棉紡環(huán)錠細紗機中墻板側(cè)面孔加工工藝改進

張改紅，盧蔚蔚，毛 政，張雨彪

(1.經(jīng)緯智能紡織機械有限公司，山西 晉中 030601；2.華能榆社發(fā)電有限責任公司，山西 晉中 031800)

0 引言

隨著棉紡環(huán)錠紡紗技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶對紡紗設(shè)備的自動化、連續(xù)化、智能化以及紡紗質(zhì)量、紡紗效率等都提出了更高的要求。JWF1579型棉紡環(huán)錠細紗機是經(jīng)緯智能紡織機械有限公司研發(fā)的新機型，中墻板作為JWF1579型棉紡環(huán)錠細紗機機架的關(guān)鍵零件，是安裝支承主軸軸承座、龍筋托座、車面等其他重要零件的基準零件，其質(zhì)量、可靠性和穩(wěn)定性直接影響著設(shè)備的運轉(zhuǎn)水平[1-2]。

1 中墻板加工現(xiàn)狀

JWF1579型棉紡環(huán)錠細紗機配備的JWF1579-0112A型中墻板與其他中墻板側(cè)面孔的結(jié)構(gòu)有較大變化，見圖1。

a) JWF1579-0112A型中墻板 b) 其他中墻板

由圖1可知，原有中墻板龍筋托座側(cè)面只有一個φ13JS8銷孔，而JWF1579-0112A型中墻板零件龍筋托座側(cè)面除了有一個φ13JS8銷孔外，在其對角方向還有一個M12/φ13H10深10 mm的沉頭銷螺孔；此外，兩者集落托座上孔的結(jié)構(gòu)相同，均有M12/φ15H10深5 mm的沉頭銷螺孔。

現(xiàn)在使用的中墻板側(cè)面鉆孔專機，是2015年針對龍筋托座安裝面上只有一個φ13JS8銷孔的JWF1566型、JWF1572型等舊機型中墻板加工設(shè)計的專機，其各主軸均為固定結(jié)構(gòu)。在加工時，第1和第2主軸加工龍筋托座的兩側(cè)面孔，第2、第3、第4和第5主軸加工集落托座的兩側(cè)面孔，見圖2。

1—第1主軸(φ13JS8)；2—第2主軸(2×φ10.2)；3—第3主軸(φ15H10)；4—第4主軸(φ15H10)；5—第5主軸。

因結(jié)構(gòu)改進，原中墻板側(cè)面孔加工工藝與設(shè)備無法滿足JWF1579-0112A型中墻板的加工需求。JWF1579-0112A型中墻板側(cè)面孔加工，需分為2道工序，即在現(xiàn)有專機加工集落托座側(cè)面孔后，用中型臥式加工中心加工龍筋托座側(cè)面孔。采用中型臥式加工中心加工龍筋托座兩側(cè)面孔的時間為30 min，加工效率較低、成本高。因此，提高該工序的生產(chǎn)效率、降低加工成本勢在必行。

2 工藝改進方案

2.1 兩道工序，更換鉆孔專機刀具

為實現(xiàn)JWF1579-0112A型中墻板兩側(cè)面所有孔可分工序在龍筋兩側(cè)面孔專機上加工，先利用鉆孔專機上四工位加工集落托座上兩側(cè)面孔，再將專機主軸上φ15H10銑刀更換為φ13H10桿銑刀，用來加工龍筋托座上φ13H10沉頭銷螺孔。

2.2 合并工序，研發(fā)專用刀具

為了實現(xiàn)一道工序完成JWF1579-0112A型中墻板龍筋托座和集落托座孔的加工，技術(shù)人員對專機的各工位進行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果兩道工序合并為一道，側(cè)面孔專機上第3工位的第2排缺少加工φ13H10孔工位，技術(shù)人員針對此情況提出表1所示的3種解決方案。

