針對大型結構件法蘭平面的加工難題，通過搖臂鑽床的搖臂迴轉和主軸箱移動功能，實現主軸刀具的旋轉切削和徑向走刀，成功加工出法蘭平面，為類似大型結構件的法蘭面加工提供了新的思路。
**200-50全迴轉海洋船舶近海起重機安裝在船舶上，其主鉤額定安全起公升負荷為200t，副鉤為50t，主鉤最大跨距56m，主副臂長105m。該起重機立柱為鋼筒焊接件，上有一法蘭為鋼板焊接件，焊接在鋼筒上，法蘭上面安裝迴轉支承軸承，起著支承起重機平台、平台上機房、發動機、各種絞車、三角架、臂架及起重負荷等。該支承面支承力較大，且承受很大的傾翻力矩。根據迴轉支承的要求，其安裝面的平面度≤0.30mm，迴轉支承上方與起重機平台聯接的法蘭面也是同樣的要求。
法蘭外徑5930mm，整體工件高度(長度)12 000mm(見圖1)，法蘭材質為q345b鋼，厚度為140mm，由鋼板拼裝焊成法蘭，探傷及退火熱處理後先進行粗加工，粗加工比較容易，可以放在立式車床上進行加工，粗加工後與筒體焊接，再進行精加工，如果將法蘭精加工後與筒體焊接後不進行再次加工，則幾何公差達不到要求，且因焊接引起的變形無法消除，所以必須在焊接後再進行精加工。法蘭焊接後成形，這樣的大型工件採用一般機械裝置無法進行加工，且國內能加工這類工件的工具機也罕見。在起重機行業，有專業人士採用專用加工裝置，到現場代客戶加工，但費用昂貴，例如一對法蘭的加工費用高達18.5萬元，且加工質量不太穩定，加工時間受到限制，對交貨期有影響。為此，根據現有裝置及條件，自行設計加工裝備，對鋼筒平面進行加工。
(1)筒身的加工 筒身的加工工藝流程為：原材料→噴丸處理→刷底漆→下料(坡口)→成形(捲板焊接)→組焊。
(2)法蘭的加工 法蘭的加工工藝流程為：原材料→下料(坡口)→拼裝焊接→退火→粗加工(車削)。
(3)工件整體的加工 法蘭與筒身及其他部分組焊→去應力退火→法蘭平面加工→鑽孔等加工→與船體焊接(檢驗未註明)。
法蘭平面的加工工藝流程為：工件(焊有法蘭的鋼筒)放置到水平平台上→安裝除錯搖臂鑽床→銑平面→打磨接刀痕→磨平面→標準平面對研修整→拆卸加工裝置(檢驗未註明)。
將原沿軸線水平放置的筒身，起公升為軸線鉛垂方向，然後放到預先調好水平的支撐面上，再次測試垂直度，如果垂直度超差，則採用在水平支撐面與工件間加墊片並與工件焊牢的方法，待到船體上與船體焊接，使垂直度在要求範圍內。
鑽床在工件中的安裝如圖2所示。
1)將搖臂鑽床z30110原機座拆去，安裝於事先製好的安裝底板2上，用螺釘夾緊。過渡聯接板1事先固定於鋼筒板上(焊接)，安裝底板和過渡聯接板均預先找中心並鑽好安裝孔，放置安裝墊鐵。安裝墊鐵為標準墊鐵，兩接合面為斜面的平坡帶有螺栓，可調整兩塊板的相對位置，從而使上下兩面距離增大或減小，達到調整高低的目的。
2)起吊搖臂鑽床(與安裝底板已聯接在一起)放置於安裝墊鐵上，並使安裝底板及過渡聯接板上的安裝孔相對應。
3)工具機的調整。在搖臂鑽床搖臂上方的橫向軌道面上安放光學合像水平儀4，根據光學合像水平儀的讀數調整安裝墊鐵的高度，通過搖臂360°迴轉，調整安裝墊鐵，使搖臂360°迴轉均在同一水平面內。然後將鑽床底板和過渡聯接板緊固牢靠，再次360°轉動搖臂，如有偏差則再次微調，直到底板與過渡聯接板夾緊固定後，搖臂迴轉及主軸箱平移為同一水平面，也就是整個法蘭平面最大誤差調整在＜0.06mm範圍內。
