中低速磁浮F軌多面同時加工裝置和方法

祁寶金

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1 序言

在中低速磁浮軌道交通工程中，軌排是構成中低速磁浮線路的基本單元，具有支撐磁浮車輛、承受車輛的懸浮力和導向力及牽引力的功能。軌排由F軌、軌枕及緊固件等組成。F軌的毛坯為軋制的直線型材，其加工變形控制難度大，機械加工余量較小，加工面多，加工精度較高。軌道體為F形異形截面，斷面部位均需進行機械加工，采用普通機床及刀具加工效率低、工序多、工位吊裝頻次高且容易產(chǎn)生變形。為此采用專用設備、專用工裝和專用刀具，對F軌一次裝夾，集中工序，多面同時加工，是提高直線型F軌加工效率和質(zhì)量的有效方法。

2 F軌的結構特點

F軌是中低速磁浮軌道中的一個重要零件，為F形截面細長桿件，一般長度12.5m左右。需要通過機械加工來保證F軌的精度要求。F軌的毛坯為熱軋F型鋼，各個機加工面留有3～4mm的加工余量。F軌的斷面形狀如圖1所示。

圖2為F軌機加工斷面示意圖，面Ⅰ～面Ⅷ和面A、面B、面C均需機械加工。該裝置和方法能使F軌在面A、面B和面C等加工完成后，以面B和面A為基準，在一次定位裝夾的情況下對面Ⅰ～面Ⅷ進行加工。

圖1 F軌的斷面形狀

圖2 F軌機加工斷面示意

3 F軌多面同時加工裝置的設計

在中低速磁浮工程F軌的加工過程中，F(xiàn)軌的斷面為異形截面，斷面部位均需進行機械加工，加工精度要求高，采用普通機床及刀具加工無法高效、高質(zhì)完成。為了達到F軌的加工要求并提高加工效率，設計了中低速磁浮軌排F軌多面同時加工的裝置和方法。

中低速磁浮F軌多面同時加工裝置如圖3所示。

圖3 F軌多面同時加工裝置組成布置示意

（1）床身和工作臺部分 床身和工作臺部分主要由床身、工作臺、傳動機構、電氣控制、液壓潤滑系統(tǒng)和操作機構等組成；工作臺在床身上縱向移動，以實現(xiàn)加工的進給運動；在工作臺上安裝強力磁力吸盤、定位裝置和夾緊裝置等工裝，實現(xiàn)F軌在工裝上的定位和夾緊。

（2）帶尾座的水平動力頭部分 帶尾座的水平動力頭部分主要由水平動力頭、尾座、刀桿和專用組合成形刀具等組成，如圖4所示。專用組合成形刀具用來銑削面Ⅱ、面Ⅳ和面Ⅵ。

圖4 水平動力頭部分組成示意

（3）斜置動力頭部分 斜置動力頭部分主要由斜置動力頭、支座、斜墊板和銑刀等組成，如圖5所示；斜墊板的角度與F軌面Ⅷ的角度一致；在斜置動力頭上安裝面銑刀，用于銑削面Ⅷ。

圖5 斜置動力頭部分和C型立式動力頭I部分的組成示意

（4）C型立柱立式動力頭部分I C型立柱立式動力頭部分主要由C型立柱、立式動力頭組成，如圖6所示。在部分I的動力頭上安裝組合銑刀，同時對磁極面（面Ⅲ、面Ⅶ）和檢測面（面Ⅴ）進行加工。

組合銑刀是在刀體上安裝上下兩層刀片，上層刀片加工磁極面，下層刀片加工檢測面，使磁極面和檢測面同時加工；上下刀片之間的距離等于磁極面到檢測面的距離H；磁極面到檢測面的尺寸H由組合刀具的尺寸來保證，避免了兩次加工時的對刀誤差，有效保證了磁極面到檢測面的尺寸精度，如圖7所示。

圖6 C型立式動力頭I部分的組成示意

圖7 組合銑刀

（5）C型立柱立式動力頭部分Ⅱ C型立柱立式動力頭部分Ⅱ主要由C型立柱、立式動力頭組成，如圖8所示。在部分Ⅱ的動力頭上安裝面銑刀，銑削面Ⅰ。

圖8 C型動力頭Ⅱ部分組成示意

（6）專用組合成形刀具 根據(jù)F軌的形狀特點，設計專用組合成形刀具和工裝，如圖9所示，專用組合成形刀具由3個與F軌形狀相適應的成形銑刀盤組成，用刀桿將3個刀盤串聯(lián)起來，用來銑削面Ⅱ、面Ⅳ和面Ⅵ。

圖9 刀具、工裝示意

通過上述的組合和排布，在一次定位裝夾的情況下，對F軌的面Ⅰ～面Ⅷ同時加工，降低了加工過程中變形的風險，并且減少了吊裝頻率，大大提高了F軌的機加工效率，保證了加工質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的合格率。

4 加工方法和步驟

1）將調(diào)整墊板、磁力吸盤和定位擋塊等工裝安裝在工作臺上。安裝定位擋塊的磁力吸盤側面平行于工作臺的T形槽側面。

2）將F軌面B朝下放置在強力磁力吸盤上并使面A側面靠緊定位擋塊，磁力吸盤通電，吸緊。

3）通過試切，調(diào)整好各個動力頭的位置和刀具的位置。

4）起動工作臺，并將工作臺進給量調(diào)整為最佳。

5）分別起動各個動力頭，使各個動力頭分別進入切削。通過工作臺的不斷進給，逐步完成整個F軌的加工。

5 結束語

本文針對中低速磁浮F軌的加工，設計了F軌多面同時加工的裝置和方法。在一次定位裝夾的情況下，采用專用組合刀具進行多面同時加工等方法，可大幅提高F軌的加工效率，保證加工質(zhì)量。該裝置和方法在中低速磁浮F軌加工中得到了應用，取得了良好的效果，并可為細長異形截面桿件的加工提供很好的借鑒和參考。