表1 缺少加工φ13H10孔工位的解決方案對比

綜合考慮，最終采用研發(fā)專用刀具的方案。技術(shù)人員根據(jù)JWF1579-0112A型中墻板的結(jié)構(gòu)特點及加工內(nèi)容，設(shè)計并制作了加工φ10.2/φ15H10的鉆、銑、鉸一體刀具(見圖3)，以替換原專機上的φ10.2 mm鉆頭，間接增加了2個加工工位，解決專機工位不夠的問題[3]。刀具材料使用整體硬質(zhì)合金涂層材料。硬質(zhì)合金材料具有硬度高、耐磨損性強、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等優(yōu)良性能。涂層工藝使刀具具有光滑的表面和極高的耐磨損性能、熱穩(wěn)定性能和化學穩(wěn)定性能，為切削刃提供了有效防護，提高了專用刀具的使用壽命。如此，便可通過一次裝夾一次定位完成龍筋托座和集落托座上所有孔的加工，實現(xiàn)工序集中。所謂工序集中，是使每個工序中包括盡可能多的工步內(nèi)容，因而使工序數(shù)目減少，夾具的數(shù)目和工件的安裝次數(shù)也相應(yīng)減少，有利于保證各加工面之間的相互位置精度要求，節(jié)省裝夾工件時間，減少工件的搬動次數(shù)。

圖3 φ10.2/φ15H10鉆、銑、鉸一體刀具

2.3 使用液壓夾具，提高零件制造一致性

為了縮短工件裝夾時間，降低操作者勞動強度，為該工序配備相應(yīng)的液壓自動夾緊裝置。使用液壓元件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的螺絲壓板等夾緊元件，通過控制油路的通斷，實現(xiàn)對中墻板的自動定位，支承與夾緊等完整的順序動作控制。中墻板作為墻板類薄壁零件，剛性較差，在裝夾過程中容易變形，影響加工質(zhì)量。使用液壓夾緊裝置，通過浮動支撐減少工件在加工中的振動與變形，既能夠保證中墻板在規(guī)定位置上準確的定位，從而提高加工精度，又能在加工過程中提供強大的夾緊力，保證工件在加工時能夠承受較大的切削力。這樣，通過自動夾緊裝置，保證了工件夾緊力的一致性，提高了加工質(zhì)量的一致性與穩(wěn)定性，降低了操作者勞動強度，有效提高了機床的使用效率以及零件的加工效率。

3 改進效果

3.1使用專用一體刀具后，JWF1579-0112A型中墻板可通過一次裝夾、一道工序完成龍筋托座側(cè)面孔與集落托座側(cè)面孔的所有加工。其中，沉頭銷孔加工步驟由起鉆、鉆、擴、鉸4個工步合并為鉆孔一次成形，加工時間由中型臥式加工中心30 min縮短為專機加工7 min，裝夾時間大幅減少，原來兩道工序總用時37 min被縮短至9 min，單件節(jié)約工序時間約28 min。既減輕工人勞動強度，縮短零件工藝流程，提高加工效率，又減少零件在流轉(zhuǎn)過程中的磕碰劃傷等問題。

3.2使用專用一體刀具替換中墻板側(cè)面孔專機的φ10.2 mm鉆頭，增加了2個加工工位，可使專用一體刀具具備加工JWF1562型、JWF1566型、JWF1572型、JWF1579型等機型中墻板的能力。緩解了中型臥式加工中心的生產(chǎn)壓力，采用復(fù)合工步，實現(xiàn)多刀單件加工，大幅提高了零件的加工效率。使加工中墻板兩側(cè)面孔的基本時間重疊，節(jié)省基本時間。

3.3原中型臥式加工中心加工JWF1579-0112A型中墻板龍筋兩側(cè)面孔工序時間為30 min，費用為150元/h，兩側(cè)面孔專機加工集落托座側(cè)面孔工序時間為7 min，費用為50元/h，單件費用為80.83元；使用專用一體刀具后，龍筋托座孔與集落托座兩道工序合并為一道工序，加工時間為9 min，工費為50元/h，單件費用為7.5元；單件節(jié)約加工費用73.33元。

3.4由于M12/φ15H10沉頭銷螺孔一次加工成型，提高了螺孔和沉頭銷螺孔的同軸度，也提高了沉頭銷螺孔的加工質(zhì)量。

3.5使用液壓夾緊裝置，減少了零件夾緊變形，保證了夾緊力的一致性，縮短了裝夾時間，提高了機床的利用率，降低了操作者勞動強度，提高了加工效率，保證了零件的一致性。