一種用于大型回轉(zhuǎn)工件孔及其端面加工的專用裝置

陳 璐，張燕紅

（山東華宇工學(xué)院，山東德州 253034）

0 引言

隨著機械工業(yè)各行業(yè)的快速發(fā)展，對特大型、超大型回轉(zhuǎn)件的需求量越來越大、加工要求也越來越高；這些大型、超大型工件的共同特點是體積大、重量大、加工困難。然而，目前的機床不能在車削完成后直接加工端面和鏜孔任務(wù)，而需要完成更多的工藝過程。因此設(shè)計可以節(jié)省繁瑣操作的一種用于大型回轉(zhuǎn)工件孔及端面加工的專用裝置。用于協(xié)助臥式落地機床加工大型回轉(zhuǎn)類零件外圓后對端面加工以及鏜孔的裝置。如果現(xiàn)有機床需要對工件進(jìn)行端面加工和鏜孔，則需要將工件移動到專用設(shè)備上完成加工。團隊研究的這種裝置可以節(jié)省原來需要大量人力物力才能完成的兩種加工工序，節(jié)省勞動時間，提高勞動效率，有效的解決大型回轉(zhuǎn)類零件完成外圓加工后需要對工件端面進(jìn)行加工的問題，可在同一機床上完成車削加工、工件端面加工以及鉆孔任務(wù)。本裝置適用于各種大型回轉(zhuǎn)類零件加工，可在車削加工完成后直接進(jìn)行鏜削工作。

1 研究背景

隨著制冷、鍋爐、石化、風(fēng)電等行業(yè)的快速發(fā)展，對特大型、超大型等工件的需求量越來越大、加工要求也越來越高；而這些大型、超大型工件的共同特點就是孔的數(shù)量多。一般的車床主要用于加工大型回轉(zhuǎn)類零件外圓，加工完成外圓后需要對工件端面加工，但落地車床首先刀架不能加工到工件中心，即刀架不能用于加工整個端面，其次其不能完成對大型回轉(zhuǎn)體工件的鏜孔任務(wù)。因此工件需要從車床上拿下來，放到專用的鏜床上進(jìn)行端面加工才能完成。為了解決上述問題而研發(fā)一種可配合落地機床用于大型回轉(zhuǎn)工件孔及端面加工的專用裝置。該裝置通過主體結(jié)構(gòu)緊固調(diào)節(jié)單元以及鏜削單元的配合，只需要在車床上加裝鏜削附件就可完成原來的兩種加工工序。

2 專用裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

一種用于大型回轉(zhuǎn)工件孔及其端面加工的專用裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要由緊固調(diào)節(jié)單元、鏜削單元組成。其中緊固調(diào)節(jié)單元由卡齒調(diào)節(jié)機構(gòu)以及夾持機構(gòu)組成。卡齒調(diào)節(jié)機構(gòu)為兩對結(jié)構(gòu)相同的電動推桿、兩對結(jié)構(gòu)相同的滑柱、兩對結(jié)構(gòu)相同的連接板以及兩對結(jié)構(gòu)相同的卡齒。夾持機構(gòu)為空心錐、承載板、兩對結(jié)構(gòu)相同的緊固塊以及兩對結(jié)構(gòu)相同的螺栓。

圖1 大型回轉(zhuǎn)工件孔及其端面加工的專用裝置結(jié)構(gòu)

鏜削單元由徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)以及鏜削機構(gòu)組成。徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)為一對結(jié)構(gòu)相同的導(dǎo)軌、一對結(jié)構(gòu)相同的滑塊、一對結(jié)構(gòu)相同的L 形板、第二伺服電機、行星減速機、聯(lián)軸器、一對結(jié)構(gòu)相同的安裝座、一對結(jié)構(gòu)相同的軸承、滾珠絲杠、滾珠螺母以及連接塊。鏜削機構(gòu)為安裝板、刀座、鏜刀以及插桿。

裝置使用時直接安裝在落地機床上即可。在落地車床完成車加工任務(wù)后，將該裝置插入落地機床卡盤上即可配合落地機床開始進(jìn)行重大型工件端面的加工以及鉆孔任務(wù)。

3 專用裝置工作原理和特點

3.1 工作原理

裝置能夠通過控制器發(fā)出指令，驅(qū)動器接受指令后，給電機發(fā)送信號，使電機轉(zhuǎn)動，并且?guī)訚L珠絲杠轉(zhuǎn)動，通過滾珠螺母在滾珠絲杠上運動，推動安置在連接塊和滑塊上的安裝板移動到卡盤最外側(cè)，安裝板上的刀座裝配有鏜刀，鏜刀移動到卡盤最外圍時，可根據(jù)工件加工余量由工人對刀后正式開始加工，卡盤轉(zhuǎn)動，電機反轉(zhuǎn)通過行星減速機及滾珠絲杠帶動刀具向卡盤中心移動，當(dāng)?shù)都庠竭^卡盤中心后即可完成工件端面加工。

