強磁選機“自車自”加工裝置的設計*

張旺盛

(甘肅酒鋼集團西部重工股份有限公司，甘肅 嘉峪關 735100)

1 引言

2012年在鋼鐵行業經營形勢十分嚴峻的情況下，酒泉鋼鐵集團公司為進一步降低原料成本，加大了黑溝礦礦石原料配比，使得原有選礦強磁機金屬回收率偏低，為解決這一問題，酒鋼集團決定新建400萬噸選礦項目，提高金屬回收率，降低尾礦品位。φ3.2 m平環強磁選機為400萬噸選礦項目中的核心設備，此設備由長沙礦冶研究院總設計，其中磁極框架部分由酒鋼集團西部重工制造;磁極框架屬于超大型結構件，外形長6.67 m，寬2.6 m，高4.4 m，重87 t;為實現上、下磁極R1602.5圓弧面的加工和保證上、下橫梁軸座孔中心與上、下磁極R1602.5圓弧中心0.05 mm同軸度和磁極中心與橫梁端面的垂直度0.1mm的要求，設計制造了2套自動走刀“自車自”加工裝置。

2 工作原理

強磁選機如圖1，其磁極框架上、下磁極R1602.5圓弧面的加工方案如圖2所示。

圖1 強磁造機示意圖

(1)先將上橫梁1和下橫梁3兩側的連接板用定位銷和螺栓連接成整體后在鏜床上加工上、下橫梁上安裝軸承座和減速機的孔及端面，以保證上、下橫梁上安裝軸承座和減速機孔的同軸度及與端面的垂直度。

(2)再按圖2所示安裝完各部件，用2套“自車自”加工裝置加工上、下磁極R1602.5圓弧面。2套“自車自”加工裝置9對稱裝卡在上、下磁極對應的主軸位置，通過電機6、減速機7帶動裝卡在主軸上的“自車自”加工裝置9實現刀具的回轉。同時加工裝置每轉一圈，通過固定在磁極上的撞桿撥動絲杠上的撥桿使絲杠轉動，絲杠的轉動帶動絲母使移動刀臺沿燕尾導軌向下移動，完成自動走刀“自車自”加工。

圖2 磁極R1602.5圓弧面的加工方案圖

3 設計計算

電機、減速機、主軸和上、下軸承包利用本強磁選機的設計部件。變頻調速三相異步電機型號:TYPEBM-250M-6，功率P=45 kW，轉速n=980 r/min;減速機型號:XNML500G-J-280，速比i=280;加工半徑R為R1 602.5 mm;主軸轉速:N=n/i=980/280=3.5 r/min;車刀切削速度:V=2πRN/1 000=2π×1 602.5×3.5/1 000=35.24 m/min;進給量f取0.2～0.4 mm/r之間值;絲杠設計為φ48×4矩形螺紋;撥桿數量為12，實際加工時進給量f=4/12=0.33 mm/r;切深a取3～4 mm，最大加工余量為24 mm，走刀次數Z=24/3=8次;加工磁極厚度H=280 mm;走刀時間:t=H/Nf=280/3.5×0.33=242 min=4 h;考慮輔助時間后，實際加工時間h=1.5tZ=1.5×4×8=48 h。

4 “自車自”自動走刀加工裝置主要部件設計

自動走刀“自車自”加工裝置如圖3所示。

圖3 自動走刀“自車自”加工裝置

自動走刀“自車自”加工裝置主要由刀桿1、燕尾導軌2、絲杠組件4、移動刀臺5和撞桿8等組成;刀桿是該裝置的主要受力部件及其他零部件的安裝機座，它將主軸的回轉運動轉變為車刀的回轉運動即切削運動;絲杠組件在撞桿的撥動下使絲杠轉動，并帶動絲母和刀臺沿燕尾導軌移動，使車刀向下運動即進給運動。

4.1 刀 桿

刀桿(見圖4)是決定該裝置剛度的關鍵構件，也是其他零部件的安裝基礎。它由帶止口的燕尾導軌連接板1、φ245×20的厚壁無縫鋼管2和軸卡3組成。為使燕尾導軌與連接板定位，在燕尾導軌連接板中心設計有定位止口;為方便與主軸可靠裝卡，軸卡設計成2個半體，并在合口面留有4 mm的間隙;考慮加工時尺寸測量和走刀稍度的調整，在單體軸卡上設有2個φ30的測量孔。

圖4 刀桿

4.2 移動刀臺

移動刀臺(見圖5)是裝卡并帶動刀具實現切削加工的主要部件;它由帶燕尾槽的移動托板1、絲母2、連接板3和刀臺4組成。燕尾槽的一側設計成帶斜度，方便燕尾導軌在裝配時用斜鐵進行調整，以保證燕尾導軌的配合間隙;刀臺在設計時考慮了刀的大小和裝卡;連接板的設計考慮了剛度和刀臺上下移動時對絲杠避讓。

圖5 移動刀臺

4.3 絲杠組件

絲杠組件(見圖6)是實現刀臺上下移動的主要部件。絲柑組件由絲杠1、絲杠座2、螺母3、撥盤4和撥桿5等組成。絲杠一端設計為φ48×4矩形螺紋和絲母相連，另一端為28×28的方和撥盤相連;在撥盤外圓上設計有12等份的螺紋與撥桿連接;絲杠座和螺母對絲杠起支撐和固定作用。絲杠組件在刀桿的帶動下旋轉，每轉一圈，固定在磁極上的撞桿撥動一次撥桿使之轉動一定角度，撥桿帶動撥盤、撥盤再帶動絲杠，使絲杠轉動，絲杠轉動帶動有絲母的移動刀臺沿燕尾導軌向下移動，實現車刀的自動進給。

圖6 絲杠組件

5 結語

自動走刀“自車自”加工裝置順利的完成了7臺φ3.2 m平環強磁選機磁極圓弧的加工，經強磁選機整體預裝后檢測，上下轉盤和磁極的間隙均勻，轉盤上磁場強度大小和分布滿足設計要求，說明同軸度和垂直度得到了有效保證;該設備經過近4個月的工藝調試，截至2013年4月，主要技術指標強磁精礦品位、弱磁精礦品位、綜精品位、回收率指標均達到或超過設計要求，如期實現了達產達標。采用2套自動走刀“自車自”加工裝置對上下磁極對稱同時加工，力矩平衡、振動少、表面光、效率高。該裝置的自動走刀功能大大減輕了工人的勞動強度，保障了工人的安全，提高了加工效率和表面質量。該裝置還能應用于強磁選機在使用過程中，因磁極磨損而進行的現場加工修復。該裝置設計巧妙、結構緊湊、操作簡便、裝卡和測量方便、加工效率和精度高，具有很強的實用性。

［1］ 成大先.機械設計手冊［M］.北京:化學工業出版社，2008.

［2］ 機床設計手冊編寫組.機床設計手冊［M］.北京:機械工業出版社，1986.

［3］ 成大先.機械設計圖冊［M］.北京:化學工業出版社，2003.