一种自升式多功能服务平台浮动式齿轮箱的机加工方法与流程

本发明涉及海洋工程装备领域，尤其涉及一种自升式多功能服务平台浮动式齿轮箱的机加工方法。

背景技术：

自升式多功能服务平台主要用于近海油田服务，生活支持以及风电安装等。平台自下至上依次主要由桩靴、桩腿、主船体、升降塔、生活楼及直升机甲板等结构及组成。其中齿轮箱是位于升降塔之间，为整个平台升降提供动力的关键构件。

该自升式多功能服务平台具有4座升降塔，每座升降塔配有3套齿轮箱，每套齿轮箱内部安装有齿轮、电机和刹车装置等。齿轮箱负责抬升平台到达预定高度上以克服恶劣的海洋环境对平台的影响，所以齿轮箱具有较强的升降能力以承受整个平台结构、机电及舾装等重量。同时，齿轮箱又必须满足齿轮、电机和刹车等装置的安装要求。才能保证平台正常、平稳的工作。所以为了使齿轮箱能够达到使用要求，对于齿轮箱的机加工精度要求就非常高。

由于齿轮箱体积都比较大，使齿轮箱整体机加工几乎不可能，加之整体进行机加工的资源又严重受限（资源、成本），而且大体积又导致运输等其他因素受到限制，对制造厂带来严重制约，故迫切需要另外新的一种工艺来打破这种局限性。

该浮动式齿轮箱的机加工的主要难点有：

1、支撑圆孔涉及到升降马达齿轮与桩腿齿条匹配问题，因此前、后支撑圆孔必须是同心的；

2、支撑圆孔又涉及到升降马达齿轮间的匹配问题，所以支撑圆孔的中心距必须得到保证；

3、支撑圆孔安装端面涉及到升降马达齿轮与桩腿齿条匹配问题，故支撑圆孔安装端面到卡槽中心线距离必须得到保证；

4、要保证支撑圆孔安装端面到卡槽中心线距离，二次划线及装夹定位参考基准面的加工精度又必须得到保证；

由于浮动式齿轮箱的体积庞大，尺寸达3520mm(高)x2300mm(宽)x1200mm(深)，对机加工机床的加工行程提出很大的要求，很多船厂现有的常规铣镗床不能满足整个浮动式齿轮箱一次性机加工。常规的落地铣镗床只能够对支撑圆孔、马达安装槽及齿轮箱顶部底部调整垫板进行加工，而对齿轮箱背后一侧的耐磨板固定卡槽的加工却束手无策，故只能二次装夹进行加工，而二次装夹加工又面临两种选择：

一、在原铣镗床将齿轮箱原地旋转180度，对耐磨板卡槽进行机加工；

二、将齿轮箱放到龙门铣床，对耐磨板卡槽进进行机加工。

第一种机加工方式较为常规，本发明讨论第二种机加工方式。

技术实现要素：

为解决上述缺陷，本发明的目的就是结合现有两种加工设备（落地铣镗床及龙门铣床）的特点，于提供一种自升式多功能服务平台浮动式齿轮箱的机加工方法。本发明提供一种新的加工工艺，利用船厂已有两种机加工设备来加工超出其能力的齿轮箱，保证加工精度，完成加工工作，同时并行作业又能减少加工工期。

为实现上述目的，本发明提供一种自升式多功能服务平台浮动式齿轮箱的机加工方法，所述的浮动式齿轮箱区别于传统自升式平台固定式升降装置齿轮箱，所述的浮动式齿轮箱的顶部与底部不与船体结构固定，所述箱体结构在高度方向并列排布有多组升降马达支撑圆孔，所述的浮动式齿轮箱背侧顶部底部有两组耐磨板卡槽，包括以下步骤：

在机床回转平台坑中，将支撑圆孔面向机床卧倒，用经纬仪按照腰线，测量工件前后总长平行度，用水平仪测量工件的水平线，两侧垂直度用吊线法测量左右，使用千斤顶及拉花来校调工件，保证机加工线与腰线重合，并将测量点标注便于下次校调使用。

