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        論證在龍門刨床上加工超寬工件的可行性

        2012-10-23 10:03:20張淑玲薛植森
        制造技術(shù)與機床 2012年3期
        關(guān)鍵詞:胎具圓鋼刀架

        張淑玲 薛植森

        (①唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院,河北唐山0 63020;②唐山開灤鐵拓重機公司,河北唐山 063020)

        1 任務(wù)

        龍門刨床主要用來加工大平面,尤其是長而窄的平面;一般可刨削的工件寬度達1 m,長度在3 m以上。龍門刨床的主參數(shù)是最大刨削寬度,當工件寬度超出其龍門寬度時,就不能加工了。但在實際加工過程中,卻碰到了工件寬度超出龍門寬度的皮帶輸煤機機頭底座的加工。底座為框架結(jié)構(gòu),由槽鋼和鋼板焊接而成。外形尺寸:長2 100 mm,寬1 400 mm,高260 mm。底座上面焊有2塊長2 100 mm、寬90 mm、厚25 mm的鋼板,需要刨削加工(下面焊的鋼板不加工),如圖1。但是廠里的龍門刨床是波蘭產(chǎn)的B125型,它的加工范圍是長4 000 mm,寬1 250 mm,高1 250 mm,顯然工件的寬度已超出龍門刨床的加工范圍。

        2 分析

        2009年以前,經(jīng)常因外單位未及時加工出底座而影響了生產(chǎn)進度。為了扭轉(zhuǎn)這種被動的局面,在2010年初組成了攻關(guān)小組,研究怎樣在超出刨床加工范圍的情況下加工該底座。首先設(shè)想做1個可以裝夾上底座的胎具,胎具和刨床工作臺接觸面粗糙度值要達到Ra6.3 μm以下,且平面度在每1 000 mm×1 000 mm內(nèi)不大于0.1 mm。底座在胎具上找平,找正后裝夾在胎具上,把胎具橫夾在刨床工作臺上。由于底座長2 100 mm,水平刀架最大位移1 300 mm,所以刨削底座上加工面1(圖2)要分2次加工。第1次從底座端面開始刨到水平刀架終止位置;第2次胎具在水平刀架起始極限位置移動1 000 mm左右后,接刀刨完。底座上面需刨削的2個加工面分別是2 100 mm×90 mm,水平刀架裝夾刀具后,刀尖距龍門導軌距離500 mm。理論上設(shè)計可以保證胎具對應龍門導軌面與刀具退出面的最小尺寸為220 mm。這樣底座可以不過龍門加工其中的一個加工面。加工好一個底座需要裝夾4次胎具(底座在胎具上不動)包括一次胎具轉(zhuǎn)動180°,由于胎具底面粗糙度值在Ra6.3 μm以下,平面度在每1 000 mm×1 000 mm內(nèi)不大于0.1 mm,所以胎具在刨床工作臺上無論怎樣移動和轉(zhuǎn)動,在水平刀架的垂直方向,在刀具不進給的情況下,均可保證加工面1和加工面2是同一個平面,如圖3所示。這樣加工出質(zhì)量合格的底座估算需要10 h。而底座在總廠成本核算中給龍門刨的工時定額為3 h,超出了定額3倍多,用這種方法不適合總廠要求的節(jié)能增效原則,所以盡可能不用。

