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        多刀錯(cuò)位盤銑刀的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

        2023-08-29 06:51:36宋曉軍王紅來高兵川
        礦山機(jī)械 2023年8期

        宋曉軍,王紅來,高兵川

        西安重裝銅川煤礦機(jī)械有限公司 陜西銅川 727031

        彈簧導(dǎo)桿在液壓支架側(cè)護(hù)裝置中起連接與導(dǎo)向的作用,用于固定鎖銷板,內(nèi)置行程傳感器的液壓缸缸底等均需加工直角開口槽。傳統(tǒng)直角開口槽加工工藝為:首先預(yù)鉆孔,其次沿預(yù)鉆孔切線鋸,最后使用棒銑刀進(jìn)行銑削。由于棒銑刀外徑較小,主切削刃較長(zhǎng),剛度較低,當(dāng)切削量較大時(shí),加工效率低,且棒銑刀容易折斷,造成生產(chǎn)成本浪費(fèi),不利于企業(yè)資源的有效利用[1]。同時(shí),棒銑刀加工工藝較為復(fù)雜,包括劃線、鉆孔、鋸開、銑削和清根工序,并且一次只能完成一個(gè)直角開口槽的銑削,多次搬運(yùn)、定位、裝夾,造成人工及時(shí)間成本的浪費(fèi)。棒銑刀加工直角開口槽示意如圖1 所示。

        圖1 棒銑刀加工直角開口槽示意

        1 設(shè)計(jì)方案

        西安重裝銅川煤礦機(jī)械公司為礦用液壓支架專業(yè)生產(chǎn)廠家,其生產(chǎn)的液壓支架立柱千斤頂?shù)暮芏嗔悴考枰庸ぶ苯情_口槽,為提高此類零部件的加工效率,降低生產(chǎn)成本,公司探索設(shè)計(jì)了超寬、超深直角開口槽多刀錯(cuò)位盤銑刀 (以下簡(jiǎn)稱“多刀錯(cuò)位盤銑刀”),將原有的劃線—鉆孔—鋸—銑削加工工藝,變更為銑加工,縮短了加工路線,提高了生產(chǎn)效率。多刀錯(cuò)位盤銑刀由銑刀盤、刀體、刀片槽組成,如圖2 所示。根據(jù)工件直角開口槽的寬度、深度確定盤銑刀刀片槽的位置、數(shù)量及槽深,刀片在銑刀盤上錯(cuò)位線性排列,在機(jī)床主軸的帶動(dòng)下,盤銑刀刀盤每旋轉(zhuǎn)一周即可完成一次直角開口槽在寬度方向上的銑削加工[2]。

        圖2 超寬、超深直角開口槽多刀錯(cuò)位盤銑刀

        多刀錯(cuò)位盤銑刀的銑刀盤盤心處設(shè)有刀柄安裝孔以及 4 個(gè)螺釘固定孔,可通過螺栓快速將刀盤安裝在刀柄上。銑刀盤正反兩面分別設(shè)有若干個(gè)用于安裝刀體的刀片槽,刀片槽右側(cè)設(shè)有容屑槽,可將銑削過程中產(chǎn)生的切屑順利排出。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)直角開口槽寬度和深度計(jì)算銑刀盤大小、厚度以及刀片槽的位置、數(shù)量、槽深,所有刀體沿刀盤軸線方向錯(cuò)位線性排列[3]。以西安重裝銅川煤礦機(jī)械公司生產(chǎn)的φ125/85 缸徑系列千斤頂為例,為了進(jìn)行位移數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),需要在液壓缸缸底處加工直角開口槽,以便于完成內(nèi)置傳感器的安裝,如圖3 所示。

