數控鏜銑床TKP6513平旋盤用加長刀座的設計

西安煤礦機械有限公司 （陜西 710032） 李 顯

1. 設計背景

數控鏜銑床TKP6513平旋盤現有刀座裝上外圓車刀，只可以加工搖臂行星頭的最大外圓至φ650mm左右，而C0N011301系列搖臂行星頭的外圓為，密封槽為，現有刀座無法加工，所以需要設計加長刀座。

圖 1

2. 設計思路及過程

（1）分析此零件使用性能及關鍵部位結構。通常TKP6513數控鏜銑床加工外圓的方法有：與機床主軸聯接的7∶24錐度的刀柄上，裝上玉米銑刀或合金銑刀通過G2/G3圓命令來加工，但加工的外圓表面質量差，達不到圖樣Ra=3.2μm的要求。而通過在此機床的平旋盤滑道上安裝底座，底座上安裝刀座，刀座上裝外圓車刀加工外圓，則可以保證圖樣表面粗糙度及尺寸公差要求。但因滑道行程（200mm）及機床自帶刀座尺寸的限制，目前TKP6513數控鏜銑床鏜削機殼的最大外圓為φ650mm左右。為加工大于φ650mm的搖臂行星頭外圓，需要在現有底座和刀座之間設計一個徑向加長的加長刀座。

在正確理解數控鏜銑床TKP6513加長刀座的使用性能及關鍵部位結構的基礎上，運用機械零件過渡聯接的結構設計；軸與孔的配合、公差；機床重要零件的材料選擇；機床重要零件的熱處理知識；45中碳鋼焊接等知識，進行此零件的結構設計、材料選型及熱處理。

（2）將加長刀座的刀塊軸1（聯接現有刀座）與直角加長軸2（聯接現有底座）配合部位設計成一個過渡配合的組件，如圖1所示。

（3）考慮到該加長刀座既要整體剛性好、表面硬且耐磨的使用性能要求，又要保證材料的可焊性的要求，選用含碳量為0.42%～0.50%的45調質鋼（240～280HBW），提高了材料的強度、硬度、塑性和韌性的綜合力學性能。目前大功率采煤機搖臂行星頭外圓最大為φ885mm，通過分析計算將刀塊軸1選用φ80mm×167mm、直角加長軸2選用φ60mm×380mm的45圓鋼，既能滿足加工要求，又能滿足整體剛性好的使用要求。45鋼的可焊性差，但仍能焊接，必須焊前預熱，焊后退火以消除應力。

（4）又考慮到該加長刀座的刀塊軸與直角加長軸焊接時二者的定位及位置度要求，將其配合部位設計成一個過渡配合的組件，使得其焊前安裝定位準確。焊前安裝可采取液氮冷裝方法，焊接時除了焊前預熱焊后退火外，還應采取小電流等焊接工藝方法以消除焊接應力產生裂紋的傾向。

（5）為提高組件的強度，滿足其使用性能，除了考慮以上因素外，在刀塊軸1的下端設計安裝一個M10的緊固螺釘（焊完后加工此螺孔），保證用此加長刀座加工外圓時的安全性能要求。

（6）為了將此90°加長組件與現有的刀座聯接，在刀塊軸1上端設計一個與φ40H7徑向孔夾角45°的2個的槽定位，并用2個M5螺釘聯接現有的刀座，即做成了一個加長約350mm的平旋盤用加長刀座。

按此方案設計自制的加長刀座，結構簡單，易于加工，強度好、剛性好，解決了在TKP6513數控鏜銑床上加工搖臂行星頭外圓φ885mm的問題，節約了時間，降低了成本。

筆者同時跟蹤了自制加長刀座的加工過程、熱處理過程及焊接過程，通過試裝調試，對完工后的加長刀座增加了相應的銑扁要求，以保證該加長刀座的安裝使用。自制的數控鏜銑床TKP6513加長刀座如圖2所示。

圖 2

3. 應用及效益情況

公司現有的4臺數控鏜銑床TKP6513平旋盤均可用此加長刀座。歷經一年時間，已經用此加長刀座加工或大修了32臺大功率采煤機搖臂行星頭，各行星頭密封槽處的外圓尺寸、公差及表面粗糙度均達到圖樣產品質量要求。

4. 結語

通過這次加長刀座的成功設計，使得數控車間后續加工更大搖臂行星頭密封槽處的外圓成為可能，節省了定制特殊加長刀座的費用和時間、節約了生產成本、提高了生產效率。

[1] 成大先. 機械設計手冊[M]. 5版.北京：化學工業出版社，2008.

[2] 孫鳳池，王先逵. 機械加工工藝手冊[M]. 2版. 北京：機械工業出版社，2007.

[3] 馬永杰. 熱處理工必讀[M]. 北京：化學工業出版社，2009.