論證在龍門刨床上加工超寬工件的可行性

張淑玲 薛植森

(①唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北唐山0 63020;②唐山開(kāi)灤鐵拓重機(jī)公司，河北唐山 063020)

1 任務(wù)

龍門刨床主要用來(lái)加工大平面，尤其是長(zhǎng)而窄的平面;一般可刨削的工件寬度達(dá)1 m，長(zhǎng)度在3 m以上。龍門刨床的主參數(shù)是最大刨削寬度，當(dāng)工件寬度超出其龍門寬度時(shí)，就不能加工了。但在實(shí)際加工過(guò)程中，卻碰到了工件寬度超出龍門寬度的皮帶輸煤機(jī)機(jī)頭底座的加工。底座為框架結(jié)構(gòu)，由槽鋼和鋼板焊接而成。外形尺寸:長(zhǎng)2 100 mm，寬1 400 mm，高260 mm。底座上面焊有2塊長(zhǎng)2 100 mm、寬90 mm、厚25 mm的鋼板，需要刨削加工(下面焊的鋼板不加工)，如圖1。但是廠里的龍門刨床是波蘭產(chǎn)的B125型，它的加工范圍是長(zhǎng)4 000 mm，寬1 250 mm，高1 250 mm，顯然工件的寬度已超出龍門刨床的加工范圍。

2 分析

2009年以前，經(jīng)常因外單位未及時(shí)加工出底座而影響了生產(chǎn)進(jìn)度。為了扭轉(zhuǎn)這種被動(dòng)的局面，在2010年初組成了攻關(guān)小組，研究怎樣在超出刨床加工范圍的情況下加工該底座。首先設(shè)想做1個(gè)可以裝夾上底座的胎具，胎具和刨床工作臺(tái)接觸面粗糙度值要達(dá)到Ra6.3 μm以下，且平面度在每1 000 mm×1 000 mm內(nèi)不大于0.1 mm。底座在胎具上找平，找正后裝夾在胎具上，把胎具橫夾在刨床工作臺(tái)上。由于底座長(zhǎng)2 100 mm，水平刀架最大位移1 300 mm，所以刨削底座上加工面1(圖2)要分2次加工。第1次從底座端面開(kāi)始刨到水平刀架終止位置;第2次胎具在水平刀架起始極限位置移動(dòng)1 000 mm左右后，接刀刨完。底座上面需刨削的2個(gè)加工面分別是2 100 mm×90 mm，水平刀架裝夾刀具后，刀尖距龍門導(dǎo)軌距離500 mm。理論上設(shè)計(jì)可以保證胎具對(duì)應(yīng)龍門導(dǎo)軌面與刀具退出面的最小尺寸為220 mm。這樣底座可以不過(guò)龍門加工其中的一個(gè)加工面。加工好一個(gè)底座需要裝夾4次胎具(底座在胎具上不動(dòng))包括一次胎具轉(zhuǎn)動(dòng)180°，由于胎具底面粗糙度值在Ra6.3 μm以下，平面度在每1 000 mm×1 000 mm內(nèi)不大于0.1 mm，所以胎具在刨床工作臺(tái)上無(wú)論怎樣移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，在水平刀架的垂直方向，在刀具不進(jìn)給的情況下，均可保證加工面1和加工面2是同一個(gè)平面，如圖3所示。這樣加工出質(zhì)量合格的底座估算需要10 h。而底座在總廠成本核算中給龍門刨的工時(shí)定額為3 h，超出了定額3倍多，用這種方法不適合總廠要求的節(jié)能增效原則，所以盡可能不用。

3 方案

經(jīng)上述分析后，開(kāi)始設(shè)想采用過(guò)龍門的對(duì)角線加工。龍門寬1 250 mm，高1 250 mm，對(duì)角線約1 720 mm，底座寬是1 400 mm，理論上應(yīng)該可以加工。但經(jīng)過(guò)查閱大量圖書(shū)資料和搜索網(wǎng)上資源，都沒(méi)有關(guān)于過(guò)龍門對(duì)角線加工方面的實(shí)例。此設(shè)想需將底座傾斜成45°角，斜放于工作臺(tái)上，它的關(guān)鍵在于怎樣把水平基準(zhǔn)面轉(zhuǎn)換成45°角的斜基準(zhǔn)面，怎樣找正。另外，底座本身抗扭曲變形力差，怎樣裝夾既防止變形又能有足夠的力抵抗切削力產(chǎn)生的位移呢?于是又設(shè)想做一個(gè)胎具把底座傾斜架于刨床工作臺(tái)上，這個(gè)胎具要有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。這樣便找到了2個(gè)長(zhǎng)1 000 mm，長(zhǎng)邊900 mm，短邊600 mm的90°彎板，前后順序排列放于龍門刨工作臺(tái)上充當(dāng)胎具，把底座斜靠在90°彎板的長(zhǎng)邊上，目測(cè)過(guò)龍門的情況，效果很好。但是如果這樣加工底座，用什么當(dāng)基準(zhǔn)面呢?經(jīng)分析可知，3點(diǎn)可確定1個(gè)平面，1點(diǎn)1線可確定1個(gè)平面，兩條平行線也可確定1個(gè)平面。如果把兩個(gè)彎板裝夾在工作臺(tái)上后把1面和2面修整一刀后，其中2面只需修約10 mm深，這樣彎板邊就和T型槽的邊平行了，這2條平行線就可充當(dāng)基準(zhǔn)面了，如圖4所示。

