Z100搖臂鉆加工轉(zhuǎn)盤軸承座平面的改造

秦皇島技師學(xué)院 （河北 066000） 李 雯 張 輝 呂 娜

筆者在港務(wù)局機(jī)械設(shè)備修理廠下廠鍛煉期間，親身參與Z100搖臂鉆床的技術(shù)改造工作，就是用搖臂鉆來加工門機(jī)的回轉(zhuǎn)平面。門機(jī)屬于大型港口起重設(shè)備，是大型部件，既入不了車間廠房，也上不了普通機(jī)床，使加工難度提高。其中轉(zhuǎn)臺(tái)和圓筒上的轉(zhuǎn)盤軸承座直徑4200mm，要求平面度0.3mm，這兩部分分別與轉(zhuǎn)盤軸承配合，要求精度高，也是門機(jī)中回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的核心部分。經(jīng)過與機(jī)修廠技術(shù)人員的共同努力和研究，成功將Z100搖臂鉆進(jìn)行了改造，完成了回轉(zhuǎn)加工銑削平面，并借助改進(jìn)水平儀的平面測(cè)試和修正技術(shù)，使加工平面度在0.2mm以內(nèi)，節(jié)省了大量資金和時(shí)間，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1.門機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)總成的技術(shù)參數(shù)及簡圖

4043門機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)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(nèi)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(nèi)圈直徑3600mm，高1800mm。

圖1 轉(zhuǎn)臺(tái)總成示意圖

圖2 圓筒支架

圖3 圓筒端部

2.改進(jìn)前技術(shù)狀況分析

由于門機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)總成和圓筒端部的外形尺寸和重量都比較大，又沒有相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備進(jìn)行機(jī)加工，外協(xié)加工會(huì)影響到門機(jī)制造資質(zhì)的評(píng)審，所以只能對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)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(nèi)。根據(jù)加工件的尺寸最終決定將Z100搖臂鉆進(jìn)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(gè)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(shí)主軸主要受徑向切削力影響，切削轉(zhuǎn)矩較大，因主軸直徑只有65mm，而專業(yè)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(yùn)動(dòng)為齒輪齒條傳動(dòng)，因?yàn)辇X輪齒條之間有間隙，故在進(jìn)刀過程中受到外力影響會(huì)產(chǎn)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(jìn)刀，如何保證表面粗糙度。

圖4 搖臂鉆尺寸示意圖

3.技術(shù)改進(jìn)設(shè)計(jì)

針對(duì)加工時(shí)可能遇到的問題，采取了如下方案：

（1）根據(jù)鉆床和銑床的刀頭聯(lián)接方式，經(jīng)過參考后設(shè)計(jì)了一個(gè)可以聯(lián)接銑刀盤的錐柄，將錐柄插入套筒軸內(nèi)，這樣就達(dá)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(zhuǎn)矩大，而搖臂鉆主軸又不能達(dá)到使用要求，使銑出的平面達(dá)不到加工精度，所以又備用一個(gè)較小的刀盤，并設(shè)計(jì)了一個(gè)聯(lián)接法蘭。經(jīng)過初期試驗(yàn)，使用小刀盤效果更好一些（見圖5）。

圖5 刀盤聯(lián)接

（2）鉆床的主軸運(yùn)動(dòng)是由齒輪齒條傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。齒輪齒條之間有間隙，在加工過程中也會(huì)因?yàn)檩S向進(jìn)刀受到軸向的阻力，使主軸出現(xiàn)上下的位移。其次，主軸剛度不夠，加工過程中受回轉(zhuǎn)的切削力，就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。針對(duì)主軸在加工過程中會(huì)出現(xiàn)的位移和振動(dòng)，以及解決進(jìn)刀的問題，我們決定將主軸與主軸箱殼體聯(lián)接起來使之成為一體。為此設(shè)計(jì)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(qiáng)了主軸的剛度。其次，通過螺母可以調(diào)節(jié)軸向的進(jìn)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(zhuǎn)臺(tái)焊接時(shí)搭建的平臺(tái)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(shí)沒有加固點(diǎn)，還要盡量避免損壞機(jī)床表面。于是我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)支座（見圖7），聯(lián)接原配重底座和立柱，并驗(yàn)算了抗傾覆性和螺栓剪切強(qiáng)度。這樣可以從支座上引出加固筋板，從而避免損壞機(jī)床，還可以通過在支座和搖臂鉆之間用銅片來進(jìn)行找正。

圖7 支座

（4）在加工時(shí)需要將搖臂鉆整體放入圓筒支架中間，當(dāng)主軸受到軸向的反作用力后，會(huì)對(duì)立柱形成一個(gè)彎矩。如果只將底座固定在工作平臺(tái)上，由于立柱的剛度不夠，在加工時(shí)就會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。于是我們?cè)谥ё蛨A筒支架之間分三個(gè)或四個(gè)方向加了筋板固定，將筋板上下面，搖臂鉆底座與工作平臺(tái)焊接起來，這樣，轉(zhuǎn)臺(tái)、工作平臺(tái)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(qū)動(dòng)總線就緒信號(hào)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(hào)，當(dāng)這兩個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)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(hào)D B380x.D B X4001.7=1和D B380x.DBX2.1=1。