坡口機器人加工耳軸新工藝的制定及應用

王曉琴

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坡口機器人加工耳軸新工藝的制定及應用

王曉琴

摘要綜合分析同煤集團現有設備性能及加工能力，結合液壓支架的耳軸技術要求，針對耳軸原有舊的加工工藝，試驗制定了“坡口機器人加工耳軸”的新的加工工藝，提高了耳軸的加工質量和生產效率。

關鍵詞坡口機器人；耳軸；數控切割機；加工工藝

0　引言

液壓支架是煤礦井下常用的支護設備，需求量大，修理也較多。液壓支架耳軸作為連接液壓支架和刮板輸送機的重要部件，是放頂煤液壓支架上拉后溜千斤頂的一個零件，當放頂煤液壓支架推動刮板機前移時，安裝在液壓支架底梁上的耳軸對后面的刮板機進行拖拽，從而帶動后面刮板機前移。因此，耳軸是液壓支架極易損壞的工件。

原有的液壓支架耳軸加工工藝較傳統［1-3］，隨著技術的不斷發展和進步，舊的加工工藝顯示出諸多的缺點。同煤集團中央機場在試制和批量生產過程中總結出一套新的加工工藝，以下將從新舊2種加工工藝的內容和特點方面分析耳軸新舊加工工藝的優缺點。

1　舊加工工藝

1.1舊加工工藝的內容

（1）耳軸的下料加工，一直是在EXA4500數控火焰切割機上進行。由于耳軸是鍛件見圖1，外形尺寸有差別，只能根據圖紙要求的尺寸進行編程，在實際加工耳軸外形的時候首先把耳軸毛坯鍛件固定于自制的工作臺上，找水平垂直；其次，對工件進行實際測量；最后，選用合適的割嘴，調整風線及割嘴離加工面的高度，在耳軸表面空走確定定位是否合適，然后進行加工見圖2。

圖1　耳軸毛坯　

圖2　耳軸外形加工

（2）加工耳軸厚度方向的槽見圖3，由于槽的中心線是人為測量而得，所以加工精度不高，每一件耳軸毛坯的加工都需要測量找點、劃線，加大了工人工作量，容易出現廢品，降低了工作效率。

圖3　耳軸銑槽加工

（3）耳軸“毛坯”需要加工外型和厚度方向銑槽。因此要經常不停調整耳軸的位置，需用天車，或是兩個人一起搬，費時費力。

（4）由于耳軸鍛件表層氧化皮較厚，數控火焰切割機切割嘴壓力不是很大，再加上氧化皮燃點高于其熔點，所以在切割中容易出現切割中斷現象，造成切割質量下降和工效降低。火焰切割機雖然對大厚度碳鋼的切割，切割費用低。但切割變形大，精度不高，切割速度低，預熱穿孔時間長。

1.2舊加工工藝特點

數控火焰切割機生產耳軸效率低，安全隱患多，加工程度不高，工人勞動強度高。

2　新加工工藝

2.1新加工工藝內容

2.1.1前期準備

（1）分析各型號液壓支架耳軸的加工工藝路線、圖紙技術要求、切割加工面的尺寸及精度要求等基礎數據，為編寫程序做原始資料做準備；

（2）下料車間接受的耳軸毛坯，是由廠鍛造車間鍛造出來的，外形尺寸不一致。圖4所示的尺寸140 mm，實際毛坯件的尺寸為135 mm～145 mm。對毛坯逐個測繪，把實測數據輸入到坡口機器人數據庫里，這樣形狀尺寸一致的歸為一類，編一組程序，其它尺寸的再重新編另一組程序。

圖4　耳軸尺寸圖

2.1.2機器人編程

（1）試驗。檢查、校正機器人X、Y、Z三軸運動靈敏度和精度，建立X、Y、Z坐標系確定原點；

（2）沿ABCDEF加工面，選取典型數據，輸入數據庫，根據機器人語言組織結構，編制出ABCDEF加工路線的數控程序；

（3）自動執行第2條編寫的程序，模擬運行，檢驗切割軌跡與欲達到的切割外形是否吻合，如有不符處，在該處重新采集原始數據，調整程序，重新模擬運行反復多次，直到模擬加工軌跡與要求外形尺寸完全符合，達到圖紙技術要求，此時的程序確定為最終執行程序；

（4）把耳軸在工作臺重新定位，采集GHJKLMNQ加工路線的原始數據，再用同上述相同的方法，編寫好GHJKLMNQ軌跡的最終執行程序；

（5）GHJKLMNQ加工面與ABCDEF加工面的不同是前者技術要求留加工余量（單邊留2 mm加工余量）。

2.1.3試切割加工產品

把耳軸固定操作臺上后，自動執行上述第3步編制的程序，調整火焰風線，使其與被切割的耳軸垂直面保持平行，使用7#割嘴，調整氧氣壓力≥0.65 MPa，燃氣丙烷壓力＞0.15 MPa。加工出的首件產品先自檢，再讓專業驗收人員檢驗，合格率達98%以上。

坡口機器人加工耳軸具有很好的穩定性，提高了切割質量，保證其一致性。降低對工人操作技術的要求，減少了人為誤差。機器人加工耳軸可以用平衡吊搬運及翻轉，提高了工作效率及安全系數。

2.2新加工工藝的特點

廠里應用坡口機器人一直是加工鉚焊結構件的焊接坡口，這次嘗試加工耳軸，拓寬了坡口機器人的加工能力，提高了設備使用效率，重要的是新工藝的制定和應用，提高了耳軸的加工精度，降低了生產成本。

3　新舊加工工藝的經濟效益對比（見表1）

表1　新舊加工工藝的經濟效益對比

從上表可看出坡口機器人加工耳軸無論從生產周期，加工成本或是尺寸精度和形位精度都優于數控火焰切割機，達到生產高效，產品高質量的宗旨。按全年耳軸加工約10 000件，坡口機器人比數控切割機年節約加工費用約50萬元。

4　結束語

綜上所述坡口機器人加工耳軸優于數控火焰切割機，用坡口機器人加工耳軸不但提升了企業技術水平、穩定了產品質量、提高了生產效率，而且減少勞動力，降低生產成本。坡口機器人加工耳軸，經過半年多的逐步完善、改進和應用，產品全部合格。

參考文獻

［1］南紅艷，馬彪，鄭喜平等.超聲波淬火在30CrMnTi鋼耳軸熱處理中的應用［J］.金屬熱處理，2015（2）：35-37.

［2］謝存禧，張鐵.機器人技術及其應用［M］.北京：機械工業出版社，2005.

［3］王笑天.金屬材料學［M］.西安：西安交通大學出版社，1989.

Formulation and Application of the New Process of Groove Robot Processing Trunnion

Wang Xiaoqin

Abstract：Based on the comprehensive analysis of existing equipment performance and processing capacity，combining with the trunnion technical requirements of hydraulic support，for the old processing technology of trunnion，the new processing technology of“groove robot processing trunnion”is made by test，the machining quality and production efficiency of the trunnion are improved.

Key words：groove robot；trunnion；CNC cutting machine；processing technology

中圖分類號TH161+.1

文獻標識碼B

文章編號1000-4866（2016）03-0028-02

作者簡介

王曉琴，女，1986年出生。2010年畢業于中北大學，現就職于大同同煤集團中央機廠下料車間工藝編程組，助理工程師。

收稿日期：2016-04-25