4 加工

把底座一邊靠于彎板長(zhǎng)邊上，另一邊放于T型槽邊上，這樣底座就有基準(zhǔn)面了。注意:彎板位置很重要:要和放底座的T型槽邊的距離和彎板長(zhǎng)邊相距900 mm，以保證底座與工作臺(tái)成45°角。為提高傾斜角度精確性，可在彎板長(zhǎng)邊內(nèi)側(cè)和工作臺(tái)面上安裝一個(gè)可調(diào)整角度的螺絲底座，再通過(guò)螺絲與零件相連，這樣有助于微量調(diào)整傾斜角度。圖5所示為刀架扳角度提供主要數(shù)據(jù)。

怎樣把水平基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成傾斜基準(zhǔn)呢，首先底座在自由狀態(tài)下和彎板T型槽各不少于2個(gè)接觸點(diǎn)(底座和兩條平行線接觸點(diǎn)越多，平面度越好，反之越差)。在底座底面上與彎板邊及T型槽邊接觸處打上標(biāo)記(前后都打共4處)，如圖5所示，在底座上面找好裝夾的最佳位置打上標(biāo)記(4處)。然后找2根直線度好，2 m多長(zhǎng)的φ50 mm左右的圓鋼(φ30 mm左右的直線度較差)放在劃線平臺(tái)上，這2根圓鋼就模擬90°彎板和T型槽上2條線。把底座放在2根圓鋼上，圓鋼位置是底座底面打標(biāo)記處，這樣可假想為把圖5狀態(tài)下(也是實(shí)際狀態(tài))的斜放逆時(shí)針轉(zhuǎn)45°成水平狀態(tài)。當(dāng)?shù)鬃趫A鋼上找平找正時(shí)，尤其是底座的4個(gè)角，如未與圓鋼接觸，有縫隙，要用小斜楔墊實(shí);小斜楔的位置和進(jìn)入縫隙的多少都打上標(biāo)記，然后劃找正線、加工線。同樣，裝夾處也要墊實(shí)。把底座再次放于彎板與T型槽之中，小斜楔按標(biāo)記在原來(lái)地方墊好。這樣就完成了水平基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換斜基準(zhǔn)了，水平擺放的底座和斜擺放底座基準(zhǔn)重合，就可以按水平基準(zhǔn)畫(huà)的線加工了。裝夾時(shí)，要有可以調(diào)整角度的螺絲座。加工時(shí)，水平刀架和側(cè)刀架同時(shí)使用以提高效率，2個(gè)刀架都扳45°角;側(cè)刀架要用特殊刀具，選用長(zhǎng)刀桿并且是彎頭刀，如圖6所示。另外，在加工過(guò)程中要考慮刀具如何復(fù)位的問(wèn)題。由于側(cè)刀架抬刀裝置是彈簧復(fù)位，在刀架的水平位置和俯角位置好復(fù)位，但在仰角時(shí)復(fù)位不牢，要多加一個(gè)輔助彈簧或采用手動(dòng)復(fù)位。

2個(gè)刀架加工到線后用游標(biāo)卡尺測(cè)量2個(gè)加工面到找正線的距離A是否一致，如圖7所示。

5 檢驗(yàn)

按上述方案進(jìn)行底座的加工，第1個(gè)底座加工完成用時(shí)4.5 h，其中包括安裝胎具的時(shí)間。在劃線平臺(tái)用4個(gè)等高塊檢驗(yàn)加工面的平面度在2 100 mm×1 400 mm范圍內(nèi)，誤差0.35 mm。加工第2個(gè)底座用時(shí)2 h，誤差0.3 mm。因?yàn)榈鬃醋⒐钜螅缘鬃庸べ|(zhì)量合格。

總之，過(guò)龍門對(duì)角線加工底座無(wú)論是從加工質(zhì)量、加工效率還是加工經(jīng)濟(jì)性方面來(lái)講都是成功的。因此，可供加工類似工件參考。