一種用于大型回轉(zhuǎn)工件孔及其端面加工的專用裝置

陳 璐，張燕紅

（山東華宇工學(xué)院，山東德州 253034）

0 引言

隨著機(jī)械工業(yè)各行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)特大型、超大型回轉(zhuǎn)件的需求量越來越大、加工要求也越來越高；這些大型、超大型工件的共同特點(diǎn)是體積大、重量大、加工困難。然而，目前的機(jī)床不能在車削完成后直接加工端面和鏜孔任務(wù)，而需要完成更多的工藝過程。因此設(shè)計(jì)可以節(jié)省繁瑣操作的一種用于大型回轉(zhuǎn)工件孔及端面加工的專用裝置。用于協(xié)助臥式落地機(jī)床加工大型回轉(zhuǎn)類零件外圓后對(duì)端面加工以及鏜孔的裝置。如果現(xiàn)有機(jī)床需要對(duì)工件進(jìn)行端面加工和鏜孔，則需要將工件移動(dòng)到專用設(shè)備上完成加工。團(tuán)隊(duì)研究的這種裝置可以節(jié)省原來需要大量人力物力才能完成的兩種加工工序，節(jié)省勞動(dòng)時(shí)間，提高勞動(dòng)效率，有效的解決大型回轉(zhuǎn)類零件完成外圓加工后需要對(duì)工件端面進(jìn)行加工的問題，可在同一機(jī)床上完成車削加工、工件端面加工以及鉆孔任務(wù)。本裝置適用于各種大型回轉(zhuǎn)類零件加工，可在車削加工完成后直接進(jìn)行鏜削工作。

1 研究背景

隨著制冷、鍋爐、石化、風(fēng)電等行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)特大型、超大型等工件的需求量越來越大、加工要求也越來越高；而這些大型、超大型工件的共同特點(diǎn)就是孔的數(shù)量多。一般的車床主要用于加工大型回轉(zhuǎn)類零件外圓，加工完成外圓后需要對(duì)工件端面加工，但落地車床首先刀架不能加工到工件中心，即刀架不能用于加工整個(gè)端面，其次其不能完成對(duì)大型回轉(zhuǎn)體工件的鏜孔任務(wù)。因此工件需要從車床上拿下來，放到專用的鏜床上進(jìn)行端面加工才能完成。為了解決上述問題而研發(fā)一種可配合落地機(jī)床用于大型回轉(zhuǎn)工件孔及端面加工的專用裝置。該裝置通過主體結(jié)構(gòu)緊固調(diào)節(jié)單元以及鏜削單元的配合，只需要在車床上加裝鏜削附件就可完成原來的兩種加工工序。

2 專用裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一種用于大型回轉(zhuǎn)工件孔及其端面加工的專用裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要由緊固調(diào)節(jié)單元、鏜削單元組成。其中緊固調(diào)節(jié)單元由卡齒調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及夾持機(jī)構(gòu)組成。卡齒調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為兩對(duì)結(jié)構(gòu)相同的電動(dòng)推桿、兩對(duì)結(jié)構(gòu)相同的滑柱、兩對(duì)結(jié)構(gòu)相同的連接板以及兩對(duì)結(jié)構(gòu)相同的卡齒。夾持機(jī)構(gòu)為空心錐、承載板、兩對(duì)結(jié)構(gòu)相同的緊固塊以及兩對(duì)結(jié)構(gòu)相同的螺栓。

圖1 大型回轉(zhuǎn)工件孔及其端面加工的專用裝置結(jié)構(gòu)

鏜削單元由徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及鏜削機(jī)構(gòu)組成。徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為一對(duì)結(jié)構(gòu)相同的導(dǎo)軌、一對(duì)結(jié)構(gòu)相同的滑塊、一對(duì)結(jié)構(gòu)相同的L 形板、第二伺服電機(jī)、行星減速機(jī)、聯(lián)軸器、一對(duì)結(jié)構(gòu)相同的安裝座、一對(duì)結(jié)構(gòu)相同的軸承、滾珠絲杠、滾珠螺母以及連接塊。鏜削機(jī)構(gòu)為安裝板、刀座、鏜刀以及插桿。

裝置使用時(shí)直接安裝在落地機(jī)床上即可。在落地車床完成車加工任務(wù)后，將該裝置插入落地機(jī)床卡盤上即可配合落地機(jī)床開始進(jìn)行重大型工件端面的加工以及鉆孔任務(wù)。

3 專用裝置工作原理和特點(diǎn)

3.1 工作原理

裝置能夠通過控制器發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)器接受指令后，給電機(jī)發(fā)送信號(hào)，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且?guī)?dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾珠螺母在滾珠絲杠上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)安置在連接塊和滑塊上的安裝板移動(dòng)到卡盤最外側(cè)，安裝板上的刀座裝配有鏜刀，鏜刀移動(dòng)到卡盤最外圍時(shí)，可根據(jù)工件加工余量由工人對(duì)刀后正式開始加工，卡盤轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)反轉(zhuǎn)通過行星減速機(jī)及滾珠絲杠帶動(dòng)刀具向卡盤中心移動(dòng)，當(dāng)?shù)都庠竭^卡盤中心后即可完成工件端面加工。

裝置還能夠?qū)崿F(xiàn)重大型回轉(zhuǎn)體工件鏜孔加工的問題。首先根據(jù)鏜孔任務(wù)要求利用徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)完成刀具的移動(dòng)，然后將刀具進(jìn)行緊固后使主軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的鏜孔工作。

