重型臥式車床加工能力拓展改造

【摘要】通過技術(shù)改造使機(jī)床設(shè)備的加工能力適應(yīng)社會生產(chǎn)發(fā)展需求的變化，以較小的投入實現(xiàn)機(jī)床設(shè)備加工能力的更新?lián)Q代，為企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展節(jié)約資金，創(chuàng)造更高的效益是現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展過程中比較常見的問題，本文以通過技術(shù)改造提升重型臥車加工的能力為實例，介紹了如何以較低的成本實現(xiàn)機(jī)床設(shè)備加工能力的成倍提升。

【關(guān)鍵詞】技術(shù)改造；重型；低成本；提升加工能力

一、前言

在礦用機(jī)械領(lǐng)域，例如提升機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、磨機(jī)類等產(chǎn)品中，這些設(shè)備中關(guān)鍵的傳動及回轉(zhuǎn)部位的加工都需要通過大型臥車的加工來實現(xiàn)。隨著時代的發(fā)展，礦用設(shè)備都向著大型化的方向發(fā)展以實現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率，創(chuàng)造更高的利潤，這種發(fā)展趨勢也就意味著加工這類產(chǎn)品的機(jī)床設(shè)備的加工能力也需要對應(yīng)的提升才可以滿足客戶對產(chǎn)品參數(shù)的新需求。

公司有一臺20世紀(jì)30年代末期的重型臥式車床，為德國希斯莊明公司設(shè)計制造的產(chǎn)品，該機(jī)床原設(shè)計的最大加工直徑為2.5米，就目前產(chǎn)品需求形勢來看，產(chǎn)品的直徑普遍在4-5m左右，該機(jī)床的加工能力已經(jīng)無法滿足主流產(chǎn)品的加工需求。鑒于該機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)秀并且制造用料優(yōu)良，通過模擬測繪以及數(shù)據(jù)核算，該機(jī)床滿足改造的技術(shù)要求，因此計劃著手對該臺重型臥式車床進(jìn)行技術(shù)改造，通過改造以及增加設(shè)備附件，使其具備更高的加工能力以滿足大直徑產(chǎn)品加工的需求。

二、改造構(gòu)思

首先考慮機(jī)床加工直徑方面進(jìn)行拓展改造，該機(jī)床原設(shè)計的最大加工直徑為2.5米，該加工參數(shù)由主軸箱的回轉(zhuǎn)主軸中心線距床身導(dǎo)軌面的高度以及機(jī)床的承載能力所共同決定，以目前產(chǎn)品的普遍加工直徑為改造目標(biāo)，通過本次改造應(yīng)將該機(jī)床的直徑加工能力提升至5m左右，承載能力提升3倍左右。本次改造的首要問題是提升卡盤爪的夾持能力，由于卡爪具有正反夾持的能力配合工件內(nèi)部增加的簡易工裝，卡盤爪不經(jīng)改造就可以夾持4-5米直徑的工件，通過對比同類參數(shù)大型臥車的卡爪結(jié)構(gòu)及尺寸，現(xiàn)有卡盤爪提供的加持力可滿足使用要求，因此對機(jī)床的卡盤以及卡盤爪不需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造。

由于主軸箱的主軸中心線距床身導(dǎo)軌面的距離只有1.5米左右，因此不能滿足該回轉(zhuǎn)直徑工件的加工要求，考慮在主軸箱下方設(shè)計加裝增高底座以抬高主軸箱距離床身導(dǎo)軌面的高度進(jìn)而滿足該尺寸要求。通過測算該增高底座的高度應(yīng)設(shè)計制做為1.2米較為合適，材質(zhì)選擇方面，由于HT250鑄鐵具有良好的鑄造、減振、耐磨以及易加工等性能而被廣泛用于機(jī)床床身、殼體等的制造，本次改造也采用該材料進(jìn)行加工制作，底座下方設(shè)計為與主軸箱下方相同的孔位以適用于原機(jī)床的安裝基礎(chǔ)，機(jī)床傳動箱與底座采用螺栓固定并用銷子定位的方式進(jìn)行組合安裝。

