馬扎克車銑復(fù)合加工中心機(jī)械手?jǐn)嗔训姆敌拊倮?/h1>
2021-05-19 08:49:00王永軍任飛
金屬加工(冷加工) 2021年4期
王永軍，任飛
山西平陽重工機(jī)械有限責(zé)任公司 山西臨汾 043000
1 序言
加工中心是機(jī)械加工行業(yè)當(dāng)中的主流加工設(shè)備，一般都帶有自動(dòng)換刀功能，而機(jī)械手是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀的重要部件。然而，在換刀比較頻繁的車銑復(fù)合加工中心，機(jī)械手爪頭經(jīng)常在夾持刀柄部位的最薄弱環(huán)節(jié)因疲勞而斷裂。更換新的機(jī)械手不僅價(jià)格昂貴，而且嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度。
2 存在的問題
馬扎克車銑復(fù)合加工中心是我公司軍品民品生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，是進(jìn)口數(shù)控設(shè)備。由于精度高、功能齊全，在高精度復(fù)雜零件的加工方面有著不可替代的地位，因而一直承擔(dān)著軍品、民品關(guān)鍵件的加工任務(wù)。
該加工中心的機(jī)械手為鑄鐵材質(zhì)，換刀結(jié)構(gòu)采用回轉(zhuǎn)式換刀臂（見圖1）。機(jī)械手爪頭夾持部位厚度為13mm，其定位銷孔尺寸為φ7mm且為通孔。爪頭承受載荷的部位單邊厚度僅剩3mm，機(jī)械強(qiáng)度較低，在頻繁的換刀過程中非常容易達(dá)到疲勞極限而從該部位斷裂（見圖2）。機(jī)械手出現(xiàn)故障后，嚴(yán)重影響了某型號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度。
圖1 斷裂前機(jī)械手的回轉(zhuǎn)式換刀臂
圖2 機(jī)械手?jǐn)嗔巡课皇疽?/p>
我公司在應(yīng)對(duì)該機(jī)械手故障時(shí)準(zhǔn)備外購配件，但由于該加工中心是進(jìn)口設(shè)備，配件采購周期需要兩個(gè)月，同時(shí)進(jìn)口備件的報(bào)價(jià)較高，單套報(bào)價(jià)12萬元，最關(guān)鍵的是生產(chǎn)進(jìn)度不能拖延。為了趕進(jìn)度，公司最終決定自修解決。經(jīng)設(shè)備維修人員和技術(shù)人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、方案論證，認(rèn)為該故障完全可經(jīng)過返修手段恢復(fù)其功能。
3 解決措施及返修過程
從機(jī)械手?jǐn)嗔训淖︻^根部銑斷，在原基體上加工定位臺(tái)階結(jié)構(gòu)（見圖3），在適當(dāng)部位加工3個(gè)聯(lián)接用M8螺孔。
采用鑄鋼板料，加工一個(gè)尺寸比爪頭略大、形狀相近的聯(lián)接塊（見圖4），在根部加工3個(gè)聯(lián)接用沉孔。
通過臺(tái)肩、端面定位，用螺釘把聯(lián)接塊與換刀臂聯(lián)接并緊固（見圖5）。配作兩處φ5mm定位銷孔，壓裝銷子后，在數(shù)控加工中心上重新按測(cè)繪尺寸精銑爪頭，形狀及尺寸與完好時(shí)一致。
在返修過程中，根據(jù)該機(jī)械手故障根源，對(duì)機(jī)械手結(jié)構(gòu)做了如下優(yōu)化。
1）聯(lián)接塊材質(zhì)采用鑄鋼結(jié)構(gòu)，很大程度上降低了受力部位的脆性，提高了該部位的韌性、強(qiáng)度。
2）因該設(shè)備在換刀過程中回轉(zhuǎn)速度較高，對(duì)工件的重心位置要求較高，所以返修時(shí)，只要機(jī)械手一端出現(xiàn)斷裂情況，另一端也要按故障結(jié)構(gòu)進(jìn)行返修。這樣做保證了整體結(jié)構(gòu)配作加工后的對(duì)稱性，也保證了整體工件的重心不會(huì)出現(xiàn)偏移。
圖3 定位臺(tái)階結(jié)構(gòu)
圖4 聯(lián)接塊結(jié)構(gòu)
圖5 聯(lián)接塊與換刀臂聯(lián)接
3）優(yōu)化原定位銷孔結(jié)構(gòu)（見圖6）。設(shè)計(jì)專用臺(tái)階銷，銷孔由原來的φ7mm縮小至φ4mm，使該部位的有效壁厚加大3mm，從而大大提高了爪頭結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。同時(shí)配作專用臺(tái)階銷，以起到定位功能。
圖6 優(yōu)化后的定位銷孔結(jié)構(gòu)
圖7 修復(fù)效果
4 結(jié)束語
