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        數(shù)控切割機(jī)加工質(zhì)量影響分析及技術(shù)改進(jìn)

        2018-07-24 03:06:52劉菊蘭
        同煤科技 2018年2期
        關(guān)鍵詞:測(cè)試程序下料齒條

        劉菊蘭

        關(guān)鍵字 數(shù)控切割機(jī);自檢測(cè)試程序;齒條;齒輪;熱處理

        0 引言

        同煤集團(tuán)中央機(jī)廠下料車間擔(dān)負(fù)著全廠液壓支架、膠帶運(yùn)輸機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)等常規(guī)產(chǎn)品的板材結(jié)構(gòu)件的下料任務(wù),板材結(jié)構(gòu)件的下料質(zhì)量決定著產(chǎn)品整機(jī)性能和焊接質(zhì)量的優(yōu)劣,車間98%的板材下料由10臺(tái)數(shù)控火焰切割機(jī)(利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)燃?xì)馇懈罱饘俨牧系娜套詣?dòng)化切割設(shè)備)氣割完成[1-4]。由于在切割過(guò)程中機(jī)械故障頻發(fā),導(dǎo)致了切割產(chǎn)品達(dá)不到圖紙技術(shù)要求和工藝要求,甚至出現(xiàn)廢品,不僅造成板材的浪費(fèi),而且延長(zhǎng)了生產(chǎn)制造周期,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的車間生產(chǎn)實(shí)踐,針對(duì)性地設(shè)計(jì)了一套技術(shù)方案,取得顯著效果,為車間及廠提供了良好的設(shè)備保障。

        1 數(shù)控切割機(jī)運(yùn)行誤差的自檢診斷

        影響切割機(jī)加工質(zhì)量的因素有:數(shù)控編程質(zhì)量、機(jī)械傳動(dòng)精度、燃?xì)赓|(zhì)量、切割火焰的調(diào)控、金屬熱切割變形等,導(dǎo)致在切割過(guò)程中的切割機(jī)縱、橫向行走不到位、設(shè)備不歸零、切割面表面粗糙、切割不透。而本文拋開其他因素的影響,采用數(shù)控切割機(jī)運(yùn)行數(shù)控測(cè)試程序繪制自檢測(cè)試圖的方法,針對(duì)性地反映出機(jī)械部分存在的問題。

        1.1 編制數(shù)控測(cè)試程序

        根據(jù)車間常規(guī)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)備具體的運(yùn)行狀況,用數(shù)控NC代碼編制切割機(jī)自檢診斷程序,代碼描述的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試圖形(尺寸單位均為mm)如下所示。

        圖1 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試圖形

        自檢測(cè)試NC代碼程序如下:

        1.2 運(yùn)行自檢測(cè)試程序及繪制實(shí)際測(cè)試圖形

        將測(cè)試程序輸入數(shù)控切割機(jī),用自制專用測(cè)試筆的圓珠筆芯代替割炬的割嘴,用標(biāo)準(zhǔn)A0圖紙代替鋼板,輸入自檢測(cè)試程序和切割機(jī)運(yùn)行程序,切割行走路徑便被繪制出來(lái)。圖形非常直觀的將設(shè)備行走軌跡能否封閉歸位(A—B—C—D—A)、反復(fù)切割同一直線段(CB、DE)的重合度、直線和圓弧線條的平滑程度、各個(gè)圖段的尺寸誤差等十分清晰地反映了出來(lái)。

        2 分析形成原因及造成的切割缺陷

        帶故障運(yùn)行的數(shù)控切割機(jī)的實(shí)際運(yùn)行圖與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試圖進(jìn)行比對(duì),通過(guò)表格總結(jié)如下。

        表1 原因分析

        3 實(shí)施整改措施

        3.1 機(jī)械系統(tǒng)的調(diào)整

        (1)松開導(dǎo)軌與地基底座的壓緊墊板,調(diào)節(jié)導(dǎo)軌側(cè)向調(diào)整螺栓。保證主副導(dǎo)軌之間的平行度<2 mm。

        (2)橫向、縱向齒條與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合不完全,水平間隙太大,或高低不在同一平面,嚙合面積<70%。調(diào)整縱向主滑座中的側(cè)面偏心輪來(lái)調(diào)節(jié)“夾緊輪”與導(dǎo)軌的間隙。間隙不能調(diào)得太小,否則傳動(dòng)中會(huì)擠壓齒面,加快磨損。

        (3)通過(guò)調(diào)高導(dǎo)軌座上的螺栓來(lái)調(diào)整垂直高度,保證兩側(cè)導(dǎo)軌的水平度,一般調(diào)整數(shù)據(jù)保證在±0.2 mm/m。

