雙軸鏜床鏜桿改造研究與應(yīng)用

尹 萍 王 會 楊瑞金

(濰柴動力股份有限公司，山東 濰坊 261041)

為優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，需將小止推機體換為大止推機體，為此，機體止推面直徑較原尺寸需增大3.1 mm，為此，相應(yīng)的加工設(shè)備及工藝需隨之調(diào)整。一號工廠所有雙軸鏜床現(xiàn)只能加工小止推機體，所有設(shè)備分屬3 個設(shè)備廠家，分別為瓦爾特、瑪帕、高邁特，設(shè)備結(jié)構(gòu)差異大，若切換大止推，全部專機需改造后方能實施。文章以加工三車間M8175 雙軸鏜床為例，詳述改造過程。

1 主軸孔鏜桿工作原理

雙軸鏜床為機體主軸孔、凸輪軸孔鏜加工設(shè)備，機體止推面由主軸孔鏜桿加工完成，因此所有改造均圍繞主軸孔鏜桿展開。

主軸孔鏜桿止推加工機構(gòu)由刀夾、滑塊、芯軸、伺服電動機組成。加工方式為在主軸旋轉(zhuǎn)過程中機床伺服系統(tǒng)拉動主軸鏜桿內(nèi)的芯軸，芯軸通過齒形結(jié)構(gòu)和止推加工滑塊連接，從而使芯軸的軸向運動轉(zhuǎn)化為滑塊的徑向運動(控制加工直徑)，最終通過連接在滑塊上的刀夾及刀片的旋轉(zhuǎn)來完成止推面加工。如圖1所示。

2 主軸孔鏜桿改造實施

經(jīng)分析，影響止推直徑加工的主要因素有兩個:

(1)止推加工刀夾的結(jié)構(gòu)形式。

(2)鏜桿芯軸的軸向運動行程，即芯軸軸向運動行程是通過滑塊轉(zhuǎn)化為刀夾的徑向運動行程。不但要滿足止推直徑尺寸的變更要求，同時保證鏜桿進刀、漲刀、退刀不與工件、夾具產(chǎn)生干涉。

2.1 止推加工刀夾及調(diào)整墊片改造

2.1.1 刀夾改造

因加工止推直徑和加工止推倒角的刀片在同一刀夾上，要求止推直徑加大而倒角不變，需設(shè)計制作新刀夾。為保證止推直徑增大3.1 mm 的尺寸要求，將刀夾上止推面加工刀片至刀夾底部的距離由17.45 ±0.05 mm (小止推加工刀夾尺寸)調(diào)整為19 ±0.05 mm。

刀夾新制過程中，同時實現(xiàn)國產(chǎn)化，取代國外原裝刀夾，單個刀夾成本降低約0.4 萬元。

2.1.2 調(diào)整墊片改造

刀夾與鏜桿之間存在調(diào)整墊片，該墊片的作用為:

(1)調(diào)整刀夾高度。

(2)刀夾調(diào)整更換頻繁，該墊片可做為間隔，放置刀夾直接與鏜桿接觸，從而避免更換刀夾時對鏜桿本體造成損傷。

刀夾高度增大1.55 mm，為防止退刀時刀夾與工裝夾具干涉，需減小調(diào)整墊片高度。小止推加工時墊片高度為1.9 mm，綜合考慮各方面影響因素，決定將墊片高度更改為1.2 mm，由此計算出大止推刀夾最高點至鏜桿軸線的距離L 相較于小止推刀夾至鏜桿軸線的距離要大0.85 mm，刀夾最高點高于鏜桿本體0.1 mm(小止推刀夾最高點低于鏜桿本體0.75 mm)，為避免干涉，還需同時對芯軸軸向運動行程進行調(diào)整，從而調(diào)整刀夾的徑向行程，即要保證刀夾漲刀時能滿足大止推直徑尺寸要求，還要保證退刀時刀夾最高點低于鏜桿本體。

2.2 芯軸軸向運動行程調(diào)整

漲刀及退刀時芯軸軸向運動行程的調(diào)整可通過滑塊高度的調(diào)整及芯軸運動控制程序來實現(xiàn)。項目組根據(jù)止推直徑增大要求、刀夾高度、調(diào)整墊片高度、鏜桿內(nèi)滑塊傾斜角度以及滑塊調(diào)整高度，計算出鏜床鏜桿芯軸軸向運動需增大的行程L1，并通過漲刀試驗，確定了行程增大L1后鏜桿不會出現(xiàn)“拉脫”現(xiàn)象，即芯軸軸向運動行程調(diào)整可行，結(jié)果如表1所示。

表1 M8175 芯軸軸向運動行程調(diào)整調(diào)查表

2.2.1 調(diào)整鏜桿內(nèi)滑塊高度

從如圖1 所示主軸孔鏜桿止推加工結(jié)構(gòu)示意圖中可以看出，為保證退刀時刀夾最高點低于鏜桿本體，需降低滑塊高度，根據(jù)滑塊傾斜角度及刀夾縮短距離，計算出滑塊高度減少0.09 mm。

2.2.2 調(diào)整芯軸運動行程

M8175 雙軸鏜床通過FANUC 數(shù)控程序控制鏜桿及芯軸的進給，根據(jù)計算可以得出，芯軸軸向運動行程需增大的距離L1=(1.9 -1.2)/tan30° +0.17=1.382 mm，更改數(shù)控程序中z 值即可實現(xiàn)行程的調(diào)整。更改后的加工程序如下:

3 改造雙軸鏜專機，提高精加工尺寸穩(wěn)定性

雙軸鏜床因運轉(zhuǎn)年限較長，鏜模軸承均存在或多或少的磨損情況，影響加工精度，因此決定在鏜桿改造同時更換鏜模軸承。鏜模軸承采用角接觸球軸承成對安裝，由于軸承內(nèi)圈與外圈之間存在一定的軸承間隙，為了提高傳動軸的旋轉(zhuǎn)精度和剛度，在安裝軸承時，一般會在兩個軸承之間使用中間隔套進行軸承預(yù)緊，即在安裝過程中對軸承給予一定的軸向預(yù)緊力，使軸承內(nèi)圈產(chǎn)生相對位移，從而消除游隙。因此需對中間隔套端面與軸承端面進行配磨，從而保證各鏜模軸承間隙(要求0.009～0.012 mm)一致，提高導(dǎo)向套及鏜桿回轉(zhuǎn)精度，改善加工質(zhì)量。

4 結(jié)語

通過對雙軸鏜床鏜桿的改造，一號工廠準時、高效、保質(zhì)地完成了大止推機體切換工作，滿足市場需求，同時節(jié)省進口鏜桿改造及新制、刀夾新制費用約500 萬元，實現(xiàn)刀夾國產(chǎn)化，縮短改造周期2 個月。

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