校调完毕，用角钢打支撑及斜撑，将工件固定在平台和地面上，行车松钩，再重复校调方法，复查工件是否因焊角钢支撑时，而导致工件偏移变更，并将工件摆放的位置给予标注，同时用角钢在后面前后、锁紧侧面靠工件上，作为定位基准，便于下台找正方便快捷。

机床检测工件完毕，在主轴上安装铣刀盘，在滑枕上安装自制的大刀盘用靠刀法刮支撑圆孔端面，作为基准面。根据已测数据一次性加工6个支撑圆孔端面，保证平行度并作为齿轮箱体加工基准确保6孔齿条中心线一致，接着用铣刀盘清铣轴承座内侧6个面。

拆除铣刀盘，安装自制的小刀盘，以腰线为基准跑数显，以中间孔为基准，至下方右➔下方左➔上方左➔中间➔上方右的方式进行加工，粗镗圆筒的内径及轴承座内径，并留一定余量。

六孔粗镗完毕后，在大刀盘上安装白钢刀，用靠刀法将6孔的定位槽加工成型，确保大面到槽内侧尺寸。

进一步地，用大刀盘精镗支撑圆孔内径到位，并按图要求各孔倒角。

拆除大小刀盘，更换直角铣头，并安装铣刀盘，加工上、下调整垫板到位。

将齿轮箱置于事先加工好的等高块上，利用齿轮箱自身划线定位，调整完毕后，固定齿轮箱，安装可转位槽铣刀，加工长槽顶部以及中部到位。更换可转位槽铣刀，粗铣槽底，留一定精加工余量。用刀盘、数显和高度尺测量从工作平台上移加等高块高度尺寸，确定齿条中心线的位置。以中心线为基准，先加工外侧，再加工内侧，保证槽宽。根据原数显桩腿中心线尺寸，精铣单边长槽底部和燕尾槽。

本发明的有益效果：采用两种加工能力受限的机床（落地铣镗床及龙门铣床），首先，在浮动式齿轮箱相对机床呈卧式的情形下，根据同一系列的支撑圆孔之间要求的间距尺寸对浮动式齿轮箱上一个层面的支撑圆孔进行铣、镗加工，并加工出定位基准面。完成后在龙门铣床工作台上安装固定四块等高块，并将等高块铣平在同一高度，将浮动式齿轮箱接触面放置于等高块上，使耐磨板卡槽朝上，复检齿轮箱水平及竖直，二次装夹，利用龙门床加工耐磨板卡槽，就实现了用两种加工能力受限的机床来加工大体积的浮动式齿轮箱的目的，降低了对机加工机床的要求，同时并行加工也提高生产效率，减少了加工工期。

附图说明

图1为本发明的浮动式齿轮箱立体示意图。

图2为本发明中的支撑圆孔端面加工示意图。

图3为图2中a处的放大示意图。

图4为本发明中的定位板加工示意图。

图5为图4中b处的放大示意图。

图6为本发明中的马达安装槽及二次装夹基准面加工示意图1。

图7为本发明中的马达安装槽及二次装夹基准面加工示意图2。

图8为本发明中的支撑圆孔阶梯面加工示意图

图9为图8中c处的放大示意图。

图10为本发明中的支撑圆孔粗镗孔顺序图。

图11为本发明中的支撑圆孔精镗孔示意图。

图12为本发明中的马达安装槽加工示意图。

图13为本发明中的浮动式齿轮箱上调整垫板加工示意图。

图14为本发明中的浮动式齿轮箱下调整垫板加工示意图。

图15为本发明中龙门铣床在加工过程中的状态图。

图16为本发明中龙门铣床加工在过程中的示意图1。

图17为本发明中龙门铣床加工在过程中的示意图2。

图18为本发明中龙门铣床加工在过程中的示意图3。

其中：1、耐磨板卡槽，2、调整垫板，3、支撑圆孔，4、定位板，5、马达安装槽，6、浮动式齿轮箱，7、二次装夹基准面，8、支撑圆孔端面，9、龙门铣床，10、等高块，11、工作台。

具体实施方式

以下通过实施例结合附图对本发明进行进一步的详细说明。

浮动式齿轮箱6各部位名称请参考图1，该浮动式齿轮箱6的机加工方法包括以下工序：

第一、圆筒端面加工

机床主轴测量从齿条中心线返至支撑圆孔3端面的加工余量，在主轴上安装φ300铣刀盘，一次性加工六个端面，保证设计尺寸mm，并将支撑圆孔3端面作为后续加工基准面，如图2、图3所示；

