大型軋機(jī)機(jī)架的精加工工藝

□ 安彥玲

太重天津?yàn)I海重型機(jī)械有限公司 天津 300450

大型軋機(jī)機(jī)架是軋制類機(jī)組的主要零件,為了方便機(jī)架安裝后進(jìn)行調(diào)整,保證軋機(jī)正常軋制和軋制精度,對大型軋機(jī)機(jī)架的機(jī)械加工有嚴(yán)格要求[1-3]。筆者以本單位生產(chǎn)的2 650 mm軋機(jī)為例,分析大型軋機(jī)機(jī)架精加工過程中的難點(diǎn),介紹其精加工工藝。

1 大型軋機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)及要求

大型軋機(jī)機(jī)架凈質(zhì)量為202 t,外形尺寸為1 630 mm×4 900 mm×12 010 mm,窗口尺寸為750 mm×2 400 mm×10 155 mm,地腳面與內(nèi)窗口基準(zhǔn)面垂直度為0.05 mm,地腳面與兩個(gè)大水平面垂直度為0.05 mm,兩個(gè)大水平面平面度為0.05 mm,內(nèi)窗口平行度為0.10 mm,壓下孔的尺寸分別為φ580、φ860E9、φ864、φ862E9,深度為1 950 mm,壓下孔同軸度要求為0.1 mm,對稱度為0.05 mm。按工藝要求在加工完一側(cè)后,需翻轉(zhuǎn)180°進(jìn)行機(jī)床檢測,這使形位公差在無形中減小了50%,垂直度要求實(shí)際變?yōu)?.025 mm,加大了加工難度。

由于大型軋機(jī)機(jī)架的外形尺寸較大,且加工精度要求高[4],因此按照加工工藝要求在某14 m×60 m龍門銑上進(jìn)行精加工,筆者就此介紹精加工中的難點(diǎn)及工藝。

2 機(jī)架下?lián)咸幚?/h2>

大型軋機(jī)機(jī)架在實(shí)際使用中,處于地腳面向下豎立狀態(tài),如圖1所示。在實(shí)際加工中,基于機(jī)床特點(diǎn)與加工特性,大型軋機(jī)機(jī)架必須平放,如圖2所示。以上兩方面因素導(dǎo)致加工與使用過程中機(jī)架中間部位下?lián)?。為了解決機(jī)架下?lián)蠁栴},消除由于重力引起的誤差[5-6],在精加工前按工藝要求在鏜銑床上將側(cè)立的機(jī)架找正,進(jìn)行半精加工,并做好基準(zhǔn),同時(shí)對精加工時(shí)工件裝夾支撐位置進(jìn)行選擇和控制[7]。

▲圖1 機(jī)架豎立使用狀態(tài)▲圖2 機(jī)架平放加工狀態(tài)

機(jī)架側(cè)立時(shí),一處定位基準(zhǔn)選擇在地腳面?zhèn)让?此面比較寬,作為定位基準(zhǔn)比較穩(wěn)。另一處定位基準(zhǔn)選擇在機(jī)架壓下孔端的實(shí)心處。地腳面?zhèn)让嬖O(shè)兩個(gè)定位點(diǎn),壓下孔處設(shè)一個(gè)定位點(diǎn),三點(diǎn)定位即可確定零件位置,其余輔助定位點(diǎn)設(shè)置在中間位置。側(cè)立定位基準(zhǔn)如圖3所示。在大平面窗口上下各加工一處寬150～200 mm的工藝找正基準(zhǔn),如圖4所示。跑表測量,每300 mm一個(gè)記錄點(diǎn),記錄實(shí)測值。使用龍門銑精加工前,將工件平放,找正上述基準(zhǔn),要求每一個(gè)點(diǎn)與實(shí)測值一致。按這一方法處理,再對機(jī)架進(jìn)行精加工,即可消除下?lián)险`差。

▲圖3 側(cè)立定位基準(zhǔn)▲圖4 工藝找正基準(zhǔn)

為了保證大平面和各窗口平面的精度,支撐定位面位置的選擇很關(guān)鍵。在精加工前,通過SolidWorks軟件模擬,找到機(jī)架質(zhì)心點(diǎn)和兩側(cè)1/4質(zhì)心點(diǎn)所在的平面。機(jī)架質(zhì)心模擬如圖5所示。機(jī)架平放進(jìn)行精加工時(shí),兩側(cè)1/4質(zhì)心處左右對稱設(shè)置四個(gè)主支撐定位面A,質(zhì)心處對稱設(shè)置兩個(gè)定位面B,根據(jù)實(shí)際情況,在機(jī)架兩端適當(dāng)位置設(shè)置輔助基準(zhǔn)C。另外,為了加工方便及提高加工精度,在機(jī)架的頂端面加工兩個(gè)對稱的工藝臺(tái)階D,以便精加工時(shí)不需要倒壓板即可完成大多數(shù)部位的加工。支撐定位面位置如圖6所示。

