西安煤礦機(jī)械有限公司 （陜西 710032） 李 顯

1. 設(shè)計(jì)背景

數(shù)控鏜銑床TKP6513平旋盤現(xiàn)有刀座裝上外圓車刀，只可以加工搖臂行星頭的最大外圓至φ650mm左右，而C0N011301系列搖臂行星頭的外圓為，密封槽為，現(xiàn)有刀座無法加工，所以需要設(shè)計(jì)加長(zhǎng)刀座。

圖 1

2. 設(shè)計(jì)思路及過程

（1）分析此零件使用性能及關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)。通常TKP6513數(shù)控鏜銑床加工外圓的方法有：與機(jī)床主軸聯(lián)接的7∶24錐度的刀柄上，裝上玉米銑刀或合金銑刀通過G2/G3圓命令來加工，但加工的外圓表面質(zhì)量差，達(dá)不到圖樣Ra=3.2μm的要求。而通過在此機(jī)床的平旋盤滑道上安裝底座，底座上安裝刀座，刀座上裝外圓車刀加工外圓，則可以保證圖樣表面粗糙度及尺寸公差要求。但因滑道行程（200mm）及機(jī)床自帶刀座尺寸的限制，目前TKP6513數(shù)控鏜銑床鏜削機(jī)殼的最大外圓為φ650mm左右。為加工大于φ650mm的搖臂行星頭外圓，需要在現(xiàn)有底座和刀座之間設(shè)計(jì)一個(gè)徑向加長(zhǎng)的加長(zhǎng)刀座。

在正確理解數(shù)控鏜銑床TKP6513加長(zhǎng)刀座的使用性能及關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用機(jī)械零件過渡聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；軸與孔的配合、公差；機(jī)床重要零件的材料選擇；機(jī)床重要零件的熱處理知識(shí)；45中碳鋼焊接等知識(shí)，進(jìn)行此零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選型及熱處理。

（2）將加長(zhǎng)刀座的刀塊軸1（聯(lián)接現(xiàn)有刀座）與直角加長(zhǎng)軸2（聯(lián)接現(xiàn)有底座）配合部位設(shè)計(jì)成一個(gè)過渡配合的組件，如圖1所示。

（3）考慮到該加長(zhǎng)刀座既要整體剛性好、表面硬且耐磨的使用性能要求，又要保證材料的可焊性的要求，選用含碳量為0.42%～0.50%的45調(diào)質(zhì)鋼（240～280HBW），提高了材料的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性的綜合力學(xué)性能。目前大功率采煤機(jī)搖臂行星頭外圓最大為φ885mm，通過分析計(jì)算將刀塊軸1選用φ80mm×167mm、直角加長(zhǎng)軸2選用φ60mm×380mm的45圓鋼，既能滿足加工要求，又能滿足整體剛性好的使用要求。45鋼的可焊性差，但仍能焊接，必須焊前預(yù)熱，焊后退火以消除應(yīng)力。

（4）又考慮到該加長(zhǎng)刀座的刀塊軸與直角加長(zhǎng)軸焊接時(shí)二者的定位及位置度要求，將其配合部位設(shè)計(jì)成一個(gè)過渡配合的組件，使得其焊前安裝定位準(zhǔn)確。焊前安裝可采取液氮冷裝方法，焊接時(shí)除了焊前預(yù)熱焊后退火外，還應(yīng)采取小電流等焊接工藝方法以消除焊接應(yīng)力產(chǎn)生裂紋的傾向。

（5）為提高組件的強(qiáng)度，滿足其使用性能，除了考慮以上因素外，在刀塊軸1的下端設(shè)計(jì)安裝一個(gè)M10的緊固螺釘（焊完后加工此螺孔），保證用此加長(zhǎng)刀座加工外圓時(shí)的安全性能要求。

（6）為了將此90°加長(zhǎng)組件與現(xiàn)有的刀座聯(lián)接，在刀塊軸1上端設(shè)計(jì)一個(gè)與φ40H7徑向孔夾角45°的2個(gè)的槽定位，并用2個(gè)M5螺釘聯(lián)接現(xiàn)有的刀座，即做成了一個(gè)加長(zhǎng)約350mm的平旋盤用加長(zhǎng)刀座。

按此方案設(shè)計(jì)自制的加長(zhǎng)刀座，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，強(qiáng)度好、剛性好，解決了在TKP6513數(shù)控鏜銑床上加工搖臂行星頭外圓φ885mm的問題，節(jié)約了時(shí)間，降低了成本。

筆者同時(shí)跟蹤了自制加長(zhǎng)刀座的加工過程、熱處理過程及焊接過程，通過試裝調(diào)試，對(duì)完工后的加長(zhǎng)刀座增加了相應(yīng)的銑扁要求，以保證該加長(zhǎng)刀座的安裝使用。自制的數(shù)控鏜銑床TKP6513加長(zhǎng)刀座如圖2所示。

圖 2

3. 應(yīng)用及效益情況

公司現(xiàn)有的4臺(tái)數(shù)控鏜銑床TKP6513平旋盤均可用此加長(zhǎng)刀座。歷經(jīng)一年時(shí)間，已經(jīng)用此加長(zhǎng)刀座加工或大修了32臺(tái)大功率采煤機(jī)搖臂行星頭，各行星頭密封槽處的外圓尺寸、公差及表面粗糙度均達(dá)到圖樣產(chǎn)品質(zhì)量要求。

4. 結(jié)語

通過這次加長(zhǎng)刀座的成功設(shè)計(jì)，使得數(shù)控車間后續(xù)加工更大搖臂行星頭密封槽處的外圓成為可能，節(jié)省了定制特殊加長(zhǎng)刀座的費(fèi)用和時(shí)間、節(jié)約了生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)效率。

[1] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 5版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2] 孫鳳池，王先逵. 機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M]. 2版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3] 馬永杰. 熱處理工必讀[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.