某纏繩器的數控切削加工

2015-11-23 07:14:50齊齊哈爾北方機器有限責任公司機加四分廠黑龍江161000

金屬加工(冷加工) 2015年12期

■ 齊齊哈爾北方機器有限責任公司機加四分廠（黑龍江 161000）

趙海岸

纏繩器廣泛應用于礦山機械、起重設備及石油設備等領域，主要用來纏繞收集、釋放起重或吊運設備所使用的鋼絲繩。

1. 工件結構及加工工藝難點分析

公司承制二級民品——纏繩器（見圖1）。該工件的直徑尺寸及高度尺寸都接近1 000mm，工件輪廓尺寸較大。

圖 1

（1）繩槽深度僅有3.2mm，裝夾工件時，滾筒體軸線應與機床回轉軸軸線重合，加工時工件在圓周方向的切深才能保證足夠均勻。因此，纏繩器在數控機床中的定位成為第一個加工難點。

（2）纏繩器使用時，鋼絲繩入繩處位于制動盤輪輻上。鋼絲繩一端從自制動盤輪輻上的入繩口穿出，由制動盤輪輻上的螺釘壓塊固定；另一端從該入繩口穿入，沿滾筒體上的螺旋槽纏繞在滾筒體上。因此，纏繩槽的起始點應嚴格對準入繩口。

（3）為保證足夠的強度，外部制動盤輪輻與纏繩滾筒體鑄造成為一個整體，這樣滾筒體上待加工的螺旋槽與輪輻外徑的間距約為320mm，且螺旋槽軌跡中心的起始點與終止點距輪輻內端面≤9mm。由于不具備該尺寸系列的通用鍵槽銑刀和通用球頭銑刀，傳統加工方法無法完整加工出該纏繩器繩槽。

2. 加工設備的選擇

分廠選用的設備是WOTAN臥式數控加工中心。該加工中心X、Y、Z及W軸的定位精度與反向間隙均在0.01～0.05mm；該設備擁有蝸桿式數控回轉工作臺，可實現0.001°的回轉分度；另外該設備還附帶有萬向角度銑頭。我廠生產需要使用萬向角度銑頭配合數控回轉分度加工的各類型工件，均是在該設備上完成的數控銑削加工。為此，選擇在該設備上對該工件滾筒體纏繩槽進行數控切削加工。

3. 針對加工難點制定措施

措施一：借鑒某產品數控銑削加工時，銑削加工部位的對稱性加工原理，利用現有該產品的銑削專用夾具（見圖2），拆掉原來的指針組件，設計并更換原夾具上的定位圓盤（見圖3），使纏繩器回轉中心定位并夾緊在數控回轉工作臺上，保證與回轉工作臺軸線重合。

圖2 數控銑削加工專用夾具圖

圖3 定位圓盤

措施二：為保證纏繩槽的起始點嚴格對準入繩口，纏繩器加工前，以入繩口與纏繩器軸心連線并延展至制動盤輪輻外圓處作為B軸（回轉臺）找正基準。工件裝入夾具，定位并夾緊后，找正之前在輪輻外圓所劃的線，確定纏繩槽的起始點（即通常所說的B0）。

措施三：設計專用鍵槽銑刀一套（見圖4），專用長、短球頭銑刀各一套（見圖5）。

技術要求：熱處理硬度，工作部分為65～69HRC；柄部為50～55HRC。其余制造技術條件按Q/PA329－1997。

技術要求：熱處理，工作部分為65～69H R C；柄部為50～55HRC。其余制造技術條件按Q/PA329－1997。圖5中尺寸A對應圖中兩組尺寸各1件。

4. 實際切削加工

通過措施一的準備，以定位圓盤定位裝夾工件。經過在滾筒體外圓處壓表回轉檢驗發現，滾筒體徑向跳動在0.05mm以內，可以對其表面的纏繩槽進行切削加工。

以措施二的方法，按線確定纏繩槽起始點。經檢驗比較，準確地確定了纏繩槽起始點位置。

在加工纏繩槽前，首先使用φ 60mm加長棒銑刀對擋繩楔塊（見圖6）外圓進行銑削（見圖7、圖8）。

圖4 加長鍵槽銑刀

圖5 加長（短）球頭銑刀

圖 6

圖 7

圖 8

然后使用加長球頭銑刀對纏繩器擋繩楔塊部分進行銑削。由于刀具長徑比太大，刀具折斷，該刀具無法完成對擋繩楔塊的銑削加工。圖9、圖10為專用加長球頭銑刀切深為0.2mm時加工及加工后工件表面的切痕；圖11為折斷后的專用加長球頭銑刀。

為此，我們更改該纏繩器原加工工藝，將纏繩槽分段加工。起始、終止端兩整周纏繩槽擋繩楔塊采用翻轉角度銑頭后，編制參數程序計算刀具幾何尺寸，編制起始段、終止段和中間段纏繩槽定位軸數控加工程序，進行定位軸數控切削加工。通過分析纏繩槽截面形狀，如圖1纏繩槽局部放大圖所示，經計算我們發現將裝入球頭銑刀的角度銑頭旋轉30°（見圖12），銑刀切入工件理論深度后，角度銑頭可以離開制動盤內輪輻面，刀柄及角度銑頭不與制動盤干涉，實現對起始段、終止段擋繩楔塊的定位軸數控切削加工。球頭銑刀刀頭旋轉分析，如圖12所示，翻轉角度銑頭加工纏繩器擋繩楔塊，如圖13所示。