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           鄒子俊 趙延君
        大連船用柴油機有限公司

摘要：大型船舶中主機與螺旋槳之間通過艉軸和中間軸進行連接，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，為保證主機的平穩(wěn)運轉，兩軸的連接法蘭孔加工精度要求較高，主要體現在相互配合的連接法蘭孔的同軸度上，因此加工時必須將兩軸連接后進行合鏜，常規(guī)加工方法是使用專用設備進行加工效率低，成本較高，為此我們選用高精度數控龍門銑床進行軸連接法蘭的合鏜加工，保證加工質量和精度要求。
關鍵詞：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，在推進裝置中，從發(fā)動機的輸出法蘭到推進器之間傳動軸為主的一整套設備稱為軸系?；窘M成為傳動軸，包括推力軸、中間軸和艉軸，而推力軸承大型的低速柴油機設在柴油機機座推力擋內（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，曲軸在柴油機機座內旋轉，帶動中間軸旋轉，中間軸帶動艉軸，艉軸眹接螺旋槳，通過螺旋槳推動海水產生功為推進船舶前進和后退。
       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來合鏜完成，加工周期較長，為8天左右， 在我司接到中遠川崎船廠6G70主機軸系加工任務中，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，在大型數控車床精加工軸系外圓和端面成品，其次，利用數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數控龍門銑床合鏜兩軸聯(lián)接孔成品，在鏜兩軸連接孔時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據銑床上無法一個工位完成，所以在加工完一部分孔后，工件需旋轉角度加工剩余的孔，由于工件較大，在旋轉過程中必須要保證已加工成品孔的同心度，孔內壁不能產生錯牙。
       為保證兩軸旋轉時的同心，加工時心須打表檢測兩軸已成品外圓面以保證軸心的直線度，同時為保證在現場加工完后，到船上兩軸方便裝配，加工時保證兩連接法蘭面間隙為0.03mm塞尺不入，外圓錯牙小于0.02mm，且象限對應側外圓臺階落差量相同。
3、胎具的沒計與軸系調整擺放
      龍門銑床合鏜聯(lián)接孔成品前，根據兩軸合鏜要求，在合鏜過程要調整兩軸的軸心和加工過程中需要旋轉工位，且根據中間軸與尾軸軸經尺寸和軸端面外圓直徑尺寸差值，分別設計了一對可調整胎具和一對不可調整胎具。
  
                              

                            圖 1不可調胎具                                                         圖 2可調胎具


       由于兩軸連接前在機床吊運過程中較耗費人力和物力，因此在加工前設計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，此時考慮機床加工用銑頭和刀具的長度。其次是確定墊放置的高度，此過程比較關鍵，由于設計的可調胎具調節(jié)量較小，且考慮放置墊的平穩(wěn)性，在設計中考慮采用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，為了方便調整和保證軸的穩(wěn)定性，我們在每個軸上都放置一個可調胎具和不可調調胎具，具體軸的放置方位如圖3所示，在實際擺放中也取得了較好的效果，且施工如下：

                                                                                                                             圖 3 軸系擺放位置圖
       
       軸系上機床前，機床操作者先通過卷尺測量不可調整胎具兩銅柱內側尺寸為498mm，再通過打百分表測量機床床面到不可調胎具銅柱上面最高點尺寸為610mm，保證兩銅柱上表面等高后，通過壓桿固定好不可調胎具。
       用卷尺測量可配胎具到不可調胎具長度尺寸，保證軸可有效的固定在胎具上，同理操作者根據尾軸軸徑值把可調胎具上兩銅柱調整為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整胎具銅柱內側表面到可調整胎具內側表面尺寸，保證兩內側表面等高尺寸相同來確定不可調胎具與可調胎具的直線正，并通過壓桿固定可調胎具。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，盡量減輕機床操作者工件找正輔助時間和勞動強度，用同樣胎具找正方法來固定中間軸下方可調和不可調胎具。
             
                                                                                                                                          圖 4 軸系裝夾
 
4、軸系找正
4.1艉軸找正
       軸系加工時，機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，并通過可調胎具的三個螺栓調整艉軸的垂直正，通過可調胎具兩側面螺栓來調整尾軸約直線正，精調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，通過機械千斤頂來調整中間軸與尾軸聯(lián)接端面孔位置，并用千斤頂支撐在中間軸與曲軸端面，從而調整中間軸與尾軸聯(lián)接端面的距離，達到兩聯(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
       機床操作者通過百分表測量中間軸軸徑側面到尾軸軸徑側面值來確定兩軸直線正，并通過可調整胎具的側面兩螺栓來調整兩軸直線度，用百分表測量兩軸軸徑上表面值來確定兩軸水平正，并通過可調胎具上三個螺栓來調整，保證兩軸直線和水平控制在0.1mm以內。最后通過百分表測量兩軸聯(lián)接端面兩側面和上面打表控制在0.01mm以內，從而確定兩軸聯(lián)接后的直線與水平正，再進行聯(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，選擇使用加工機架導滑板和側邊的彎脖附件銑頭#38，因為該附件銑頭刀具中心到機床主軸中心位置為250mm，并且有#38.1和#38.2兩個加工位置面，附件銑頭只需旋轉180度就可以盡可能的完成多個孔合鏜成品，因此我們選用#38附件銑頭來完成孔合鏜加工。
                                 
                                                     圖 6 加工用銑頭和刀具
5.2刀片和切削用量選擇
       因為該12個聯(lián)接孔，合鏜孔深為250mm，所以選擇BG鏜刀桿有校長度為280mm，因為刀桿接桿過長，在合鏜孔時極容產生蹦刀現象，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，通過調整轉速和進給量與刀具每轉吃刀量，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，轉速控制在140～180轉之間，這樣才能壓住刀，有挍防止孔合鏜時產生蹦刀現象，并合鏜時鋪助使用冷卻液鏜孔，經多次試切削，孔的光潔度達到圖紙要求，孔徑前后尺寸誤差值為0.01mm以內，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，在通過探頭找一個孔分中確定該聯(lián)接軸的起始孔角度，先加工兩個假成品細孔，孔徑尺寸為80工藝孔，兩孔角度為180度，通過車床車磨兩細孔螺栓，螺栓外圓直徑尺寸小于工藝細孔直徑尺子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后，聯(lián)接孔不易錯位，從而保證合鏜成品后孔的同心度。再分別利用#38附件銑頭兩個可利用加工位置面，旋轉銑頭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，等待船東床檢報驗。

                                  

                                                                        圖 7 合鏜孔成品

7、合鏜孔成品后的報驗和總結
      該工件加工成品后床檢報驗，船東通過檢驗機床測量中間軸與尾軸直線和水平正，通過內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龍門銑床一次報驗成品合格，加工周期為三天，生產效率提高一倍以上，大大提高生產效率，降低生產成本，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驗，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。