工件上钻床，按点孔位置加工中分面螺孔。

钻攻中分面上与箱盖把合的16-M48-6H螺孔。

钻攻中分面上与轴承压盖把合的4-M48-6H螺孔。

钻攻中分面上与左右窗口上的28-M12-6H螺孔。

（2）钳工将箱体和压盖合在一起，把紧螺栓。

合铰压盖与箱体的2-φ20锥销孔。

（3）钳工将箱体和箱盖合在一起，把紧螺栓。

（4）合铰箱盖与箱体的2-φ40锥销孔。

销孔在任何由上下半组成的工件中都是非常重要的，它起着上下半的定位作用。这样在所有加工完以后，上下半拆卸后组装都可以很严格的吻合，所以上下半合好以后再一起将上下半销孔铰好。在该状态下合镗上下半端面以后，销孔中心到端面距离就固定了，并且以后不论怎么拆卸，在合箱的时候有销孔的定位，上下半端面就不会有错位现象出现了。

3．轴承孔数控加工工艺

工件置于旋转工作台上，底面向下，前轴承挡侧朝向主轴，按底侧光出的基准找左右，允差0.02mm，按中分面找平，钳工配合，临床把紧轴承压盖及轴承箱盖。复查底面键槽的与机床的X轴垂直。

轴承孔加工时以2号轴承中心线设置Z方向零点，以水平中分面上的轴承挡中心为X向零点，水平中分面为Y向零点，设于机床的G54零点中。为了提高机床的效率，先必须对轴承箱各圆和端面进行半精加工，使用φ550三面刃铣刀，走圆弧插补进行加工，单半留2mm余量。

用平旋盘加工：（如图7.12所示，详见附图4）

① 镗准2号轴承φ860孔。

② 镗准推力轴承φ1254孔。

③ 镗准2号轴承孔两侧φ 890止口。

④ 镗准前油封φ952孔。

⑤ 镗准前油封φ1112孔止口。

图7.12　合镗轴承孔加工图

⑥ 镗准推力轴承孔178宽槽子。（槽子宽度有很严格的要求，公差允许在0.035mm以内，因为槽子内要放置推力轴承，放进去以后不允许随意产生位移，所以槽子宽度严格控制，数控机床的精度可以很好地保证）。

⑦ 镗准前油封孔45°倒角。

工作台旋转180°，以加工好的2号轴承中心和端面进行找正，校正工作台的旋转精度。

⑧ 镗准推力轴承φ1093的孔。

⑨ 镗准后汽封φ970孔。

⑩ 镗准后油封孔φ1130止口。

用主轴加工：

① 点钻箱盖及箱体前端止口面上共18-M20-6H螺孔孔位。

② 钻18-M20-6H螺孔底孔。

③ 螺孔孔口倒角3X45°。

④ 对18-M20-6H螺孔攻丝。

⑤ 铣准前端键前端面。

⑥ 铣准前端键上平面。

⑦ 铣准前端键两侧面。

⑧ 铣准前端键两侧凹槽。

D向侧面朝主轴加工：

钳工配合拆开箱盖及轴承压盖，工作台旋转90°，D向侧面朝主轴（详见附图4），设零点于机床的G56零点中。

① 铣准箱体侧面矩形方窗口止口（详见附图4的D向视图）。

② 点钻矩形方窗口内8-M12-6H螺孔孔位（详见附图4的D向视图）。

③ 点钻前端凹形键槽侧面3-M12-6H螺孔孔位（详见附图4的I局部视图）。

B向侧面朝主轴加工：

工作台旋转180°，B向侧面朝主轴（详见附图2），设零点于机床的G57零点中。

① 铣准箱体侧面矩形方窗口止口（详见附图4的B向视图）。

② 点钻矩形方窗口内10-M12-6H螺孔孔位（详见附图4的B向视图）。

③ 点钻前端凹形键槽侧面3-M12-6H螺孔孔位（详见附图4）。

用直角铣头加工：

① 点钻后端中分面2-M10-6H螺孔孔位（详见附图2）。

② 铣准中分面2号轴承孔缺口F-F（详见附图2）。

③ 铣准中分面推力轴承孔缺口J-J（详见附图2）。

④ 铣准前端凹形键槽侧面上部止口（详见附图4）。

⑤ 铣准前端凹形键槽上端面。（详见附图4 ）

⑥ 铣准前端凹形键槽。（详见附图4 ）

⑦ 点钻前端键上平面M24-6H螺孔孔位。

⑧ 点钻前端挂脚面上2-2 1/4-8UN螺孔孔位。

镗孔加工后的钻削加工：

中分面朝上，找平0.30/1000。

① 钻中分面矩形窗口面上28-M12-6H螺孔底孔。

② 钻中分面后端2-M10-6H螺孔底孔。

③ 钻、攻前端键上平面M24-6H螺孔。

④ 钻镗准2-2 1/4-8UN螺孔底孔。

⑤ 扩2-2 1/4-8UN螺孔孔口沉孔φ64。

⑥ 攻2-2 1/4-8UN螺纹孔。

7.4.3　普通机床加工与数控加工比较

通过以上工艺的对比，我们可以看出：由原先的工艺加工该工件，由于机床无法判断各加工点的正确位置，所以几乎每一个加工点，都需要根据画线来具体加工，各个加工部位相对比较独立，这样加工相互之间的形位公差难以保证。