經(jīng)過返修（修復(fù)效果見圖7），在我公司的馬扎克車銑復(fù)合中心上進(jìn)行試用，換刀功能良好，再?zèng)]出現(xiàn)機(jī)械手?jǐn)嗔训墓收锨闆r。此次返修不僅節(jié)省了很大一部分費(fèi)用，而且使該設(shè)備短期內(nèi)恢復(fù)了加工能力。故障情況不再成為生產(chǎn)瓶頸，不會(huì)影響公司整體的生產(chǎn)計(jì)劃，同時(shí)也為其他設(shè)備的維修提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
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2 存在的問題
馬扎克車銑復(fù)合加工中心是我公司軍品民品生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，是進(jìn)口數(shù)控設(shè)備。由于精度高、功能齊全，在高精度復(fù)雜零件的加工方面有著不可替代的地位，因而一直承擔(dān)著軍品、民品關(guān)鍵件的加工任務(wù)。
該加工中心的機(jī)械手為鑄鐵材質(zhì)，換刀結(jié)構(gòu)采用回轉(zhuǎn)式換刀臂（見圖1）。機(jī)械手爪頭夾持部位厚度為13mm，其定位銷孔尺寸為φ7mm且為通孔。爪頭承受載荷的部位單邊厚度僅剩3mm，機(jī)械強(qiáng)度較低，在頻繁的換刀過程中非常容易達(dá)到疲勞極限而從該部位斷裂（見圖2）。機(jī)械手出現(xiàn)故障后，嚴(yán)重影響了某型號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度。
圖1 斷裂前機(jī)械手的回轉(zhuǎn)式換刀臂
圖2 機(jī)械手?jǐn)嗔巡课皇疽?/p>
我公司在應(yīng)對(duì)該機(jī)械手故障時(shí)準(zhǔn)備外購配件，但由于該加工中心是進(jìn)口設(shè)備，配件采購周期需要兩個(gè)月，同時(shí)進(jìn)口備件的報(bào)價(jià)較高，單套報(bào)價(jià)12萬元，最關(guān)鍵的是生產(chǎn)進(jìn)度不能拖延。為了趕進(jìn)度，公司最終決定自修解決。經(jīng)設(shè)備維修人員和技術(shù)人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、方案論證，認(rèn)為該故障完全可經(jīng)過返修手段恢復(fù)其功能。
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采用鑄鋼板料，加工一個(gè)尺寸比爪頭略大、形狀相近的聯(lián)接塊（見圖4），在根部加工3個(gè)聯(lián)接用沉孔。
通過臺(tái)肩、端面定位，用螺釘把聯(lián)接塊與換刀臂聯(lián)接并緊固（見圖5）。配作兩處φ5mm定位銷孔，壓裝銷子后，在數(shù)控加工中心上重新按測(cè)繪尺寸精銑爪頭，形狀及尺寸與完好時(shí)一致。
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1）聯(lián)接塊材質(zhì)采用鑄鋼結(jié)構(gòu)，很大程度上降低了受力部位的脆性，提高了該部位的韌性、強(qiáng)度。
2）因該設(shè)備在換刀過程中回轉(zhuǎn)速度較高，對(duì)工件的重心位置要求較高，所以返修時(shí)，只要機(jī)械手一端出現(xiàn)斷裂情況，另一端也要按故障結(jié)構(gòu)進(jìn)行返修。這樣做保證了整體結(jié)構(gòu)配作加工后的對(duì)稱性，也保證了整體工件的重心不會(huì)出現(xiàn)偏移。
圖3 定位臺(tái)階結(jié)構(gòu)
圖4 聯(lián)接塊結(jié)構(gòu)
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3）優(yōu)化原定位銷孔結(jié)構(gòu)（見圖6）。設(shè)計(jì)專用臺(tái)階銷，銷孔由原來的φ7mm縮小至φ4mm，使該部位的有效壁厚加大3mm，從而大大提高了爪頭結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。同時(shí)配作專用臺(tái)階銷，以起到定位功能。
圖6 優(yōu)化后的定位銷孔結(jié)構(gòu)
圖7 修復(fù)效果
4 結(jié)束語
經(jīng)過返修（修復(fù)效果見圖7），在我公司的馬扎克車銑復(fù)合中心上進(jìn)行試用，換刀功能良好，再?zèng)]出現(xiàn)機(jī)械手?jǐn)嗔训墓收锨闆r。此次返修不僅節(jié)省了很大一部分費(fèi)用，而且使該設(shè)備短期內(nèi)恢復(fù)了加工能力。故障情況不再成為生產(chǎn)瓶頸，不會(huì)影響公司整體的生產(chǎn)計(jì)劃，同時(shí)也為其他設(shè)備的維修提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
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