        3 方案

        經(jīng)上述分析后,開始設(shè)想采用過龍門的對角線加工。龍門寬1 250 mm,高1 250 mm,對角線約1 720 mm,底座寬是1 400 mm,理論上應該可以加工。但經(jīng)過查閱大量圖書資料和搜索網(wǎng)上資源,都沒有關(guān)于過龍門對角線加工方面的實例。此設(shè)想需將底座傾斜成45°角,斜放于工作臺上,它的關(guān)鍵在于怎樣把水平基準面轉(zhuǎn)換成45°角的斜基準面,怎樣找正。另外,底座本身抗扭曲變形力差,怎樣裝夾既防止變形又能有足夠的力抵抗切削力產(chǎn)生的位移呢?于是又設(shè)想做一個胎具把底座傾斜架于刨床工作臺上,這個胎具要有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。這樣便找到了2個長1 000 mm,長邊900 mm,短邊600 mm的90°彎板,前后順序排列放于龍門刨工作臺上充當胎具,把底座斜靠在90°彎板的長邊上,目測過龍門的情況,效果很好。但是如果這樣加工底座,用什么當基準面呢?經(jīng)分析可知,3點可確定1個平面,1點1線可確定1個平面,兩條平行線也可確定1個平面。如果把兩個彎板裝夾在工作臺上后把1面和2面修整一刀后,其中2面只需修約10 mm深,這樣彎板邊就和T型槽的邊平行了,這2條平行線就可充當基準面了,如圖4所示。

        4 加工

        把底座一邊靠于彎板長邊上,另一邊放于T型槽邊上,這樣底座就有基準面了。注意:彎板位置很重要:要和放底座的T型槽邊的距離和彎板長邊相距900 mm,以保證底座與工作臺成45°角。為提高傾斜角度精確性,可在彎板長邊內(nèi)側(cè)和工作臺面上安裝一個可調(diào)整角度的螺絲底座,再通過螺絲與零件相連,這樣有助于微量調(diào)整傾斜角度。圖5所示為刀架扳角度提供主要數(shù)據(jù)。

        怎樣把水平基準轉(zhuǎn)換成傾斜基準呢,首先底座在自由狀態(tài)下和彎板T型槽各不少于2個接觸點(底座和兩條平行線接觸點越多,平面度越好,反之越差)。在底座底面上與彎板邊及T型槽邊接觸處打上標記(前后都打共4處),如圖5所示,在底座上面找好裝夾的最佳位置打上標記(4處)。然后找2根直線度好,2 m多長的φ50 mm左右的圓鋼(φ30 mm左右的直線度較差)放在劃線平臺上,這2根圓鋼就模擬90°彎板和T型槽上2條線。把底座放在2根圓鋼上,圓鋼位置是底座底面打標記處,這樣可假想為把圖5狀態(tài)下(也是實際狀態(tài))的斜放逆時針轉(zhuǎn)45°成水平狀態(tài)。當?shù)鬃趫A鋼上找平找正時,尤其是底座的4個角,如未與圓鋼接觸,有縫隙,要用小斜楔墊實;小斜楔的位置和進入縫隙的多少都打上標記,然后劃找正線、加工線。同樣,裝夾處也要墊實。把底座再次放于彎板與T型槽之中,小斜楔按標記在原來地方墊好。這樣就完成了水平基準轉(zhuǎn)換斜基準了,水平擺放的底座和斜擺放底座基準重合,就可以按水平基準畫的線加工了。裝夾時,要有可以調(diào)整角度的螺絲座。加工時,水平刀架和側(cè)刀架同時使用以提高效率,2個刀架都扳45°角;側(cè)刀架要用特殊刀具,選用長刀桿并且是彎頭刀,如圖6所示。另外,在加工過程中要考慮刀具如何復位的問題。由于側(cè)刀架抬刀裝置是彈簧復位,在刀架的水平位置和俯角位置好復位,但在仰角時復位不牢,要多加一個輔助彈簧或采用手動復位。

        2個刀架加工到線后用游標卡尺測量2個加工面到找正線的距離A是否一致,如圖7所示。

        5 檢驗

        按上述方案進行底座的加工,第1個底座加工完成用時4.5 h,其中包括安裝胎具的時間。在劃線平臺用4個等高塊檢驗加工面的平面度在2 100 mm×1 400 mm范圍內(nèi),誤差0.35 mm。加工第2個底座用時2 h,誤差0.3 mm。因為底座未注公差要求,所以底座加工質(zhì)量合格。

        總之,過龍門對角線加工底座無論是從加工質(zhì)量、加工效率還是加工經(jīng)濟性方面來講都是成功的。因此,可供加工類似工件參考。

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