李飛

（安徽合力股份有限公司合肥鑄鍛廠 金熱事業(yè)部，合肥 230022）

0 引言

企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程中，當(dāng)加工產(chǎn)品超出現(xiàn)有加工能力時(shí)，如果不能根據(jù)技術(shù)需要按時(shí)完成加工任務(wù)，將會(huì)嚴(yán)重影響企業(yè)的效益。因此，就需要企業(yè)和技術(shù)人員改變思路，提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，加強(qiáng)對設(shè)備的改進(jìn)，解決企業(yè)加工能力不足的問題。

本文僅以利用龍門刨工作臺(tái)，增加復(fù)合銑削專機(jī)，加工出口德國的超大型平衡重為例，介紹如何通過設(shè)備設(shè)計(jì)及改造，圓滿完成加工任務(wù)。

1 產(chǎn)品的工藝分析

產(chǎn)品是一種工程機(jī)械用大型平衡重，采用真空負(fù)壓鑄造而成，如圖1 所示，其材料為QT450，長度為3 000 mm，寬度為1 200 mm，重量有3.5t、4.5 t，6 t，7.2 t 等不同系列。

整個(gè)系列平衡重屬于超長、超寬、超重件。企業(yè)現(xiàn)有的TPX6113 數(shù)顯鏜床的工作臺(tái)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的最大承載能力為5t，而整個(gè)系列平衡重的尺寸、重量均超過其加工能力，因此，需要企業(yè)進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)或改造，以適應(yīng)產(chǎn)品的加工能力。

平衡重的加工工序較為簡單，只需銑削其底面至尺寸即可。其技術(shù)要求：表面粗糙度要求為Ra3.2，平面度要求為0.2 mm，加工面與底面的垂直度要求為2 mm。

圖1 大型平衡重

2 銑削專機(jī)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路及原理

平衡重的尺寸和重量對工作臺(tái)的承載能力及工作行程要求很高，如果要設(shè)計(jì)制造新的設(shè)備，則加工成本大幅提高，嚴(yán)重影響企業(yè)的效益。因此利用企業(yè)現(xiàn)有的龍門刨床（B1012）的工作臺(tái)為平衡重定位和夾緊的輔助裝置。其工作臺(tái)尺寸為1 200 mm×6 000 mm，行程為6 000 mm，最大承載能力15 t，能夠滿足平衡重的加工要求，而且避免了制造新設(shè)備引起的成本浪費(fèi)。

根據(jù)平衡重的加工工藝，模擬臥式鏜銑床的結(jié)構(gòu)，在龍門刨床工作臺(tái)的前部設(shè)計(jì)一種簡易的落地鏜銑床，從而解決了該系列產(chǎn)品超寬、超重?zé)o設(shè)備加工的難題，設(shè)計(jì)的銑削專機(jī)如圖2 所示。

圖2 銑削專機(jī)設(shè)計(jì)圖

2.2 地基工程

根據(jù)產(chǎn)品的尺寸和加工工藝，確定專機(jī)的底座行程為2 000 mm，距離龍門刨床600 mm，用12 只螺栓澆入混凝土作為拉桿固定，在地基前部做線纜防護(hù)板，增加電機(jī)地槽和電器柜管路接口，形成一種落地鏜銑床的簡單地基結(jié)構(gòu)，如圖3 所示。

2.3 傳動(dòng)裝置和動(dòng)力裝置

銑削專機(jī)采用雙立柱固定動(dòng)力頭，采用T42 絲桿，連接動(dòng)力頭作為拉桿，用電動(dòng)機(jī)控制拉桿完成動(dòng)力頭的上升和下降，實(shí)現(xiàn)垂直方向的上下走刀。銑削專機(jī)水平方向的行程為1 500 mm，采用滑動(dòng)導(dǎo)軌，通過T56 絲桿連接機(jī)床主動(dòng)作臺(tái)，用電機(jī)連接并控制水平方向的走刀速度。

