Image
Image
Image
Image

大型數(shù)控龍門銑實(shí)現(xiàn)船用軸系聯(lián)接孔的高精合鏜加工


編輯:2021-05-21 11:43:37

           鄒子俊 趙延君
        大連船用柴油機(jī)有限公司

摘要:大型船舶中主機(jī)與螺旋槳之間通過艉軸和中間軸進(jìn)行連接,而艉軸和中間軸是通過相互配合的法蘭上錐形液壓螺栓連接的,為保證主機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn),兩軸的連接法蘭孔加工精度要求較高,主要體現(xiàn)在相互配合的連接法蘭孔的同軸度上,因此加工時(shí)必須將兩軸連接后進(jìn)行合鏜,常規(guī)加工方法是使用專用設(shè)備進(jìn)行加工效率低,成本較高,為此我們選用高精度數(shù)控龍門銑床進(jìn)行軸連接法蘭的合鏜加工,保證加工質(zhì)量和精度要求。
關(guān)鍵詞:軸系合鏜;定位精度;安裝胎;同軸度

1、合鏜孔方案確定
       船舶軸系是船舶功力裝置的基本組成部份,在推進(jìn)裝置中,從發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出法蘭到推進(jìn)器之間傳動(dòng)軸為主的一整套設(shè)備稱為軸系?;窘M成為傳動(dòng)軸,包括推力軸、中間軸和艉軸,而推力軸承大型的低速柴油機(jī)設(shè)在柴油機(jī)機(jī)座推力擋內(nèi)(曲軸),其聯(lián)接中間軸,中間軸聯(lián)接艉軸,艉軸聯(lián)接螺旋槳,曲軸在柴油機(jī)機(jī)座內(nèi)旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)中間軸旋轉(zhuǎn),中間軸帶動(dòng)艉軸,艉軸眹接螺旋槳,通過螺旋槳推動(dòng)海水產(chǎn)生功為推進(jìn)船舶前進(jìn)和后退。
       通過了解,之前中間軸和艉軸聯(lián)接孔合鏜在船廠需用大型裝配機(jī)來合鏜完成,加工周期較長,為8天左右, 在我司接到中遠(yuǎn)川崎船廠6G70主機(jī)軸系加工任務(wù)中,包含軸系中中間軸和尾軸連接孔的合鏜加工,為保證加工質(zhì)量,提高加工效率和節(jié)約成本我們制定如下加工方案:首先,在大型數(shù)控車床精加工軸系外圓和端面成品,其次,利用數(shù)控鏜床銑車床加工不到的端面成,鉆鏜聯(lián)接孔半精成品,孔直經(jīng)為79.5mm,孔徑按成品φ85單邊留2.5mm~2.75mm兩軸聯(lián)接加工余量。最后,到大型S20數(shù)控龍門銑床合鏜兩軸聯(lián)接孔成品,在鏜兩軸連接孔時(shí)主要是如何保證中間軸與尾軸聯(lián)孔的同心度和孔徑尺寸誤差。
2、連軸孔合鏜的精度要求
       在中間軸和艉軸連接后,合鏜后孔的尺寸要求范圍較大為φ85(0-+0.5),但是每一組連接孔的大小和同軸度要求為φ0.01,由于連接的所有孔在數(shù)據(jù)銑床上無法一個(gè)工位完成,所以在加工完一部分孔后,工件需旋轉(zhuǎn)角度加工剩余的孔,由于工件較大,在旋轉(zhuǎn)過程中必須要保證已加工成品孔的同心度,孔內(nèi)壁不能產(chǎn)生錯(cuò)牙。
       為保證兩軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的同心,加工時(shí)心須打表檢測兩軸已成品外圓面以保證軸心的直線度,同時(shí)為保證在現(xiàn)場加工完后,到船上兩軸方便裝配,加工時(shí)保證兩連接法蘭面間隙為0.03mm塞尺不入,外圓錯(cuò)牙小于0.02mm,且象限對應(yīng)側(cè)外圓臺(tái)階落差量相同。
3、胎具的沒計(jì)與軸系調(diào)整擺放
      龍門銑床合鏜聯(lián)接孔成品前,根據(jù)兩軸合鏜要求,在合鏜過程要調(diào)整兩軸的軸心和加工過程中需要旋轉(zhuǎn)工位,且根據(jù)中間軸與尾軸軸經(jīng)尺寸和軸端面外圓直徑尺寸差值,分別設(shè)計(jì)了一對可調(diào)整胎具和一對不可調(diào)整胎具。
  
            57923                  185456

                            圖 1不可調(diào)胎具                                                         圖 2可調(diào)胎具


