孔型加工機床設備的技術改造

蔡立春

（大慶石油化工機械廠，黑龍江 大慶 163021）

大慶石油化工機械廠有限公司是中國石油具有影響力的綜合性金屬加工企業，隨著金屬加工行業加工效率、自動化程度的提高，2013年對軋管生產線進行了技術改造，公司原有的使用半圓孔型的軋管機基本被新型的冷軋管機（高速軋管機，使用環形孔型）SKW75VMRCK等系列設備所替代。因此加工半圓孔型軋槽曲線的專用設備ЛP—40孔型鏜床、ЛP—41孔型磨床常年閑置，2017年公司決定對ЛP—40孔型鏜床、ЛP—41孔型磨床設備進行技術改造，具備加工環形孔型軋槽曲線的工藝性能，加工出滿足用戶要求的環形孔型，滿足內部及外部市場的需求。

1 公司現有設備概況

公司現有蘇聯產孔型（半圓孔型）加工設備4臺，ЛP—40孔型鏜床、ЛP—41孔型磨床各2臺，加工半圓孔型時，依靠主軸的“公轉”、工件的“自轉”和刀架（靠模機構）的進給運動，完成對半圓孔型曲線槽的粗、精加工。

2 孔型加工設備的工作原理

孔型成對地安裝在卡盤上，除了同卡盤一起旋轉（稱公轉）外，還各自圍繞自身裝卡芯軸O1、O2做進給運動（稱自轉），為了變換軋槽圓截面的半徑，依靠靠模機構平行于工件公轉回轉中心線移動，工件繞O1、O2軸線旋轉的角速度ω1=ω2與靠模絲杠的旋轉角速度ω3、ω4保持一定的傳動比例關系。

3 設備改造的難點及實施方案

3.1 技術難點

（1）加工環形孔型存在著不易裝卡，重新設計平旋盤及裝卡裝置。

（2）進給行程不能滿足要求等問題，重新設計進給系統變速箱，改變傳動比。

（3）平旋盤及裝卡裝置的精度調整、調試。

（4）工件成對裝卡時，定位盤上定位鍵位置的確定。

（5）對環形孔型軋槽曲線進行分段測繪、數據優化，靠模板的設計。

3.2 實施方案

（1）裝卡部分改造。原裝卡半圓孔型芯軸（整體芯軸，完成工件的定位與卡緊）、鑄鋁支座等，已不能實現環形孔型的裝卡，必須對裝卡部分進行改造，重新設計平旋盤裝卡部分圖紙，采用分體芯軸結構、每根分體芯軸都有可靠的定位、軸向間隙調整裝置，在保證芯軸回轉精度的情況下，實現環形孔型的安全快速裝卡。

（2）進給系統傳動比改造。對孔鏜ЛP—40和孔磨ЛP—41機床傳動系統的分析研究，確定局部改造傳動系統的方案，即對靠模板進給傳動的傳動比進行改變，原采用齒輪數比為：36/45×45/57=0.6315改為24/42×42/76=0.3157，絲杠軸的改后轉速為改前轉速的1/2，即ω4=1/2ω3，亦即改前工件自轉半周，靠模完成一個工作行程，保證改后工件自轉一周，靠模完成一個工作行程。使其具備加工環形孔型長行程進給的要求，并完成靠模板進給傳動箱的結構設計、加工、裝配、組裝等。

（3）平旋盤裝卡裝置的精度調試。平旋盤裝卡裝置回裝完畢后，對工件外圓（軋槽曲線）以定位鍵為基準進行劃線分度，反復試磨工件，如圖1，測量軋槽曲線距工件端面的距離B11、B12、B21、B22，計算出偏差，分別通過改變調整墊厚度（減薄或加厚調整墊塊1、2的厚度），最終達到軋槽曲線中心與工件兩端面中心（即高低）的重合，最終達到B11與B12、B21與B22偏差在0.05mm之內；測量成對工件同一分度處軋槽曲線的深度H1、H2，計算差值，反復調整兩裝卡芯軸對主軸回轉中心的偏移量S1、S2，最終達到兩裝卡芯軸回轉（工件公轉）中心與主軸回轉中心（對稱）的重合，最終達到實測H1、H2尺寸相差0.07mm之內，實現工件回轉中心與主軸回轉中心重合。

圖1 平旋盤裝卡裝置精度調整示意圖

（4）工件安裝定位盤定位鍵的確定。通過步驟（3）對平旋盤裝卡裝置精度調整完畢后，保持現有位置不動，如圖1所示，安裝定位鍵1（各部尺寸已干成）、U型平尺、平尺、定位鍵2（安裝孔已加工，寬度留有余量），消除兩芯軸蝸輪—蝸桿間隙，U型平尺一端與定位鍵1連接，測量U型平尺與平尺的距離A1、A2，擺動U型平尺、定位鍵2，達到A1與A2尺寸一致，在安裝盤上劃出定位鍵2的安裝孔位置、在定位鍵2上劃出定位鍵寬度線，拆除定位鍵2及安裝盤，按所劃線進行加工安裝盤螺紋孔、定位鍵寬度加工線，修配安裝，實現定位鍵位置及尺寸的確定。

（5）靠模扳的設計。環型孔型靠模板作為環型孔型加工的重要依據，其主要設計流程如下：①公司還沒有關于環型孔型靠模的任何數據，根據公司目前情形，只有外借一副環型孔型，通過對其軋制槽的測量，根據測量數據用電腦繪出實際形狀如上圖2：測繪還原圖。②根據計算機所繪曲線形狀，首先在電腦上修整曲線圓滑度，消除測量誤差及優化設計數據。根據優化后曲線形狀，與所改造的環型孔型加工設備相結合設計曲線靠模板。根據孔鏜設備加工特點，環型孔型工件自傳360°，靠模行程為314㎜，因此把“測繪還原圖”優化后從新分段，如“優化后分段圖”所示。根據“優化后分段圖”測量其各個分段上的尺寸，并做記錄，得出“優化后分段圖數據表”，如表1。③根據“優化后分段圖數據表”上的數據與孔鏜設備相結合，把其表中的度數（360度）轉換成靠模板有效工作長度314㎜，設計出靠模板曲線，再把靠模曲線轉換成“環形孔型靠模圖”，如圖2所示。

4 結論

在環型孔型靠模板的設計中，通對現有孔型實物的反復測量記錄，不斷優化測量數據，進而通過計算機做出與實物最相近的曲線圖，再通過計算機對其曲線形狀進行優化設計，從而設計出高精度、高質量的環形孔型靠模板圖紙。

對孔型曲線進行研究、測繪，優化、設計、加工出合乎要求80×45.5規格的靠模板。

5 存在需改進的問題

5.1 設備方面

（1）平旋盤裝卡工件后的平衡問題，基本得以解決，為保證安全使用，需對緊固螺栓采取涂螺紋緊固膠和綁鐵絲雙重防松措施。

（2）靠模裝置加裝限位開關。

（3）主軸卡盤點動時的“抖動”需及時解決，懷疑：

圖2 優化后分段圖

（4）工件軋槽曲線中心與工件回轉中心的調整，下一對工件磨削時需進一步調整。

（5）孔鏜ЛP—40冷卻油箱的漏油的處理方案，加工過程是否啟用冷卻液、孔磨ЛP—41吸塵裝置是否有效管用。

（6）裝卡部分、進給快速箱的懸伸軸防塵裝置（防塵毛氈）的加裝。

（7）設備磨頭上能否改裝拋光輪，工件在設備上依靠靠模板來拋光，拋光效果要好一些。

表1 優化后分段圖數據表