李劍飛

(太原重工股份有限公司-天津?yàn)I海公司，天津300460)

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復(fù)雜空間曲面型嘴型腔的加工

李劍飛

(太原重工股份有限公司-天津?yàn)I海公司，天津300460)

摘要：介紹了碳素壓機(jī)型嘴的加工技術(shù)，該型嘴為空間曲面，程序編制難，計(jì)算型面空間點(diǎn)較為復(fù)雜，切削工作量大，刀具磨損大，加工程序長(zhǎng)，本文針對(duì)以上難點(diǎn)采用CAD/CAM編程，最終實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜空間曲面的加工。

關(guān)鍵詞：碳素?cái)D壓機(jī)；碳素電極；型嘴

碳素?cái)D壓機(jī)用于碳素石墨電極的擠壓生產(chǎn)，石墨電極廣泛應(yīng)用于電解鋁、煉鋼等領(lǐng)域。太原重工已生產(chǎn)10余臺(tái)套的碳素?cái)D壓機(jī)成套設(shè)備，包括：立搗臥擠式、臥搗臥擠式碳素?cái)D壓機(jī)及其成套設(shè)備，其中，12.5 MN碳素?cái)D壓機(jī)出口巴基斯坦。

型嘴為碳素電極壓機(jī)中的關(guān)鍵零件之一，為復(fù)雜空間曲面型腔，形狀復(fù)雜，工作量大，加工時(shí)間較長(zhǎng)，且表面粗糙度要求也較高。

1型嘴加工的難點(diǎn)

(1)型嘴型腔，喇叭口加工面為空間曲面，是由72條縱向截面線和6條橫向截面組成的，形狀復(fù)雜。

(2)加工工作量大，刀具磨損大。

(3)加工程序難編制，計(jì)算型面空間點(diǎn)太復(fù)雜。

(4)加工程序太長(zhǎng)，機(jī)床內(nèi)存空間小。

(5)毛坯為鑄件，只進(jìn)行精加工，CAD/CAM默認(rèn)的是先粗后精，加工參數(shù)難調(diào)整。

2型嘴關(guān)鍵工藝方案制定

(1)因型嘴加工量大，加工時(shí)間長(zhǎng)，加工時(shí)刀片不易更換，所以將型嘴型面分成四段加工；一方面便于更換刀具，另一方面可以防止程序加工時(shí)，因突然斷電或機(jī)床故障造成重新加工，節(jié)約了加工時(shí)間。

(2) 因型嘴二段曲面復(fù)雜，自動(dòng)生成程序占用內(nèi)存太大，所以又將二段分成二面加工，使程序不超過(guò)機(jī)床內(nèi)存。

(3) 一段圓弧曲率半徑是R315 mm，所以選用R10 mm，直徑250 mm的圓弧刀盤。二段圓弧曲率半徑是R113 mm，所以選用直徑200 mm的圓弧刀盤。三段、四段最小曲率半徑為R32 mm，因刀具有限，所以選用直徑80 mm的玉米刀加工。

3選用CAD/CAM

(1)圖紙上已知截面線每5°一條，型腔最大直徑是1 420 mm，按已知的5°來(lái)進(jìn)行加工，步距為60 mm，形狀難以保證。

(2)理想切削點(diǎn)與實(shí)際切削點(diǎn)不同，容易造成過(guò)切。

針對(duì)以上兩點(diǎn)，故我們選用了CAD/CAM。

4編程及實(shí)現(xiàn)過(guò)程

4.1型嘴加工圖見(jiàn)圖1。型嘴型腔圖中顯示每90°是由19條縱向截面線和6條橫向截面線組成，形狀復(fù)雜。

圖2　型嘴一段加工實(shí)體圖

圖3　型嘴一段加工程序圖

圖4　型嘴二段實(shí)體圖

4.2型嘴一段

型嘴一段加工實(shí)體圖及加工程序圖見(jiàn)圖2和圖3。

4.3型嘴二段

型嘴二段程序分兩次生成。型嘴二段曲面四段是一樣的，所以先生成一段，然后再鏡像。型嘴二段實(shí)體圖及加工程序圖見(jiàn)圖4和圖5。

4.4型嘴三段

型嘴三段實(shí)體圖及加工程序圖見(jiàn)圖6和圖7。

4.5型嘴四段

型嘴四段實(shí)體圖和加工程序圖見(jiàn)圖8和圖9。

圖5　型嘴二段加工程序圖

圖6　型嘴三段實(shí)體圖

圖7　型嘴三段加工程序圖

圖8　型嘴四段實(shí)體圖

5結(jié)論

(1)隨著機(jī)械行業(yè)的進(jìn)步，產(chǎn)品的外型越來(lái)越復(fù)雜，精度越來(lái)越高，CAD 普通加工和簡(jiǎn)單程序很難滿足加工要求，或根本無(wú)法加工，使用宏程序，應(yīng)用繪圖生成加工程序，滿足了行業(yè)的要求。

(2)CAD/CAM主要應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造，用于加工型嘴，是加工大型零件的首次突破，為將來(lái)加工更大更復(fù)雜的零件奠定了基礎(chǔ)。

圖9　型嘴四段加工程序圖

(3)首次使用數(shù)控機(jī)床加工型嘴，保證了設(shè)計(jì)理念的理想形狀，使流阻達(dá)到理想狀態(tài)。

(4)在公司內(nèi)，利用CAD/CAM加工復(fù)雜零件實(shí)屬首例，攻克了手工無(wú)法編程，無(wú)法加工復(fù)雜零件的難題。

(5)此方法適用于類似零件的加工。

Machining of Model Mouth and Cavity with Complex Space Curved Surface

Li Jianfei

Abstract：This paper introduces the machining technology for model mouth of carbon press. The model mouth has the space curved surface, so programming is difficult, and calculating space points on model surface is more complex, and cutting amount is large, and tool wear is high, and machining time is long. Aiming at the problems mentioned above, CAD/ CAM is used for programming to realize the machining for complex space curved surface.

Key words：carbon press; carbon electrode; model mouth

中圖分類號(hào)：TG375+.23

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

作者簡(jiǎn)介：李劍飛(1973—)，男，碩士，工程師，從事鍛壓設(shè)備及軋鋼設(shè)備的制造技術(shù)。電話：13935108940，E-mail：peterli.jf@163.com

收稿日期：2015—08—18