馬扎克車銑復合加工中心機械手斷裂的返修再利用

王永軍，任飛

山西平陽重工機械有限責任公司 山西臨汾 043000

1 序言

加工中心是機械加工行業當中的主流加工設備，一般都帶有自動換刀功能，而機械手是實現自動換刀的重要部件。然而，在換刀比較頻繁的車銑復合加工中心，機械手爪頭經常在夾持刀柄部位的最薄弱環節因疲勞而斷裂。更換新的機械手不僅價格昂貴，而且嚴重影響生產進度。

2 存在的問題

馬扎克車銑復合加工中心是我公司軍品民品生產的關鍵設備之一，是進口數控設備。由于精度高、功能齊全，在高精度復雜零件的加工方面有著不可替代的地位，因而一直承擔著軍品、民品關鍵件的加工任務。

該加工中心的機械手為鑄鐵材質，換刀結構采用回轉式換刀臂（見圖1）。機械手爪頭夾持部位厚度為13mm，其定位銷孔尺寸為φ7mm且為通孔。爪頭承受載荷的部位單邊厚度僅剩3mm，機械強度較低，在頻繁的換刀過程中非常容易達到疲勞極限而從該部位斷裂（見圖2）。機械手出現故障后，嚴重影響了某型號產品的生產進度。

圖1 斷裂前機械手的回轉式換刀臂

圖2 機械手斷裂部位示意

我公司在應對該機械手故障時準備外購配件，但由于該加工中心是進口設備，配件采購周期需要兩個月，同時進口備件的報價較高，單套報價12萬元，最關鍵的是生產進度不能拖延。為了趕進度，公司最終決定自修解決。經設備維修人員和技術人員進行結構分析、方案論證，認為該故障完全可經過返修手段恢復其功能。

3 解決措施及返修過程

從機械手斷裂的爪頭根部銑斷，在原基體上加工定位臺階結構（見圖3），在適當部位加工3個聯接用M8螺孔。

采用鑄鋼板料，加工一個尺寸比爪頭略大、形狀相近的聯接塊（見圖4），在根部加工3個聯接用沉孔。

通過臺肩、端面定位，用螺釘把聯接塊與換刀臂聯接并緊固（見圖5）。配作兩處φ5mm定位銷孔，壓裝銷子后，在數控加工中心上重新按測繪尺寸精銑爪頭，形狀及尺寸與完好時一致。

在返修過程中，根據該機械手故障根源，對機械手結構做了如下優化。

1）聯接塊材質采用鑄鋼結構，很大程度上降低了受力部位的脆性，提高了該部位的韌性、強度。

2）因該設備在換刀過程中回轉速度較高，對工件的重心位置要求較高，所以返修時，只要機械手一端出現斷裂情況，另一端也要按故障結構進行返修。這樣做保證了整體結構配作加工后的對稱性，也保證了整體工件的重心不會出現偏移。

圖3 定位臺階結構

圖4 聯接塊結構

圖5 聯接塊與換刀臂聯接

3）優化原定位銷孔結構（見圖6）。設計專用臺階銷，銷孔由原來的φ7mm縮小至φ4mm，使該部位的有效壁厚加大3mm，從而大大提高了爪頭結構的強度。同時配作專用臺階銷，以起到定位功能。

圖6 優化后的定位銷孔結構

圖7 修復效果

4 結束語

經過返修（修復效果見圖7），在我公司的馬扎克車銑復合中心上進行試用，換刀功能良好，再沒出現機械手斷裂的故障情況。此次返修不僅節省了很大一部分費用，而且使該設備短期內恢復了加工能力。故障情況不再成為生產瓶頸，不會影響公司整體的生產計劃，同時也為其他設備的維修提供了寶貴經驗。