Z100搖臂鉆加工轉盤軸承座平面的改造

秦皇島技師學院 （河北 066000） 李 雯 張 輝 呂 娜

筆者在港務局機械設備修理廠下廠鍛煉期間，親身參與Z100搖臂鉆床的技術改造工作，就是用搖臂鉆來加工門機的回轉平面。門機屬于大型港口起重設備，是大型部件，既入不了車間廠房，也上不了普通機床，使加工難度提高。其中轉臺和圓筒上的轉盤軸承座直徑4200mm，要求平面度0.3mm，這兩部分分別與轉盤軸承配合，要求精度高，也是門機中回轉機構的核心部分。經過與機修廠技術人員的共同努力和研究，成功將Z100搖臂鉆進行了改造，完成了回轉加工銑削平面，并借助改進水平儀的平面測試和修正技術，使加工平面度在0.2mm以內，節省了大量資金和時間，取得了良好的經濟和社會效益。

1.門機轉臺總成的技術參數及簡圖

4043門機轉臺總成外形尺寸（見圖1）：13220mm（長）×10146mm（寬）×4024mm（高），重量124512.1kg；需要加工的圓筒支架表面尺寸（見圖2）：外圈直徑4040mm，內圈直徑3600mm，高1506mm；需要加工的圓筒端部表面尺寸（見圖3）：外圈直徑4282mm，內圈直徑3600mm，高1800mm。

圖1 轉臺總成示意圖

圖2 圓筒支架

圖3 圓筒端部

2.改進前技術狀況分析

由于門機轉臺總成和圓筒端部的外形尺寸和重量都比較大，又沒有相關的經驗和設備進行機加工，外協加工會影響到門機制造資質的評審，所以只能對現有設備進行改造，而且加工精度還要保證在圖樣要求的平面度0.3mm之內。根據加工件的尺寸最終決定將Z100搖臂鉆進行改造。

搖臂鉆床（見圖4）尺寸：4390mm（長）×50m m（寬）×4130m m（高）；主軸最小跨距540m m；主軸最大跨距3000m m；最小工作高度440mm，最大工作高度2100mm。

在改造搖臂鉆床過程中主要有以下幾個問題：①搖臂鉆是以鉆孔為主，如何將鉆削改為銑削。②如搖臂鉆在銑平面時主軸主要受徑向切削力影響，切削轉矩較大，因主軸直徑只有65mm，而專業落地鏜的主軸直徑在160～200mm，相比之下主軸剛度較小。③搖臂鉆主軸和主軸箱的運動為齒輪齒條傳動，因為齒輪齒條之間有間隙，故在進刀過程中受到外力影響會產生位移，影響加工精度。④在加工過程中如何保證立柱的剛度。⑤加工過程中如何進刀，如何保證表面粗糙度。

圖4 搖臂鉆尺寸示意圖

3.技術改進設計

針對加工時可能遇到的問題，采取了如下方案：

（1）根據鉆床和銑床的刀頭聯接方式，經過參考后設計了一個可以聯接銑刀盤的錐柄，將錐柄插入套筒軸內，這樣就達到銑平面的目的。由于大刀盤與平面接觸面積大，在加工過程中切削轉矩大，而搖臂鉆主軸又不能達到使用要求，使銑出的平面達不到加工精度，所以又備用一個較小的刀盤，并設計了一個聯接法蘭。經過初期試驗，使用小刀盤效果更好一些（見圖5）。

圖5 刀盤聯接

（2）鉆床的主軸運動是由齒輪齒條傳動實現的。齒輪齒條之間有間隙，在加工過程中也會因為軸向進刀受到軸向的阻力，使主軸出現上下的位移。其次，主軸剛度不夠，加工過程中受回轉的切削力，就會產生振動。針對主軸在加工過程中會出現的位移和振動，以及解決進刀的問題，我們決定將主軸與主軸箱殼體聯接起來使之成為一體。為此設計了兩塊卡軸板，卡軸板2與主軸箱殼體相連，卡軸板3通過長螺桿與卡軸板2相連，卡軸板均切為兩半，通過螺栓鎖緊，使套筒軸與卡軸板之間形成過盈，這樣就限制了主軸上下和平面方向的位移，加強了主軸的剛度。其次，通過螺母可以調節軸向的進刀量。這種方法大大提高了搖臂鉆銑床的加工精度（見圖6）。

圖6 主軸固定

（3）由于轉臺焊接時搭建的平臺表面到圓筒支架加工面的尺寸大于搖臂鉆最大工作高度，因此搖臂鉆需要整體加高。其次加固搖臂鉆立柱時沒有加固點，還要盡量避免損壞機床表面。于是我們設計了一個支座（見圖7），聯接原配重底座和立柱，并驗算了抗傾覆性和螺栓剪切強度。這樣可以從支座上引出加固筋板，從而避免損壞機床，還可以通過在支座和搖臂鉆之間用銅片來進行找正。

圖7 支座

（4）在加工時需要將搖臂鉆整體放入圓筒支架中間，當主軸受到軸向的反作用力后，會對立柱形成一個彎矩。如果只將底座固定在工作平臺上，由于立柱的剛度不夠，在加工時就會出現振動。于是我們在支座和圓筒支架之間分三個或四個方向加了筋板固定，將筋板上下面，搖臂鉆底座與工作平臺焊接起來，這樣，轉臺、工作平臺和立柱就成為X132.9和X132.10輸出24V，通過功率繼電器控制右邊PPU的ON/OFF1使能和OFF3使能。

同樣的道理，驅動總線就緒信號DB2700.DBX2.5為1后，PPU的X122.1通過功率繼電器KA1給入24V，ON/OFF1使能；之后，PPU的X122.2通過功率繼電器K A2給入24V，OFF3使能。這些使能加上之后，PPU的X132.9和X132.10輸出24V，作為左邊PP72/48 I/O的輸入信號，當這兩個輸入信號同時為1后，可以給X軸和Z軸加脈沖使能和控制使能，即P L C接口信號D B380x.D B X4001.7=1和D B380x.DBX2.1=1。