第二、定位板4加工

以支撑圆孔3端面为基准，根据数显和深度尺检测中间定位板4的加工量，将定位板4加工到图纸要求的尺寸24.5mm，如图4、图5所示；

第三、马达安装槽5及二次装夹基准面7加工

后移主轴，以支撑圆孔3端面为基准，加工马达安装槽5及二次装夹基准面7，其距离支撑圆孔3端面距离分别为45mm和100mm。铣平面时注意一刀成型，将二次装夹基准面7作为后续加工耐磨板卡槽1基准面使用，如图6、图7所示；

第四、支撑圆孔3端面阶梯面加工

拆除铣刀盘，更换自制镗孔刀盘，以支撑圆孔3端面为基准，用靠刀法加工六孔阶梯面φ600x2mm，用数显控制，深尺寸检查，确保六孔阶梯面一致，且保证到齿条中心线距离mm，如图8、图9所示；

第五、镗孔加工

按照4-6-2-5-3-1的顺序加工六孔，保证孔距879.5mm及995±1mm的尺寸，如图10所示；

进一步地，粗精镗φ、φ，并倒2x15°和5x15°过渡角，如图11所示；

第六、标记及划线

拆除刀盘，更换钻夹头，分别将六孔归圆点进行标注（重新打样冲眼），作为上船安装时定位基准，同时将水平线复制到两侧，并打上样冲眼，便于下道工序找正校调使用。

第七、马达槽宽度及37.5xr16圆角加工

更换侧固式刀杆，安装ø40-ø50mm主铣刀，根据数显打表检查孔中心。逢中分别清铣马达安装槽5两侧到mm尺寸。更换ø32专用球头铣刀，分别加工槽底两侧37.5xr16尺寸到位。再更换自制ø32锥柄铣刀，加工斜度15º至r16角连接，如图12所示；

第八、浮动式齿轮箱6底面及顶面加工

拆除铣刀，安装直角铣头，安装ø300铣刀盘，用1m游标卡尺（在卡脚一头捆一标准检测棒）检测1、5号孔内边至浮动式齿轮箱6底、顶端面485尺寸，并加工到位。保证粗糙度和平行度。浮动式齿轮箱6反面整体加工完毕，转运至龙门铣进行下道工序，如图13、14所示；

第九、二次装夹

在龙门铣工作台11前后两侧按浮动式齿轮箱6两端马达槽间距安装固定自制的50x350x460四块等高块10。用叉车、行车抬吊将浮动式齿轮箱6大面朝下，以二次装夹基准面7为基准，存放在等高块10上。利用工件中心线、工作台11槽及两侧吊耳、拉花、小千斤顶，固定在机床主轴上的磁铁百分表等工具找单边三孔内侧边校调工件直线度。用高度尺检查两端水平线，保证两侧装夹基准线重合，如图15所示；

找正后，在六孔及两端用自制的螺栓、压板将工件固定，并在两端马达槽内侧工作平台上安装定位板4，便于后面工件找正使用。

第十、龙门铣床9加工

机床主轴上安装百分表，利用数显转动找上下三组孔内侧，确定桩腿中心线。安装ø250可转位槽铣刀，分别加工长槽顶部538mm的单边尺寸269mm以及中部627的单边尺寸313.5mm到位，如图16所示；

进一步的，更换ø200可转位槽铣刀，粗铣槽底672单边尺寸mm处，用钢尺或卷尺测量，留精加工余量1~2mm，如图17所示；

进一步的，用刀盘、数显和高度尺测量从工作平台上移加等高块10高度尺寸，确定齿条中心线765mm的位置。以中心线为基准，先加工外侧两边mm到尺寸，再加工内侧100mm，保证槽宽mm公差；

进一步的，根据原数显桩腿中心线尺寸，精铣单边长槽底部mm和r1.5及燕尾槽深度高37处。保证单边mm宽，保证上下卡槽底部mm以及粗糙度3.2，并在机床上自检、互检，合格后工件下床，浮动式齿轮箱6整体加工完毕，如图18所示。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。