車銑復合加工設備在礦山機械企業中的應用

黃夢鑫，胡雪娟，王友培

（南昌礦山機械有限公司，江西 南昌 330004）

新的技術革命是現代化機械加工技術的發展動力，國內的機械加工技術在國際化的大背景下，正發生著翻天覆地的改變。隨著電子技術、信息和生產制造技術等科技的高速發展，現代化機械加工產業作為我國現代經濟的支柱產業之一，已越來越受到國內外的關注。

近年來，我國提出了《中國制造2025》計劃，從國家層面確定了我國建設制造強國的總體戰略，同時出臺了一系列旨在促進高端裝備、智能制造發展的政策，為機械行業轉型升級創造了寬松良好的政策環境[1]。借著這股“東風”，礦山機械制造行業也逐步朝著自動化、智能化的方向進行轉型升級。

1 行業背景

礦山機械是面向能源、交通和原材料基礎工業企業服務，主要任務是為煤炭、鋼鐵、有色金屬、化工、砂石骨料等企業的礦山開采和原材料的深加工，以及為鐵路、公路、水電等大型工程的施工提供先進、高效的技術裝備。礦山機械行業是我國所有行業中典型的離散型行業，多為單件小批量制作，具有產品結構大而重、產品加工周期長、訂單結構變化快等特點。因此，礦山機械行業的加工設備多為通用性機床，自動化程度不高，生產效率較低，在設備生產制造的過程中，會造成極大資源浪費，蠶食企業的利潤，影響企業的發展。

2 設備選型

某公司為大型礦山機械制造企業，主要生產產品為破碎機、篩分機、給料機、移動破碎站等設備。加工裝備以大型數控立車、數控臥車、大型落地鏜銑床、大型搖臂鉆為主，生產過程多為單工序加工[2]。因此，在產品零部件的生產加工過程中，會發生大量的零件倒運及停工等待現象，生產效率較低。隨著企業規模的擴大，產品需求量的增加，傳統加工裝備及加工方法已經無法滿足當前的企業發展需求，如何快速縮短加工周期成為了該企業的首要任務。結合該企業的產品零件結構以及近幾年的產品需求用量，經各部門綜合評估后，選取了兩類產品試點，進行技術改造，其中一種為軸類產品，主要加工零件有破碎機的傳動軸、篩分機的驅動軸等；另一種為盤類產品，主要加工零件有篩分機的軸承座、軸承座壓盤、破碎機的油缸等。

在確認技改目標對象后，該企業技術團隊與設備廠家進行了多次技術交流，重新制定新的零件加工工藝，核算零件加工節拍，并進行了加工樣品試制，最終確定了設備選型：使用一臺銑打專機及兩臺臥式車銑復合加工中心，組成一個加工單元，加工軸類產品；使用三臺立式車銑復合加工中心，組成一個加工單元、加工盤類產品。

3 工藝分析

3.1 軸類產品

圖1所示零件為典型的篩分機驅動軸，是此次技改目標對象之一，加工部位是零件的外圓及鍵槽。

圖1 驅動軸示意圖

原加工工藝為：

①棒材下料→②粗車→③熱處理→④修中心孔→⑤精車→⑥粗磨→⑦精磨→⑧銑削鍵槽→⑨防銹。

從以上工藝流程不難看出，加工一根驅動軸需要經過九道工序才能完成，另外還需要用到6臺設備（鋸床、普通臥車、退火爐、數控臥車、磨床、銑床），轉序6次。在不同的設備之間來回倒序，過程中會造成較大的浪費（轉運的浪費、等待的浪費等）。另外，在多次的轉運過程中，零件容易被磕碰、損傷，導致增加額外的返工返修工作，這些因素都影響著零件的加工效率，無形中增加了零件的制造成本，拉低了企業的利潤。因此，針對此類零件熱處理后的④-⑨工序，使用一臺銑打專機及兩臺臥式車銑復合加工中心組成的加工單元，完成對軸類零件的加工工藝優化。銑打專機完成對軸類零件端面的銑削定總長以及中心孔的鉆孔、攻絲；臥式車銑復合加工中心完成零件外圓的車削（通過高速切削加工，使零件表面粗糙度達到磨削水平Ra0.8，替代磨削加工）以及鍵槽的銑削。

優化后的加工工藝為：

①棒材下料→②粗車→③熱處理→④銑端面打中心孔→⑤車外圓銑鍵槽→⑥防銹。

調整工藝后，加工同樣一根驅動軸，工序由九道減為六道，使用設備由6臺降至5臺（鋸床、普通臥車、退火爐、銑打專機、臥式車銑復合加工中心），轉序次數由6次降至4次。通過將加工工序集中的方式，減少了零件加工過程中的浪費，提高了企業的生產效率及盈利能力。

3.2 盤類產品

圖2所示為典型的篩分機軸承座，加工部位是零件的外圓、內孔，零件的鉆孔攻絲，以及油槽的銑削。

圖2 軸承座示意圖

原加工工藝為：

①粗車→②精車→③鉆孔→④攻絲→⑤磨油槽→⑥珩磨內孔→⑦防銹。

使用原加工工藝加工一件軸承座需經七道工序，使用4臺設備（普通立車、數控立車、搖臂鉆、珩磨機），轉序5次；由于軸承座上下兩個面均需加工，至少還需要進行5次零件翻身動作，才能完成零件的全部加工。使用立式車銑復合加工中心后，只需在一臺機床上，即可完成粗加工件→成品件的全工藝過程（通過高速切削加工，使零件內孔粗糙度達到圖紙要求，替代珩磨加工）。

優化后的加工工藝為：

①粗車→②車銑加工→③防銹。

調整工藝后，加工同樣一件軸承座，工序由七道減為三道，使用設備由4臺降至2臺（普通立車、立式車銑復合加工中心），轉序次數由5次降至2次，零件翻身動作由5次降為2次，達到了提高零件生產效率的目的。

4 效率提升

下表1為兩類零件在車銑復合加工設備投入前后，加工工時的變化情況。車銑復合加工設備在投入使用后，驅動軸的加工時間由295min降為130min，加工效率提升127%；軸承座的加工時間由400min降為190min，加工效率提升111%；刨除相同工序，僅對技改部分效率提升進行核算，驅動軸的精加工時間由235min降為70min，加工效率提升236%；軸承座的精加工時間由330min降為120min，加工效率提升175%。

表1 技改前后零件加工工時的變化情況

以下表中數據展示的僅為加工時間的效率提升，倘若算上加工過程中來回倒運及等待的時間減少，零件整體的加工效率提升將會更加明顯。

5 結語

在兩個加工單元正式投入使用之后，此兩類零件的加工效率得到了巨大的提升，同時降低了產品的制造成本，間接為該企業產生了一定的經濟價值，達到了此次技術改造的目的。目前，車銑復合加工設備已有4m、5m，甚至是8m以上的大型設備。大型化車銑復合加工中心，能夠滿足礦山機械中破碎機的架體類零件的車削、銑削、鉆削等工序加工，將大大縮短礦山機械產品的制造周期，提升企業的市場競爭力。

此次技術改造項目的成功試點，能夠說明，車銑復合加工設備在礦山機械制造企業，甚至是整個機械加工制造行業中，都能進行廣泛的應用，并能夠為企業的發展及社會的進步提供助力。