▲圖5 機(jī)架質(zhì)心模擬▲圖6 支撐定位面位置

3 平面精度加工

大型軋機(jī)機(jī)架的加工主要以平面為主,平面粗糙度Ra要求為3.2 μm。在選用刀具方面,工藝要求根據(jù)不同的加工部位選擇不同的刀具[8],如臺(tái)階處選擇肩銑刀或硬質(zhì)合金玉米銑刀,一些需要加工圓弧的地方根據(jù)圓弧大小選用合適的球形銑刀。在刀具材質(zhì)方面,由于機(jī)架為鑄鋼件,硬度不高,因此可采用YT系列普通硬質(zhì)合金刀具,精加工時(shí)采用YB系列涂層硬質(zhì)合金刀具。對于要求特別高的部位,如大平面,應(yīng)使用直徑不小于370 mm的刀盤,且精光刀采用進(jìn)口涂層硬質(zhì)合金刀片,這樣才能保證0.05 mm的平面度要求。另外,機(jī)架平面加工的順序也很重要,工藝要求先加工機(jī)架的內(nèi)側(cè)面,再加工地腳面和窗口上下面,最后加工窗口左右面。機(jī)架加工順序如圖7所示。

▲圖7 機(jī)架加工順序

4 垂直度加工

地腳面長1 810 mm,寬550 mm。裝配時(shí),地腳面直接與地基接觸,地腳面與大平面的垂直度決定大型軋機(jī)機(jī)架豎立后的裝配精度。工藝要求精加工時(shí)先精銑出平面,留1 mm余量,在地腳面處吊鋼琴線,用蜂鳴檢測儀進(jìn)行測量,如圖8所示。然后根據(jù)測量誤差值,用數(shù)控編程法對誤差進(jìn)行差額補(bǔ)償,繼續(xù)精銑,再檢測,直至銑至滿足工藝要求。窗口的上平面也采用同樣的方法進(jìn)行加工和控制。

▲圖8 地腳面測量示意圖

5 壓下孔加工

大型軋機(jī)機(jī)架壓下孔孔深為1 950 mm,同軸度要求為0.1 mm,其局部尺寸如圖9所示。窗口內(nèi)側(cè)φ860E9處孔深為1 000 mm,現(xiàn)有的14 m×16 m龍門銑精度高,但是直角銑頭只能加工最大深度為300 mm的孔,無法加工深孔。鏜銑床滑枕加工精度高于0.05 mm,能滿足要求,但是滑枕的尺寸為600 mm×725 mm,可以加工最小直徑為950 mm的孔,而機(jī)架壓下孔的直徑尺寸最小為580 mm,因此加工時(shí)滑枕無法伸入至壓下孔內(nèi),只能在機(jī)架頂利用主軸安裝鏜桿進(jìn)行加工。由于主軸伸出太長,加工φ860E9孔及圓錐面、半徑50 mm圓弧面時(shí),因?yàn)橹鬏S撓度和加工振動(dòng)的關(guān)系,同軸度只能達(dá)到0.2 mm,精度不能滿足圖紙要求。

在14 m×16 m龍門銑上加工完成機(jī)架大平面及其余尺寸后,按已加工后的大平面找正,利用直角銑頭加工壓下孔兩端φ910H7和φ862E9孔,深度為200 mm,作為孔找正基準(zhǔn),并根據(jù)鏜銑床的特性和鏜桿直徑,制作專用工裝[9-10]。專用工裝如圖10所示,主要由主刀桿、鏜刀、悶頭支撐及墊圈等組成。工作時(shí),將主刀桿連接于鏜銑床主軸上,端部的悶頭支撐定位于基準(zhǔn)孔內(nèi),用于支撐主刀桿。專用工裝加工示意圖如圖11所示,鏜刀盤上安裝刀具,通過悶頭支撐端面上預(yù)留的對刀孔完成對刀,加工φ860E9孔、圓錐面及圓弧面。用鏜刀盤銑孔底端面,并用千葉輪拋光,最終保證圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。

▲圖9 壓下孔局部尺寸▲圖10 專用工裝▲圖11 專用工裝加工示意圖

6 結(jié)束語

筆者介紹了2 650 mm大型軋機(jī)機(jī)架的精加工工藝。在精加工中,制作專用工裝,解決了機(jī)架的加工難點(diǎn)問題,保證了各平面和孔的精度,得到了用戶的高度認(rèn)可。

通過對大型軋機(jī)機(jī)架加工工藝進(jìn)行研究,為后期機(jī)架或類似零件的加工提供了參考。