孔型加工機(jī)床設(shè)備的技術(shù)改造

蔡立春

（大慶石油化工機(jī)械廠，黑龍江 大慶 163021）

大慶石油化工機(jī)械廠有限公司是中國(guó)石油具有影響力的綜合性金屬加工企業(yè)，隨著金屬加工行業(yè)加工效率、自動(dòng)化程度的提高，2013年對(duì)軋管生產(chǎn)線進(jìn)行了技術(shù)改造，公司原有的使用半圓孔型的軋管機(jī)基本被新型的冷軋管機(jī)（高速軋管機(jī)，使用環(huán)形孔型）SKW75VMRCK等系列設(shè)備所替代。因此加工半圓孔型軋槽曲線的專用設(shè)備ЛP—40孔型鏜床、ЛP—41孔型磨床常年閑置，2017年公司決定對(duì)ЛP—40孔型鏜床、ЛP—41孔型磨床設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，具備加工環(huán)形孔型軋槽曲線的工藝性能，加工出滿足用戶要求的環(huán)形孔型，滿足內(nèi)部及外部市場(chǎng)的需求。

1 公司現(xiàn)有設(shè)備概況

公司現(xiàn)有蘇聯(lián)產(chǎn)孔型（半圓孔型）加工設(shè)備4臺(tái)，ЛP—40孔型鏜床、ЛP—41孔型磨床各2臺(tái)，加工半圓孔型時(shí)，依靠主軸的“公轉(zhuǎn)”、工件的“自轉(zhuǎn)”和刀架（靠模機(jī)構(gòu)）的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)半圓孔型曲線槽的粗、精加工。

2 孔型加工設(shè)備的工作原理

孔型成對(duì)地安裝在卡盤上，除了同卡盤一起旋轉(zhuǎn)（稱公轉(zhuǎn)）外，還各自圍繞自身裝卡芯軸O1、O2做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（稱自轉(zhuǎn)），為了變換軋槽圓截面的半徑，依靠靠模機(jī)構(gòu)平行于工件公轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)中心線移動(dòng)，工件繞O1、O2軸線旋轉(zhuǎn)的角速度ω1=ω2與靠模絲杠的旋轉(zhuǎn)角速度ω3、ω4保持一定的傳動(dòng)比例關(guān)系。

3 設(shè)備改造的難點(diǎn)及實(shí)施方案

3.1 技術(shù)難點(diǎn)

（1）加工環(huán)形孔型存在著不易裝卡，重新設(shè)計(jì)平旋盤及裝卡裝置。

（2）進(jìn)給行程不能滿足要求等問(wèn)題，重新設(shè)計(jì)進(jìn)給系統(tǒng)變速箱，改變傳動(dòng)比。

（3）平旋盤及裝卡裝置的精度調(diào)整、調(diào)試。

（4）工件成對(duì)裝卡時(shí)，定位盤上定位鍵位置的確定。

（5）對(duì)環(huán)形孔型軋槽曲線進(jìn)行分段測(cè)繪、數(shù)據(jù)優(yōu)化，靠模板的設(shè)計(jì)。

3.2 實(shí)施方案

（1）裝卡部分改造。原裝卡半圓孔型芯軸（整體芯軸，完成工件的定位與卡緊）、鑄鋁支座等，已不能實(shí)現(xiàn)環(huán)形孔型的裝卡，必須對(duì)裝卡部分進(jìn)行改造，重新設(shè)計(jì)平旋盤裝卡部分圖紙，采用分體芯軸結(jié)構(gòu)、每根分體芯軸都有可靠的定位、軸向間隙調(diào)整裝置，在保證芯軸回轉(zhuǎn)精度的情況下，實(shí)現(xiàn)環(huán)形孔型的安全快速裝卡。

（2）進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)比改造。對(duì)孔鏜ЛP—40和孔磨ЛP—41機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的分析研究，確定局部改造傳動(dòng)系統(tǒng)的方案，即對(duì)靠模板進(jìn)給傳動(dòng)的傳動(dòng)比進(jìn)行改變，原采用齒輪數(shù)比為：36/45×45/57=0.6315改為24/42×42/76=0.3157，絲杠軸的改后轉(zhuǎn)速為改前轉(zhuǎn)速的1/2，即ω4=1/2ω3，亦即改前工件自轉(zhuǎn)半周，靠模完成一個(gè)工作行程，保證改后工件自轉(zhuǎn)一周，靠模完成一個(gè)工作行程。使其具備加工環(huán)形孔型長(zhǎng)行程進(jìn)給的要求，并完成靠模板進(jìn)給傳動(dòng)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工、裝配、組裝等。

（3）平旋盤裝卡裝置的精度調(diào)試。平旋盤裝卡裝置回裝完畢后，對(duì)工件外圓（軋槽曲線）以定位鍵為基準(zhǔn)進(jìn)行劃線分度，反復(fù)試磨工件，如圖1，測(cè)量軋槽曲線距工件端面的距離B11、B12、B21、B22，計(jì)算出偏差，分別通過(guò)改變調(diào)整墊厚度（減薄或加厚調(diào)整墊塊1、2的厚度），最終達(dá)到軋槽曲線中心與工件兩端面中心（即高低）的重合，最終達(dá)到B11與B12、B21與B22偏差在0.05mm之內(nèi)；測(cè)量成對(duì)工件同一分度處軋槽曲線的深度H1、H2，計(jì)算差值，反復(fù)調(diào)整兩裝卡芯軸對(duì)主軸回轉(zhuǎn)中心的偏移量S1、S2，最終達(dá)到兩裝卡芯軸回轉(zhuǎn)（工件公轉(zhuǎn)）中心與主軸回轉(zhuǎn)中心（對(duì)稱）的重合，最終達(dá)到實(shí)測(cè)H1、H2尺寸相差0.07mm之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)中心與主軸回轉(zhuǎn)中心重合。