        圖3 內(nèi)置位移傳感器液壓缸

        以內(nèi)置位移傳感器液壓缸為例,該液壓缸缸底直角開口槽寬為 56 mm,深為 105 mm。經(jīng)計(jì)算,刀盤半徑=主軸半徑+溝槽深度,因此設(shè)計(jì)銑刀盤直徑為 360 mm,厚度為 50 mm,使用切刀寬度為 5 mm;共需要的切刀數(shù)量為 56÷5=11.2,由于切刀需要錯(cuò)位排列,因此共需要 12 把切刀。在刀盤正反兩面分別均布 6 個(gè)刀片槽,每個(gè)刀片槽安裝 1 把切刀,均勻安裝 12 把切刀,即刀盤正、反兩面各安裝 6 把切刀,每把刀與相鄰刀片錯(cuò)位排列。盤銑刀單面刀具切削投影如圖4 所示,其中投影 1~投影 6 為銑刀盤正面切刀錯(cuò)位排列,每把刀寬為 5 mm,相鄰切刀之間重合段為 0.4 mm;同理,銑刀盤反面 6 把切刀錯(cuò)位排列位置與圖4 相同。

        圖4 切刀錯(cuò)位排列投影

        通過機(jī)床主軸帶動(dòng)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng),即銑刀盤每在主軸上旋轉(zhuǎn)一周,被加工直角開口槽完成一次寬度方向加工,且一次達(dá)到寬度尺寸,縮短了加工工藝,提升了加工效率,同時(shí)避免不同工序之間來回倒運(yùn)。

        為提高生產(chǎn)效率,減少人工及時(shí)間成本,將多刀錯(cuò)位盤銑刀與工件定位壓緊工裝配合使用,如圖5 所示,可一次完成 6 個(gè)液壓缸缸底直角開口槽切削加工。經(jīng)過生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)分析,使用新設(shè)計(jì)的多刀錯(cuò)位盤銑刀配合定位工裝后,φ125/85 規(guī)格液壓支架液壓缸缸底生產(chǎn)效率提升 6 倍,且縮短了加工工序,減少了活件在不同工序之間的倒運(yùn),減輕了職工勞動(dòng)強(qiáng)度,提升了產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

        圖5 多刀錯(cuò)位盤銑刀銑削直角開口槽示意

        2 創(chuàng)新點(diǎn)

        (1) 多刀錯(cuò)位銑削加工,銑床主軸每旋轉(zhuǎn)一周即可完成一次開口槽在寬度方向上的銑削,成功解決了傳統(tǒng)棒銑刀加工效率低、加工精度差、易崩刃斷刃、安全生產(chǎn)無法保證等問題,具有很好的適應(yīng)性[4]。

        (2) 與傳統(tǒng)直角開口槽加工工藝相比,多刀錯(cuò)位盤銑刀將所有加工工序整合,配合定位夾緊工裝一次完成多個(gè)直角開口槽的銑削,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率翻倍提升,同時(shí)提升了產(chǎn)品加工質(zhì)量,降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

        (3) 在加工過程中,當(dāng)遇到不均勻或加工難度較高的機(jī)械零件時(shí),刀片很容易受損。傳統(tǒng)的棒銑刀刀柄與刀體為一體式設(shè)計(jì),當(dāng)?shù)扼w受損時(shí),刀柄也無法繼續(xù)使用,造成極大的浪費(fèi);多刀錯(cuò)位盤銑刀刀盤和刀體采用分體式設(shè)計(jì),當(dāng)?shù)扼w受損時(shí),可從刀盤上單獨(dú)拆卸更換,降低了銑刀的使用成本。

        3 結(jié)語

        綜上所述,新設(shè)計(jì)的超寬、超深直角開口槽多刀錯(cuò)位盤銑刀,優(yōu)化了直角開口槽加工工藝,改善了銑削過程的穩(wěn)定性和可靠性,生產(chǎn)率得以有效提升;同時(shí),解決了傳統(tǒng)棒銑刀加工效率低、加工工藝復(fù)雜、刀體損耗嚴(yán)重等問題,在提高生產(chǎn)效率、降低刀具及人工成本方面效果顯著。

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