4)在鑽床主軸上安裝百分表，並為基準檢測整個法蘭待加工平面最高、最低點及大致的平面狀態，將大於平均高度處塗色作記號，則為加工餘量較大的部分。
5)鑽夾頭更換裝夾銑刀。先加工著色部分，使最後一道工序加工餘量比較均勻。銑削時，進刀運動為主軸上下運動，即鑽孔時的走刀方向；走刀運動為銑刀軸線沿法蘭徑向移動，由法蘭的內徑向法蘭的外徑行走運動，乙個走刀完成後，則返回，搖臂旋轉乙個角度再按原進刀深度再次走刀，旋轉角度使得兩次走刀相交接，按此方法依次在法蘭圓周上進行切削，如圖3所示。
走刀時鑽床搖臂與立柱應鎖定，包括主軸上下採用自製鎖定套鎖定。
為提高表面加工質量，減輕操作工的勞動強度，在主軸箱移動手輪上加裝一齒圈，通過伺服電動機(減速機)小齒輪進行驅動，將轉速調到相適宜的走刀速度，進行機動自動走刀。
6)修磨。由於整個圈周走刀次數很多，難免會留下走刀接刀痕跡，所以用磨光機砂皮拋光修磨的方法去除接刀痕。
7)將鑽夾頭裝上磨光砂皮百葉輪，對銑削平面進行光整磨削，從而提高表面質量。
8)研磨。事先製好一塊長度1 500mm、寬度及圓弧形與所加工的平面相當的平板(見圖4)，對平面表面進行淬火處理後的精磨。研磨時加工平面塗著色粉，將預製平板光面與加工平面對磨，其作用為：
①檢查平面的接觸情況。
②研磨接觸部分亮點。採用裝有砂皮輪的手提式磨光機磨去亮點部分。
圖5所示為研磨修磨過程中的平面。
採用雷射平面度測量儀進行檢驗，檢測結果平面度為0.25mm，滿足要求。
加工過程中有以下幾個關鍵點：
1)銑平面時，採用徑向走刀，走刀行程不長，走刀次數多，易造成接刀痕增加，操作者操作頻繁。如果採用搖臂迴轉進行走刀，一次走刀乙個圓周，接刀痕跡少，但由於立柱與搖臂配合的間隙放大，使得加工過程中系統剛性減小、振動加劇，加工表面質量差，還影響刀具的使用壽命，因此，該方法不可取。
2)研磨採用平板對研，用砂皮輪修磨而未採用刮刀刮削，這是因為該面為支承面，需要承受較大的力而沒有相對運動，更不存在潤滑的要求，這與工具機導軌的運動要求有本質的不同。採用砂輪修磨速度快，勞動強度小。
3)加工過程中，盡量使搖臂處於最低狀態以增加系統的剛性。
4)切割速度、進給量不可盲目照搬切削手冊資料，應根據銑削及鑽床的特性，結合實際工況下試切削的經驗來確定，比如對於銑削平面來說，搖臂鑽床的主切削功率比較小，鑽管(軸)伸出比較長，剛性差，其銑削刀具直徑和銑削速度會受到限制。
通過本加工方案的實施及裝置的使用，成功加工出筒身法蘭及相應平台法蘭，幾何公差均達到規定要求，並通過ccs(中國船級社)的檢測認可，獲得船檢證書。實踐證明，雖然該裝置人工操作的勞動強度比較大，但加工的法蘭滿足了設計要求，特別適用於單件小批量生產，解決了常規條件下無法解決的機械加工問題，且獲得了明顯的經濟效益。整套加工裝置(兩個平面含刀具、人工等)成本僅不到2萬元，節約16.5萬元，除兩塊鋼板還可改作他用外，其他不存在專用的零部件及材料浪費。
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