采用数控机床加工后，仅仅需要一次画线工序，将几个主要的加工基准面加工准确后，其余个加工点均可以用数控程序按照加工尺寸自动加工，并且数控机床的精确度非常高，一般能到0.01mm。相对于画线来说，是相当高的，完全可以满足绝工件的加工要求，并且在测量上，利用数控机床以及一些工具比如千分表就可以很准确地测量出需要的尺寸，比起普通机床的测量方便精密得多，测出来的数据也是相当准确，人力、物质资源消耗少。

对比两种工艺，我们可以看出，普通机床在加工中，需要较多次的翻身找正，每一次翻身后重新找正，都不可能到以前的位置状态。所以这样由于基准误差累计后，使得加工的精度大大降低，加上普通机床的找正精度也相对较差，与数控机床的相比，大大降低了产品质量。而只要给数控机床少量的加工基准面，数控机床都可以找出其他加工点在工件上的准确位置，利用不同的机床附件，可以在不动工件的情况下，精确加工好几个相互垂直的面上的加工点，这样就减少了由于重新找正带来的误差，提高了加工精度。例如原工序中的第3、6、7、10、12、13工序，在数控机床上，可以一次性加工到位，这样由于重新找正的误差就不存在了，同时因为工序的减少，加工周期也大大减少，因为每一次的翻身，都涉及吊车起吊、找正工件、装卡工件等几个步骤，使加工周期更加延长。

总的来说，数控机床加工比起普通机床来说，具有加工周期短、加工精度高的优点，对于相同的复杂零件，只需编一次程序，以后所有的工件都可以很方便快速地加工，相应的工厂经济效益也好。

7.4.4　60万中间轴承箱轴承孔数控加工程序

1．φ952端面对刀程序

上φ550槽铣刀，在φ952端面对刀，粗加工φ890圆和端面，单边留量2mm。S100 F400

（1）φ952前端面对刀程序代码：

M06 T1 D1

G00 G54 B0

X0 Y0

Z100 V0 W0

M3 S100 F400 M40

Z=−200+180/2+2

R10=890 R11=350 R12=400 R13=400

L33

G0 Z100

M30

（2）φ952后端面对刀程序代码：

M06 T1 D1

G00 G54 B0

X0 Y0

Z100 V0 W0

M3 S100 F400 M40

Z=−200−180/2−2

R10=890 R11=350 R12=400 R13=400

L33

G0 Z100

M30

2．粗加工φ890圆和端面

上φ630平旋盘，校核零点，上短弯头刀架，粗加工φ860轴承孔，用45°焊接左偏车刀，每刀上4mm，S60 F20，留精加工余量单边1mm，φ952端面对刀Z向，φ952圆向设U2零点，程序代码为：程序L140（4）

GEOAX（1，U2）

DIAMON

G00 G54 B0

XC=0 Y0

X=858

Z-100 V0

M3 S60 F20 M40

G01 Z-300

G00 Z100

M30

3．精加工φ860轴承孔

用45度机夹左偏车刀，第一刀上1.5mm，S60 F10，测量，第二刀上准，Ф952端面对刀Z向，φ952圆向设U2零点，程序代码为：

GEOAX（1，U2）

DIAMON

G00 G54 B0

XC=0 Y0

X=860

Z-100 V0

M3 S60 F10 M40

G01 Z-300

G00 Z100

M30

4．精加工φ890一侧内圆程序代码

GEOAX（1，U2）

DIAMON

G00 G54 B0

XC=0 Y0

X=890

Z-80 V0

M3 S60 F10 M40

G01 Z-108

G00 Z100

M30

5．精加工φ890一侧端面程序代码

GEOAX（1，U2）

DIAMON

G00 G54 B0

XC=0 Y0

X=858

Z-110 V0

M3 S60 F10 M40

G01 X890

G00 Z100

M30

6．精加工φ890另一侧内程序代码

换45度机夹右偏车刀，φ952端面对刀Z向，φ952圆向设U2零点，程序代码为：

GEOAX（1，U2）

DIAMON

G00 G54 B0

XC=0 Y0

X=858

Z-350 V0

X890

M3 S60 F10 M40

G01 Z-292

G00 X858

G00 Z100

M30

7．精加工φ890另一侧端面程序代码

GEOAX（1，U2）

DIAMON

G00 G54 B0

XC=0 Y0

X=858

Z-290 V0

M3 S60 F10 M40

G01 X890

G00 X858

G00 Z100

M30