新型可調試階梯組合銑刀在加工U型螺栓中的應用

高有富等

摘要： 通過對兩種標準銑刀的結構進行改進設計，組合成為新型可調試階梯組合銑刀，用于礦用U型螺栓的加工，實現(xiàn)了一次裝夾完成多道工序，大幅提高生產效率，降低了勞動強度和生產成本。

Abstract： Through improving the design of the structure of two standard cutter， the new rest multistep cutter block is carried out to process U bolt. The technologies of many clamping processes are completed for once is achieved. It greatly improves production efficiency and reduces the labor intensity and production cost.

關鍵詞： 組合銑刀；可調試；U型螺栓

Key words： cutter block；rest；U bolt

中圖分類號：TG714 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）22-0112-02

0 引言

U型螺栓是煤礦用刮板輸送機和轉載機的主要易損件之一，近年隨著煤炭消費的增加，U型螺栓的需求量隨之增長。本文介紹了通過改進刀具，設計了一種可調試階梯組合銑刀，提高了U型螺栓的加工工作效率、降低勞動強度的應用。

1 加工現(xiàn)狀分析

1.1 工藝流程

鍛造——熱處理——機械加工——熱處理——噴漆。機械加工又分為銑、車、校正、粗車、精車、挑扣、車、銑等8道工序。

1.2 機械加工

工序1銑如圖1所示，圖1中的1、2所標識位置，需用直徑為Φ125、Φ250標準盤銑刀對兩刀檢面分別進行刀檢。先用一種直徑的銑刀進行對刀，刀檢其中一平面。至一個平面加工完后，換刀，再次對刀，重復以上過程至U型螺栓兩刀檢面全部完成。完成工序1共需換刀、對刀、裝夾工件各兩次，重復性的換刀、對刀、裝夾，不僅會使零件誤差增大，更會增加勞動強度，降低生產效率。

2 改進機械加工方法

2.1 新型刀具的設計

新型可調式階梯組合銑刀是在不改變盤銑刀原本單獨使用時的功能的基礎上加以改進，將原有的Φ125盤銑刀和Φ250盤銑刀重新組合，改為現(xiàn)在的新型組合刀具，進而實現(xiàn)兩種刀具同時進行加工的功能。新型可調式階梯組合銑刀主要功能的實現(xiàn)有兩種方案。方案一：Φ125、Φ250盤銑刀、調整墊（如圖2a所示）、定位套、鍵、螺栓、刀柄。Φ250盤銑刀和Φ125盤銑刀由螺栓與刀柄連接，實現(xiàn)軸向固定，防止銑刀軸向竄動。同時用螺栓將調整墊和Φ125盤銑刀連接為一體，通過一對平鍵聯(lián)接以傳遞扭矩，通過改變調整墊厚度保證U型螺栓兩刀檢面垂直尺寸要求。方案二：在調整墊兩端面上直接加工成相對垂直的兩對凸臺（如圖2b所示），讓兩對凸臺分別與Φ125、Φ250盤銑刀上已加工的鍵槽相配合，并傳遞扭矩，再用螺栓將Φ125、Φ250盤銑刀連接到一起。通過改變調整墊厚度來保證U型螺栓兩刀檢面垂直尺寸要求。

2.2 安全性和可行性分析

考慮到新型可調式階梯組合銑刀的安全性和可行性，方案二中的墊圈與兩塊盤銑刀之間都沒有直接固定，軸向自由度沒有限制，軸向竄動只能依靠螺栓的拉緊力控制，但加工過程中，由于毛坯外形不同，刀具受力也會不同，大大增加了螺栓的受力，在長期大負荷的使用過程中就容易導致螺栓失效、斷裂。鑒于這種情況，確定方案一為最終方案。實體如圖3所示。

3 改進機械加工方法前后對比

3.1 刀具改進前的加工方法

按照改進前機械加工工藝要求，先裝夾工件，用Φ125盤銑刀刀檢如圖4a所示刀檢面，再換用Φ250盤銑刀刀檢如圖4b所示螺柱頂面。加工全過程需要兩次裝夾工件、換刀、對刀。

3.2 刀具改進后的加工方法

改進后，只需要一次裝夾工件，同時完成兩道工序，如圖4c所示，簡化了加工工藝，避免了兩次裝夾造成的工件定位誤差，有效保證兩刀檢面的尺寸精度。

4 經濟效益計算

刀檢U型螺栓加工工藝原本分為兩序，單件加工用時5分鐘，每完成一序都要經過換刀、對刀、裝夾，加上這些輔助工序所用時間，單件用時達到了10分鐘，而改進后單件加工時間平均只需要4分鐘。

生產效率η=×100%

=×100%

=60%

較改進前節(jié)約了60%的加工時間，經統(tǒng)計去年全年公司生產此類U型螺栓18776件，按原加工工時計算全年加工U型螺栓工時費用S1為：

h（原總工時）=18776×10（分鐘）

=187760÷60=3129.3（小時）

S1=3129.3×32=100138.7元

改進刀具后工時費用S2為：

h（現(xiàn)總工時）=18776×4（分鐘）

=75104÷60=1251.7（小時）

S2=1377.6×32=40055.5元

節(jié)省工時費用S=100138.7-40055.5=60083.2元，考慮到刀具改進后機床的占用時間，電能的消耗等方面的因素得到年節(jié)約資金為6萬多。這是因為使用了新型刀具后，只需對工件進行裝夾一次，一次性完成兩道工序，減少了裝夾、對刀、走刀次數，降低了刀具切削和輔助工序所用時間，大大提高了工作效率，同時還降低了機床占用時間，節(jié)約了電能，縮短了操作者的工作時間，很大程度上降低了生產成本。

5 結語

新型可調式階梯組合銑刀是在不改變原有盤銑刀單獨使用功能的基礎上加以設計改造的，將原有的Φ125盤銑刀和Φ250盤銑刀組合起來，組合成為一種新型刀具，實現(xiàn)了兩種直徑刀具同時工作。經過調試，總結出新型可調式階梯組合銑刀的最佳切削參數為：主軸轉速500-600r/min，進給速度200mm/min。

隨著新型可調式階梯組合銑刀技術的不斷成熟，廣泛的應用到類似工件的加工將成為可能，也必將對改進U型螺栓的加工過程起到關鍵性作用。

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