裝置還能夠?qū)崿F(xiàn)重大型回轉(zhuǎn)體工件鏜孔加工的問題。首先根據(jù)鏜孔任務(wù)要求利用徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)完成刀具的移動，然后將刀具進(jìn)行緊固后使主軸轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)對工件的鏜孔工作。

3.2 運行設(shè)計

工作加工的工作流程如圖2 所示。端面加工時，先將刀具移動到卡盤最外圍，再完成刀具操作。然后轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，電機通過行星減速器和滾珠絲杠帶動刀具移動到卡盤中心，當(dāng)?shù)都獯┻^卡盤中心時，端面加工完成。

圖2 工作流程

鏜孔加工時，先完成工件固定，其次將刀具移動到合適的位置，然后夾緊刀具。打開主軸驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，即可進(jìn)行工件鏜孔任務(wù)。

3.3 項目特色

臥式機床可加工各部件內(nèi)外圓柱面、端面、圓弧等成形表面，是加工各種輪胎、輪胎模具、大平面盤、環(huán)部件的理想設(shè)備。在一些科學(xué)技術(shù)比較發(fā)達(dá)的國家，已由生產(chǎn)鏜床轉(zhuǎn)向生產(chǎn)更高水平的自動化機床，并已生產(chǎn)和研制出更高一級的現(xiàn)代化水平的設(shè)備，從而為實現(xiàn)無人化工廠奠定基礎(chǔ)。但國內(nèi)大部分機床設(shè)備不能進(jìn)行鏜削一體化加工，即車床刀架不能加工到工件中心，刀架不能用來加工整個端面。這種車床加工大型零件，通常在車床加工后采取再加工操作，耗費了大量的人力物力，給企業(yè)經(jīng)濟造成一定的損失。國產(chǎn)鏜床在結(jié)構(gòu)性能、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量等方面都有了很大的提高，但在同一臺機床上滿足上述加工仍有一定的難度。

相比之下，一種用于大型回轉(zhuǎn)工件孔及其端面加工的專用裝置可以簡化傳統(tǒng)繁瑣的加工方法。本文設(shè)計的裝置可以車削加工大型軸類端面和鏜孔任務(wù)在同一臺機床上完成，適用于各種大型、超大型旋轉(zhuǎn)軸類零件的加工，車削加工后可直接鏜孔，大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)省大量的人力、物力資源。有效解決了不能在同一機床上加工特大型、超大型旋轉(zhuǎn)零件，同時完成端面和鏜孔的加工問題。并且通過緊固調(diào)節(jié)單元和鏜孔單元的配合，只需在車床上安裝鏜孔附件即可完成兩個需要大量人力物力的加工工序。

4 應(yīng)用前景

裝備制造業(yè)是國家的重要組成部分，是實體經(jīng)濟的重要組成部分。機床是設(shè)備制造的基礎(chǔ)，是設(shè)備生產(chǎn)的設(shè)備，被稱為工業(yè)母機。機床產(chǎn)品的特點之一是能夠滿足不同的加工需求：包括質(zhì)量、成本、產(chǎn)能等，所以產(chǎn)品質(zhì)量越高市場份額會越高，而不是越高品級的產(chǎn)品市場占有率就一定會越高。近年來隨著國民經(jīng)濟高速的發(fā)展，裝備制造業(yè)的振興以及整個制造業(yè)技術(shù)升級需求加大，在固定資產(chǎn)投資較快增長的拉動下，機床附件工具市場呈現(xiàn)產(chǎn)需兩旺的態(tài)勢。強勁的市場需求帶動了機床工具行業(yè)出現(xiàn)了產(chǎn)銷暢旺的局面，機床附件工具行業(yè)在這樣的環(huán)境下也是得到了大發(fā)展。

風(fēng)電工業(yè)的強勁發(fā)展以及航空、航天等行業(yè)的快速發(fā)展極大增加了大型、特大型回轉(zhuǎn)工件的需求，其加工要求也越來越高；這些大型、超大型工件的共同特點是體積大、重量大、加工困難。本裝置作為機床附件與機床進(jìn)行簡單連接后即可實現(xiàn)直接在進(jìn)行車工操作后開始對端面以及孔的加工。而且其結(jié)構(gòu)簡潔便于拆裝，操作簡單。因此一種用于大型回轉(zhuǎn)工件孔及其端面加工的專用裝置作為一種新型機床附件有著極大的發(fā)展前景以及經(jīng)濟效益。

5 結(jié)束語

隨著機械工業(yè)各行業(yè)的快速發(fā)展，對特大型、超大型等回轉(zhuǎn)件的需求量越來越大、加工要求也越來越高；這些大型、超大型工件的共同特點是體積大、重量大、加工困難。一種用于大型回轉(zhuǎn)工件孔及其端面加工的專用裝置解決了不能在同一機床上加工大型、超大型旋轉(zhuǎn)部件、完成端面和鏜孔的問題，大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了大量的人力物力資源。對于機械制造業(yè)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。裝置對于這些零件的加工效率帶來了巨大的提升。并且該裝置結(jié)構(gòu)簡單容易制作且方便拆裝，同時有著極大的發(fā)展前景以及經(jīng)濟效益。