       由于兩軸連接前在機(jī)床吊運(yùn)過程中較耗費(fèi)人力和物力,因此在加工前設(shè)計(jì)好工件的放置方位和等高墊的擺放位置,主要考慮有以下兩個(gè)方面,首先是確定墊的放置的軸向位置,要方便工件的加工的找正,此時(shí)考慮機(jī)床加工用銑頭和刀具的長度。其次是確定墊放置的高度,此過程比較關(guān)鍵,由于設(shè)計(jì)的可調(diào)胎具調(diào)節(jié)量較小,且考慮放置墊的平穩(wěn)性,在設(shè)計(jì)中考慮采用500mm等高墊放倒的350mm高度,最為平穩(wěn)和方便操作,因此確定等高墊高度以后再根據(jù)軸的直徑確定胎具的跨距來保證軸的中心。最后,為了方便調(diào)整和保證軸的穩(wěn)定性,我們在每個(gè)軸上都放置一個(gè)可調(diào)胎具和不可調(diào)調(diào)胎具,具體軸的放置方位如圖3所示,在實(shí)際擺放中也取得了較好的效果,且施工如下:

                      46636                                                                                                       圖 3 軸系擺放位置圖
       
       軸系上機(jī)床前,機(jī)床操作者先通過卷尺測量不可調(diào)整胎具兩銅柱內(nèi)側(cè)尺寸為498mm,再通過打百分表測量機(jī)床床面到不可調(diào)胎具銅柱上面最高點(diǎn)尺寸為610mm,保證兩銅柱上表面等高后,通過壓桿固定好不可調(diào)胎具。
       用卷尺測量可配胎具到不可調(diào)胎具長度尺寸,保證軸可有效的固定在胎具上,同理操作者根據(jù)尾軸軸徑值把可調(diào)胎具上兩銅柱調(diào)整為310mm,并通過打表測量床面到胎具銅柱上表面尺寸為669mm,并保證兩銅柱面等高,通過打表測量不可調(diào)整胎具銅柱內(nèi)側(cè)表面到可調(diào)整胎具內(nèi)側(cè)表面尺寸,保證兩內(nèi)側(cè)表面等高尺寸相同來確定不可調(diào)胎具與可調(diào)胎具的直線正,并通過壓桿固定可調(diào)胎具。通過這種找胎具正的方法,使得尾軸落到胎具上直線知水平正不超過0.3mm,盡量減輕機(jī)床操作者工件找正輔助時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度,用同樣胎具找正方法來固定中間軸下方可調(diào)和不可調(diào)胎具。
             
               334753                                                                                                                           圖 4 軸系裝夾
 
4、軸系找正
4.1艉軸找正
       軸系加工時(shí),機(jī)床操作者先把艉軸落到胎具上,通過百分表測量艉軸端面上下垂直度和左右直線度,確定艉軸的垂直度和水平正,并通過可調(diào)胎具的三個(gè)螺栓調(diào)整艉軸的垂直正,通過可調(diào)胎具兩側(cè)面螺栓來調(diào)整尾軸約直線正,精調(diào)到百分表測量上下面差值與左右面差值均不超過0.01mm,通過前后兩端軸徑上方支撐壓桿固定尾軸。
4.2中間軸找正
       通過吊車吊裝中間軸落胎具上,中間軸與尾軸聯(lián)接端面跟離尾軸聯(lián)接端面相差10mm,機(jī)床操作者在中間軸與曲軸聯(lián)接端面聯(lián)接孔穿一根支撐棒,通過機(jī)械千斤頂來調(diào)整中間軸與尾軸聯(lián)接端面孔位置,并用千斤頂支撐在中間軸與曲軸端面,從而調(diào)整中間軸與尾軸聯(lián)接端面的距離,達(dá)到兩聯(lián)接端面上下左右通過塞尺測量在0.2mm后,用4根79螺栓聯(lián)接兩軸,聯(lián)接后兩軸端面縫隙塞尺0.03mm不入。
4.3法蘭外圓和軸心找正
       機(jī)床操作者通過百分表測量中間軸軸徑側(cè)面到尾軸軸徑側(cè)面值來確定兩軸直線正,并通過可調(diào)整胎具的側(cè)面兩螺栓來調(diào)整兩軸直線度,用百分表測量兩軸軸徑上表面值來確定兩軸水平正,并通過可調(diào)胎具上三個(gè)螺栓來調(diào)整,保證兩軸直線和水平控制在0.1mm以內(nèi)。最后通過百分表測量兩軸聯(lián)接端面兩側(cè)面和上面打表控制在0.01mm以內(nèi),從而確定兩軸聯(lián)接后的直線與水平正,再進(jìn)行聯(lián)接孔合鏜加工。

                  

                     