圖1 平旋盤裝卡裝置精度調(diào)整示意圖

（4）工件安裝定位盤定位鍵的確定。通過(guò)步驟（3）對(duì)平旋盤裝卡裝置精度調(diào)整完畢后，保持現(xiàn)有位置不動(dòng)，如圖1所示，安裝定位鍵1（各部尺寸已干成）、U型平尺、平尺、定位鍵2（安裝孔已加工，寬度留有余量），消除兩芯軸蝸輪—蝸桿間隙，U型平尺一端與定位鍵1連接，測(cè)量U型平尺與平尺的距離A1、A2，擺動(dòng)U型平尺、定位鍵2，達(dá)到A1與A2尺寸一致，在安裝盤上劃出定位鍵2的安裝孔位置、在定位鍵2上劃出定位鍵寬度線，拆除定位鍵2及安裝盤，按所劃線進(jìn)行加工安裝盤螺紋孔、定位鍵寬度加工線，修配安裝，實(shí)現(xiàn)定位鍵位置及尺寸的確定。

（5）靠模扳的設(shè)計(jì)。環(huán)型孔型靠模板作為環(huán)型孔型加工的重要依據(jù)，其主要設(shè)計(jì)流程如下：①公司還沒有關(guān)于環(huán)型孔型靠模的任何數(shù)據(jù)，根據(jù)公司目前情形，只有外借一副環(huán)型孔型，通過(guò)對(duì)其軋制槽的測(cè)量，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)用電腦繪出實(shí)際形狀如上圖2：測(cè)繪還原圖。②根據(jù)計(jì)算機(jī)所繪曲線形狀，首先在電腦上修整曲線圓滑度，消除測(cè)量誤差及優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。根據(jù)優(yōu)化后曲線形狀，與所改造的環(huán)型孔型加工設(shè)備相結(jié)合設(shè)計(jì)曲線靠模板。根據(jù)孔鏜設(shè)備加工特點(diǎn)，環(huán)型孔型工件自傳360°，靠模行程為314㎜，因此把“測(cè)繪還原圖”優(yōu)化后從新分段，如“優(yōu)化后分段圖”所示。根據(jù)“優(yōu)化后分段圖”測(cè)量其各個(gè)分段上的尺寸，并做記錄，得出“優(yōu)化后分段圖數(shù)據(jù)表”，如表1。③根據(jù)“優(yōu)化后分段圖數(shù)據(jù)表”上的數(shù)據(jù)與孔鏜設(shè)備相結(jié)合，把其表中的度數(shù)（360度）轉(zhuǎn)換成靠模板有效工作長(zhǎng)度314㎜，設(shè)計(jì)出靠模板曲線，再把靠模曲線轉(zhuǎn)換成“環(huán)形孔型靠模圖”，如圖2所示。

4 結(jié)論

在環(huán)型孔型靠模板的設(shè)計(jì)中，通對(duì)現(xiàn)有孔型實(shí)物的反復(fù)測(cè)量記錄，不斷優(yōu)化測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過(guò)計(jì)算機(jī)做出與實(shí)物最相近的曲線圖，再通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)其曲線形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而設(shè)計(jì)出高精度、高質(zhì)量的環(huán)形孔型靠模板圖紙。

對(duì)孔型曲線進(jìn)行研究、測(cè)繪，優(yōu)化、設(shè)計(jì)、加工出合乎要求80×45.5規(guī)格的靠模板。

5 存在需改進(jìn)的問(wèn)題

5.1 設(shè)備方面

（1）平旋盤裝卡工件后的平衡問(wèn)題，基本得以解決，為保證安全使用，需對(duì)緊固螺栓采取涂螺紋緊固膠和綁鐵絲雙重防松措施。

（2）靠模裝置加裝限位開關(guān)。

（3）主軸卡盤點(diǎn)動(dòng)時(shí)的“抖動(dòng)”需及時(shí)解決，懷疑：

圖2 優(yōu)化后分段圖

（4）工件軋槽曲線中心與工件回轉(zhuǎn)中心的調(diào)整，下一對(duì)工件磨削時(shí)需進(jìn)一步調(diào)整。

（5）孔鏜ЛP—40冷卻油箱的漏油的處理方案，加工過(guò)程是否啟用冷卻液、孔磨ЛP—41吸塵裝置是否有效管用。

（6）裝卡部分、進(jìn)給快速箱的懸伸軸防塵裝置（防塵毛氈）的加裝。

（7）設(shè)備磨頭上能否改裝拋光輪，工件在設(shè)備上依靠靠模板來(lái)拋光，拋光效果要好一些。

表1 優(yōu)化后分段圖數(shù)據(jù)表