由于主傳動箱端軸線的增高，尾座端及車削刀架部分也需要增加相應(yīng)的高度與之相匹配，具體實施方案與上述內(nèi)容雷同，文中不再做逐一陳述。

加工直徑增加的要求得到實現(xiàn)后，接下來要考慮的是如何提升機(jī)床的整體承載能力。由于工件尺寸的增加其重量也隨之增加，原主軸設(shè)計的承載能力已無法滿足改造后的要求，此處考慮設(shè)計增加一套額外的卸荷裝置來提升機(jī)床的承載能力，設(shè)計構(gòu)思為：在卡盤的下方設(shè)計增加一對托輥支撐裝置托住卡盤的外圓進(jìn)行支撐卸荷從而達(dá)到提升主軸的承載能力的目的。具體方案為：在卡盤下方固定放置一底座，在底座上放置兩套托輥輪裝置，分別與卡盤Y軸線左右約15°相切接觸，使兩套滾輪托住卡盤，用于卸荷機(jī)床主軸的承載力，托輥輪裝置可以在縱向以及橫向上進(jìn)行微距調(diào)節(jié)，從而達(dá)到最佳的接觸效果。

在該部分的改造中要特別注意的是由于卡盤的材質(zhì)為鑄鐵材料，而托輥的材質(zhì)由于硬度的要求一般多采用45#調(diào)質(zhì)料或40Cr，因此托輥滾輪的硬度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于卡盤的硬度，較硬的滾輪與卡盤對滾時，會對卡盤造成啃切破壞，使卡盤外圓表面產(chǎn)生不規(guī)則的凹槽，不僅影響機(jī)床的加工精度，而且會對卡盤造成永久性的破壞，從而導(dǎo)致的問題是，第一：卡盤為機(jī)床的主要件，造價較高，更換成本較高，第二：更換卡盤爪需要拆卸主傳動箱，工作量較大，會造成機(jī)床的長時間停機(jī)從而影響企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)度，因此在設(shè)計時托輥滾輪的寬度要設(shè)計為大于卡盤外圓的寬度，這種設(shè)計可以使卡盤的外圓完全置于托輥輪外圓之上，托輥輪的邊緣就不會啃切破壞到卡盤的外圓。

1：該部分的改造方案簡圖如下：

1、主軸箱2、卡盤3、托輥系統(tǒng)4、增高底座

2：機(jī)床改造實施成果圖：

主軸箱端的改造設(shè)計完成后，進(jìn)行機(jī)床尾座部分的設(shè)計改造工作，由于改造后的機(jī)床主要用于加工大筒體類工件，該類零件多為中空結(jié)構(gòu)，因此原機(jī)床的尾座頂尖無法直接定位裝卡該類工件。通過觀察主軸箱端卡盤爪的裝卡工作原理，設(shè)想在尾座增加類似裝卡使用效果的工裝來完成工件的夾持工作，通過一級工裝過渡來實現(xiàn)尾座頂尖的頂緊工作，同時增加相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)工件裝卡后的承重分擔(dān)工作。

該部分的改造方案簡圖上圖：

1、增高底座2、尾座3、軸承4、工裝軸盤5、卡盤工裝6、卸荷支承座

尾座部分改造使用說明：序號3（軸承）與序號4（工裝軸盤）為一體裝配，序號5（卡盤工裝）按照產(chǎn)品系列的直徑可以配套制作為不同大小直徑若干件，在一定直徑范圍內(nèi)進(jìn)行配套更換，序號6托在軸承下方用于卸荷部分重量，同樣序號6具備一定范圍的縱向以及橫向的微量調(diào)節(jié)能力。

三、改造效果

最終使用效果圖：

機(jī)床經(jīng)過設(shè)計改造后，打表測量顯示機(jī)床的軸向跳動控制在了0.02mm以內(nèi)，全長范圍（20m）的軸向跳動量控制在了0.05mm以內(nèi)，完全可以滿足機(jī)床的設(shè)計使用要求。該機(jī)床現(xiàn)在已投入使用，根據(jù)工件加工情況來看，改造效果良好，完全滿足了企業(yè)的生產(chǎn)使用要求，為企業(yè)節(jié)約了大量的機(jī)床設(shè)備購置資金，值得在該類機(jī)床設(shè)備上進(jìn)行推廣。