3.2 運(yùn)行設(shè)計(jì)

工作加工的工作流程如圖2 所示。端面加工時(shí)，先將刀具移動(dòng)到卡盤最外圍，再完成刀具操作。然后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，電機(jī)通過行星減速器和滾珠絲杠帶動(dòng)刀具移動(dòng)到卡盤中心，當(dāng)?shù)都獯┻^卡盤中心時(shí)，端面加工完成。

圖2 工作流程

鏜孔加工時(shí)，先完成工件固定，其次將刀具移動(dòng)到合適的位置，然后夾緊刀具。打開主軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，即可進(jìn)行工件鏜孔任務(wù)。

3.3 項(xiàng)目特色

臥式機(jī)床可加工各部件內(nèi)外圓柱面、端面、圓弧等成形表面，是加工各種輪胎、輪胎模具、大平面盤、環(huán)部件的理想設(shè)備。在一些科學(xué)技術(shù)比較發(fā)達(dá)的國家，已由生產(chǎn)鏜床轉(zhuǎn)向生產(chǎn)更高水平的自動(dòng)化機(jī)床，并已生產(chǎn)和研制出更高一級(jí)的現(xiàn)代化水平的設(shè)備，從而為實(shí)現(xiàn)無人化工廠奠定基礎(chǔ)。但國內(nèi)大部分機(jī)床設(shè)備不能進(jìn)行鏜削一體化加工，即車床刀架不能加工到工件中心，刀架不能用來加工整個(gè)端面。這種車床加工大型零件，通常在車床加工后采取再加工操作，耗費(fèi)了大量的人力物力，給企業(yè)經(jīng)濟(jì)造成一定的損失。國產(chǎn)鏜床在結(jié)構(gòu)性能、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量等方面都有了很大的提高，但在同一臺(tái)機(jī)床上滿足上述加工仍有一定的難度。

相比之下，一種用于大型回轉(zhuǎn)工件孔及其端面加工的專用裝置可以簡化傳統(tǒng)繁瑣的加工方法。本文設(shè)計(jì)的裝置可以車削加工大型軸類端面和鏜孔任務(wù)在同一臺(tái)機(jī)床上完成，適用于各種大型、超大型旋轉(zhuǎn)軸類零件的加工，車削加工后可直接鏜孔，大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)省大量的人力、物力資源。有效解決了不能在同一機(jī)床上加工特大型、超大型旋轉(zhuǎn)零件，同時(shí)完成端面和鏜孔的加工問題。并且通過緊固調(diào)節(jié)單元和鏜孔單元的配合，只需在車床上安裝鏜孔附件即可完成兩個(gè)需要大量人力物力的加工工序。

4 應(yīng)用前景

裝備制造業(yè)是國家的重要組成部分，是實(shí)體經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。機(jī)床是設(shè)備制造的基礎(chǔ)，是設(shè)備生產(chǎn)的設(shè)備，被稱為工業(yè)母機(jī)。機(jī)床產(chǎn)品的特點(diǎn)之一是能夠滿足不同的加工需求：包括質(zhì)量、成本、產(chǎn)能等，所以產(chǎn)品質(zhì)量越高市場份額會(huì)越高，而不是越高品級(jí)的產(chǎn)品市場占有率就一定會(huì)越高。近年來隨著國民經(jīng)濟(jì)高速的發(fā)展，裝備制造業(yè)的振興以及整個(gè)制造業(yè)技術(shù)升級(jí)需求加大，在固定資產(chǎn)投資較快增長的拉動(dòng)下，機(jī)床附件工具市場呈現(xiàn)產(chǎn)需兩旺的態(tài)勢。強(qiáng)勁的市場需求帶動(dòng)了機(jī)床工具行業(yè)出現(xiàn)了產(chǎn)銷暢旺的局面，機(jī)床附件工具行業(yè)在這樣的環(huán)境下也是得到了大發(fā)展。

風(fēng)電工業(yè)的強(qiáng)勁發(fā)展以及航空、航天等行業(yè)的快速發(fā)展極大增加了大型、特大型回轉(zhuǎn)工件的需求，其加工要求也越來越高；這些大型、超大型工件的共同特點(diǎn)是體積大、重量大、加工困難。本裝置作為機(jī)床附件與機(jī)床進(jìn)行簡單連接后即可實(shí)現(xiàn)直接在進(jìn)行車工操作后開始對(duì)端面以及孔的加工。而且其結(jié)構(gòu)簡潔便于拆裝，操作簡單。因此一種用于大型回轉(zhuǎn)工件孔及其端面加工的專用裝置作為一種新型機(jī)床附件有著極大的發(fā)展前景以及經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語

隨著機(jī)械工業(yè)各行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)特大型、超大型等回轉(zhuǎn)件的需求量越來越大、加工要求也越來越高；這些大型、超大型工件的共同特點(diǎn)是體積大、重量大、加工困難。一種用于大型回轉(zhuǎn)工件孔及其端面加工的專用裝置解決了不能在同一機(jī)床上加工大型、超大型旋轉(zhuǎn)部件、完成端面和鏜孔的問題，大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了大量的人力物力資源。對(duì)于機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。裝置對(duì)于這些零件的加工效率帶來了巨大的提升。并且該裝置結(jié)構(gòu)簡單容易制作且方便拆裝，同時(shí)有著極大的發(fā)展前景以及經(jīng)濟(jì)效益。