                                                    圖 5 連接法蘭外圓和軸心找正
 
5、加工刀具與切削用量選擇
5.1加工用銑頭和刀具選擇
       在對中間軸與尾軸端面聯(lián)接孔合鏜時(shí),選擇使用加工機(jī)架導(dǎo)滑板和側(cè)邊的彎脖附件銑頭#38,因?yàn)樵摳郊婎^刀具中心到機(jī)床主軸中心位置為250mm,并且有#38.1和#38.2兩個(gè)加工位置面,附件銑頭只需旋轉(zhuǎn)180度就可以盡可能的完成多個(gè)孔合鏜成品,因此我們選用#38附件銑頭來完成孔合鏜加工。
                 232569                
                                                     圖 6 加工用銑頭和刀具
5.2刀片和切削用量選擇
       因?yàn)樵?2個(gè)聯(lián)接孔,合鏜孔深為250mm,所以選擇BG鏜刀桿有校長度為280mm,因?yàn)榈稐U接桿過長,在合鏜孔時(shí)極容產(chǎn)生蹦刀現(xiàn)象,刀片損耗和孔光潔度不可控,對比BG單刃成品鏜刀片和R0.4與R0.8雙刃半精加工刀片的試切,通過調(diào)整轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量與刀具每轉(zhuǎn)吃刀量,最后確定選擇R0.8半精加工金屬陶瓷刀片,該刀片韌性好,耐磨耐沖擊,在孔合鏜加工過程中不易磨損,可保證孔徑尺寸大小和孔光潔度,吃刀半徑為1.2mm,轉(zhuǎn)速控制在140~180轉(zhuǎn)之間,這樣才能壓住刀,有挍防止孔合鏜時(shí)產(chǎn)生蹦刀現(xiàn)象,并合鏜時(shí)鋪助使用冷卻液鏜孔,經(jīng)多次試切削,孔的光潔度達(dá)到圖紙要求,孔徑前后尺寸誤差值為0.01mm以內(nèi),孔同心度為零。
6、連接孔合鏜加工
6.1第一工位連接孔合鏜
       合鏜孔前,兩軸法蘭面通過四根直徑為79螺栓聯(lián)接,再次確定兩軸聯(lián)接后的水平和直線正后,通過附件銑頭和精密量具量塊在兩軸聯(lián)接端面?zhèn)缺砻婧蜕媳砻娲_定聯(lián)接軸的中心,在通過探頭找一個(gè)孔分中確定該聯(lián)接軸的起始孔角度,先加工兩個(gè)假成品細(xì)孔,孔徑尺寸為80工藝孔,兩孔角度為180度,通過車床車磨兩細(xì)孔螺栓,螺栓外圓直徑尺寸小于工藝細(xì)孔直徑尺子0.01mm,先通過兩工藝螺栓固定工藝孔,這樣可以有校保證兩軸在胎具上旋轉(zhuǎn)后,聯(lián)接孔不易錯(cuò)位,從而保證合鏜成品后孔的同心度。再分別利用#38附件銑頭兩個(gè)可利用加工位置面,旋轉(zhuǎn)銑頭180度盡可能多加工孔成品,留3~4孔待中間軸和尾軸在胎具旋轉(zhuǎn)近180度在加工成品。
6.2第二工位連接孔合鏜
       聯(lián)接軸孔在第一次加工8~9孔成品后,并且之前加工的緊配孔在不拆卸的條件下,通過吊車用吊帶穿過成品孔吊裝旋轉(zhuǎn)近180度后,再重新打表確定中間軸與尾軸直線、水平正后,再通過上述加工方法合鏜切削其余各孔成品,拆下緊配孔螺栓后,最后將緊配孔全鏜成品,等待船東床檢報(bào)驗(yàn)。

            81386                      

                                                                        圖 7 合鏜孔成品

7、合鏜孔成品后的報(bào)驗(yàn)和總結(jié)
      該工件加工成品后床檢報(bào)驗(yàn),船東通過檢驗(yàn)機(jī)床測量中間軸與尾軸直線和水平正,通過內(nèi)徑百分表測量孔徑前后誤差值,尺寸和形位公差精度都滿足了加工要求,在s20龍門銑床一次報(bào)驗(yàn)成品合格,加工周期為三天,生產(chǎn)效率提高一倍以上,大大提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本,并為我司今后在軸系類聯(lián)接孔合鏜極累到了寶貴的加工經(jīng)驗(yàn),我們正在研究探索曲軸與中間軸聯(lián)接孔能否在大型龍門銑床合鏜加工成品。

ADDRESS

地址:大連市沙河口區(qū)振工街28號(hào)
? ? ? ? (Z28時(shí)尚硅谷2號(hào)樓2303室)
郵編:116021
郵箱:dljxlhw@163.com

CONTACT US

會(huì)長 0411-83766520
秘書長 0411-83766521
綜合部 0411-83766525 0411-83766526(傳真)
信息部 0411-83766526 0411-83766526(傳真)
聯(lián)絡(luò)部 0411-83766523 0411-83766523(傳真)

CONTACT US

會(huì)長 0411-83766520
秘書長 0411-83766521
綜合部 0411-83766525 0411-83766526(傳真)
信息部 0411-83766526 0411-83766526(傳真)
聯(lián)絡(luò)部 0411-83766523 0411-83766523(傳真)?
地址:大連市沙河口區(qū)振工街28號(hào)
? ? ? ? (Z28時(shí)尚硅谷2號(hào)樓2303室)
郵編:116021
郵箱:dljxlhw@163.com