銑削專機(jī)的動(dòng)力頭由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，其主軸轉(zhuǎn)速為250 r/min。刀桿通過和帶螺紋的光桿配合安裝在主軸箱的動(dòng)力頭中，由動(dòng)力頭帶動(dòng)刀桿旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)，使用開口刀牌，安裝YT15、75°硬質(zhì)合金刀等，作為銑削平面的刀具，如圖4 所示。通過操作進(jìn)給手輪可以實(shí)現(xiàn)刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

圖3 銑削專機(jī)地基工程示意圖

圖4 銑削專機(jī)刀具

2.4 變頻調(diào)速系統(tǒng)

為了提高銑削專機(jī)的加工能力，適應(yīng)企業(yè)多種超寬、超重產(chǎn)品的加工需要，在專機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，考慮利用專機(jī)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的鏜孔功能。根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊，鏜孔時(shí)主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)在100～200 r/min 之間，因此，在銑削專機(jī)的電控部分增加了變頻調(diào)速系統(tǒng)，通過改變電動(dòng)機(jī)定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。

變頻調(diào)速系統(tǒng)采用SVF-552-380C 型變頻器，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭的轉(zhuǎn)速在50～400 r/min 范圍內(nèi)可隨意調(diào)節(jié)，調(diào)速范圍寬，平滑性比較好，具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性等優(yōu)點(diǎn)，使得產(chǎn)品的鏜孔質(zhì)量得到很大提升。

2.5 機(jī)床參數(shù)及切削參數(shù)

經(jīng)過安裝調(diào)試、精度調(diào)整及最終確認(rèn)，該專機(jī)的加工范圍及設(shè)備參數(shù)為：工作臺(tái)水平方向行程X=1 500 mm，垂直方向行程Y=600 mm，動(dòng)力頭方向Z=65 mm，并同時(shí)不影響龍門刨生產(chǎn)其他產(chǎn)品。如果需要加工超寬件，專機(jī)可以整體移除，不影響電控部分布局。

加工該系列平衡重時(shí)，切削參數(shù)選擇如表1 所示。粗加工時(shí)采用逆銑，主軸反轉(zhuǎn)，刀具從已加工表面切入，不會(huì)崩刃，且專機(jī)絲桿螺母的傳動(dòng)間隙不會(huì)引起振動(dòng)和爬行；精加工時(shí)采用順銑，主軸正轉(zhuǎn)，刀齒從未加工表面切入，切削由厚變薄，有利于提高被加工零件表面的光潔度，保證尺寸精度。其加工過程如圖5 所示。

表1 銑削專機(jī)切削參數(shù)

經(jīng)檢測，銑削專機(jī)加工完成后，平衡重加工表面的粗糙度為Ra2.8～3.2，符合產(chǎn)品的工藝要求。

圖5 專機(jī)加工產(chǎn)品

3 結(jié)語

通過自制銑削專機(jī)的加工，該系列平衡重的表面粗糙度及精度達(dá)到工藝要求，通過了外商的驗(yàn)收。產(chǎn)品的加工瓶頸問題得到解決，降低了設(shè)計(jì)新設(shè)備的成本。因此，在企業(yè)生產(chǎn)能力不能一次性投資解決大型設(shè)備的購置問題時(shí)，就要通過改進(jìn)企業(yè)現(xiàn)有資源，充分利用技術(shù)優(yōu)勢，在降低成本基礎(chǔ)上，創(chuàng)新研發(fā)滿足工廠生產(chǎn)需求，最大限度地提高企業(yè)加工能力和生產(chǎn)效率。

自制銑削專機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，利用PLC 或單片機(jī)對產(chǎn)品的加工過程進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)鏜銑加工，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)備的加工精度和效率。

［1］陳家芳.實(shí)用機(jī)械工人切削手冊［M］.南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2007.

［2］馮道.機(jī)械零件切削加工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊［M］.合肥：安徽文化音像出版社，2003.

［3］陳宏鈞.實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［3］張漢忠.變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［D］.成都：電子科技大學(xué)，2007.