        (4)平整數(shù)控切割機(jī)工作平臺(tái),更換支承鋼板的鑄件支撐板。

        3.2 控制系統(tǒng)的配置參數(shù)的計(jì)算和調(diào)整

        調(diào)整數(shù)控控制系統(tǒng)的配置參數(shù),即調(diào)整“每mm編碼器計(jì)數(shù)”參數(shù),如圖2所示。

        計(jì)算方法:以SH2200操作系統(tǒng)為例,標(biāo)準(zhǔn)位移量/實(shí)測(cè)位移量=X/舊系統(tǒng)參數(shù),求算出X的數(shù)值即為“每mm編碼器計(jì)數(shù)”的新參數(shù)數(shù)值,這個(gè)參數(shù)根據(jù)機(jī)械部件磨損、電氣老化情況隨時(shí)要?jiǎng)討B(tài)修改,以確保加工質(zhì)量,此參數(shù)只能實(shí)現(xiàn)微調(diào)。

        圖2 控制系統(tǒng)配置參數(shù)

        3.3 驅(qū)動(dòng)齒輪的改進(jìn)

        驅(qū)動(dòng)齒輪(如圖3所示)是主機(jī)行走機(jī)構(gòu)中最主要的零件,與齒條的嚙合程度直接影響到傳動(dòng)精度上,原來(lái)驅(qū)動(dòng)齒輪材質(zhì)是45中碳鋼,只經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理,硬度和韌性較低,又是開式工作方式,外露時(shí)受外界環(huán)境影響較大,經(jīng)常會(huì)造成齒面磨損和輪齒彎曲疲勞折斷,加大嚙合間隙,嚴(yán)重影響加工質(zhì)量。所以有必要對(duì)驅(qū)動(dòng)齒輪進(jìn)行材料和熱處理工藝的改進(jìn)。

        3.3.1 選材理由

        齒條齒輪傳動(dòng)時(shí),配對(duì)齒輪齒根較薄,彎曲強(qiáng)度較低,且循環(huán)嚙合次數(shù)較多,故在選擇材料和熱處理時(shí),一般是齒輪材料比齒條好一些,齒輪的齒面硬度、強(qiáng)度和耐磨性要略高于齒條。在中速中載、有一定沖擊載荷的工作環(huán)境,應(yīng)選取機(jī)械強(qiáng)度,齒面硬度等綜合機(jī)械性能好的材料,故選擇中碳鋼40Cr。

        3.3.2 加工生產(chǎn)流程

        要求驅(qū)動(dòng)齒輪齒芯具有好的韌性,輪齒表面硬度較高。生產(chǎn)流程圖如圖4所示。

        圖4 驅(qū)動(dòng)齒輪的生產(chǎn)流程

        3.3.3 熱處理控制

        該件在粗加工之前,先進(jìn)行正火處理,加熱溫度控制在850℃,保溫120 min,采取空冷。

        精加工前,采用調(diào)質(zhì)處理(淬火+高溫回火),淬火溫度保持在850℃,保溫80 min,采取油冷。隨后高溫回火,加熱溫度為620℃,保溫60 min,采取空冷。此時(shí)硬度只能達(dá)到HRC25~28,從而得到良好韌性和塑性的回火索氏體組織。最終的熱處理采用表面淬火+低溫回火,只對(duì)表層<5mm加熱,且是低于250℃回火,對(duì)心部基體組織回火索氏體不產(chǎn)生影響,而表層則變?yōu)榛鼗瘃R氏體組織,表面硬度可達(dá)46~52HRC。這樣就保證了芯部韌、齒端硬的加工目的。

        3.4 縱向電機(jī)支撐座的改造

        切割機(jī)縱向行走電機(jī)支撐座原出廠時(shí)是鑄鐵件,由于組織結(jié)構(gòu)疏松,韌性差,經(jīng)常會(huì)發(fā)生斷裂,后采用低合金高強(qiáng)度板Q460材質(zhì),經(jīng)數(shù)控切割成結(jié)構(gòu)件后焊接成型,韌性、強(qiáng)度明顯提高,延長(zhǎng)了使用壽命。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        經(jīng)過(guò)一系列改進(jìn)措施的施行后,再次運(yùn)行自檢程序,繪制測(cè)試圖形,與標(biāo)準(zhǔn)圖形尺寸對(duì)比,對(duì)角線尺寸、兩圓同軸度、線段重合程度的誤差明顯改觀,達(dá)到了圖紙技術(shù)要求。在實(shí)際操作中,可以根據(jù)切割現(xiàn)狀反復(fù)執(zhí)行這樣一套工作流程,直到切割出滿意的產(chǎn)品。

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