車銑復(fù)合加工設(shè)備在礦山機(jī)械企業(yè)中的應(yīng)用

黃夢鑫，胡雪娟，王友培

（南昌礦山機(jī)械有限公司，江西 南昌 330004）

新的技術(shù)革命是現(xiàn)代化機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展動(dòng)力，國內(nèi)的機(jī)械加工技術(shù)在國際化的大背景下，正發(fā)生著翻天覆地的改變。隨著電子技術(shù)、信息和生產(chǎn)制造技術(shù)等科技的高速發(fā)展，現(xiàn)代化機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)作為我國現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，已越來越受到國內(nèi)外的關(guān)注。

近年來，我國提出了《中國制造2025》計(jì)劃，從國家層面確定了我國建設(shè)制造強(qiáng)國的總體戰(zhàn)略，同時(shí)出臺(tái)了一系列旨在促進(jìn)高端裝備、智能制造發(fā)展的政策，為機(jī)械行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)創(chuàng)造了寬松良好的政策環(huán)境[1]。借著這股“東風(fēng)”，礦山機(jī)械制造行業(yè)也逐步朝著自動(dòng)化、智能化的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)。

1 行業(yè)背景

礦山機(jī)械是面向能源、交通和原材料基礎(chǔ)工業(yè)企業(yè)服務(wù)，主要任務(wù)是為煤炭、鋼鐵、有色金屬、化工、砂石骨料等企業(yè)的礦山開采和原材料的深加工，以及為鐵路、公路、水電等大型工程的施工提供先進(jìn)、高效的技術(shù)裝備。礦山機(jī)械行業(yè)是我國所有行業(yè)中典型的離散型行業(yè)，多為單件小批量制作，具有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大而重、產(chǎn)品加工周期長、訂單結(jié)構(gòu)變化快等特點(diǎn)。因此，礦山機(jī)械行業(yè)的加工設(shè)備多為通用性機(jī)床，自動(dòng)化程度不高，生產(chǎn)效率較低，在設(shè)備生產(chǎn)制造的過程中，會(huì)造成極大資源浪費(fèi)，蠶食企業(yè)的利潤，影響企業(yè)的發(fā)展。

2 設(shè)備選型

某公司為大型礦山機(jī)械制造企業(yè)，主要生產(chǎn)產(chǎn)品為破碎機(jī)、篩分機(jī)、給料機(jī)、移動(dòng)破碎站等設(shè)備。加工裝備以大型數(shù)控立車、數(shù)控臥車、大型落地鏜銑床、大型搖臂鉆為主，生產(chǎn)過程多為單工序加工[2]。因此，在產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)加工過程中，會(huì)發(fā)生大量的零件倒運(yùn)及停工等待現(xiàn)象，生產(chǎn)效率較低。隨著企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，產(chǎn)品需求量的增加，傳統(tǒng)加工裝備及加工方法已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的企業(yè)發(fā)展需求，如何快速縮短加工周期成為了該企業(yè)的首要任務(wù)。結(jié)合該企業(yè)的產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)以及近幾年的產(chǎn)品需求用量，經(jīng)各部門綜合評(píng)估后，選取了兩類產(chǎn)品試點(diǎn)，進(jìn)行技術(shù)改造，其中一種為軸類產(chǎn)品，主要加工零件有破碎機(jī)的傳動(dòng)軸、篩分機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸等；另一種為盤類產(chǎn)品，主要加工零件有篩分機(jī)的軸承座、軸承座壓盤、破碎機(jī)的油缸等。

在確認(rèn)技改目標(biāo)對(duì)象后，該企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)與設(shè)備廠家進(jìn)行了多次技術(shù)交流，重新制定新的零件加工工藝，核算零件加工節(jié)拍，并進(jìn)行了加工樣品試制，最終確定了設(shè)備選型：使用一臺(tái)銑打?qū)C(jī)及兩臺(tái)臥式車銑復(fù)合加工中心，組成一個(gè)加工單元，加工軸類產(chǎn)品；使用三臺(tái)立式車銑復(fù)合加工中心，組成一個(gè)加工單元、加工盤類產(chǎn)品。

3 工藝分析

3.1 軸類產(chǎn)品

圖1所示零件為典型的篩分機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，是此次技改目標(biāo)對(duì)象之一，加工部位是零件的外圓及鍵槽。

圖1 驅(qū)動(dòng)軸示意圖

原加工工藝為：

①棒材下料→②粗車→③熱處理→④修中心孔→⑤精車→⑥粗磨→⑦精磨→⑧銑削鍵槽→⑨防銹。

從以上工藝流程不難看出，加工一根驅(qū)動(dòng)軸需要經(jīng)過九道工序才能完成，另外還需要用到6臺(tái)設(shè)備（鋸床、普通臥車、退火爐、數(shù)控臥車、磨床、銑床），轉(zhuǎn)序6次。在不同的設(shè)備之間來回倒序，過程中會(huì)造成較大的浪費(fèi)（轉(zhuǎn)運(yùn)的浪費(fèi)、等待的浪費(fèi)等）。另外，在多次的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，零件容易被磕碰、損傷，導(dǎo)致增加額外的返工返修工作，這些因素都影響著零件的加工效率，無形中增加了零件的制造成本，拉低了企業(yè)的利潤。因此，針對(duì)此類零件熱處理后的④-⑨工序，使用一臺(tái)銑打?qū)C(jī)及兩臺(tái)臥式車銑復(fù)合加工中心組成的加工單元，完成對(duì)軸類零件的加工工藝優(yōu)化。銑打?qū)C(jī)完成對(duì)軸類零件端面的銑削定總長以及中心孔的鉆孔、攻絲；臥式車銑復(fù)合加工中心完成零件外圓的車削（通過高速切削加工，使零件表面粗糙度達(dá)到磨削水平Ra0.8，替代磨削加工）以及鍵槽的銑削。

優(yōu)化后的加工工藝為：

①棒材下料→②粗車→③熱處理→④銑端面打中心孔→⑤車外圓銑鍵槽→⑥防銹。

調(diào)整工藝后，加工同樣一根驅(qū)動(dòng)軸，工序由九道減為六道，使用設(shè)備由6臺(tái)降至5臺(tái)（鋸床、普通臥車、退火爐、銑打?qū)C(jī)、臥式車銑復(fù)合加工中心），轉(zhuǎn)序次數(shù)由6次降至4次。通過將加工工序集中的方式，減少了零件加工過程中的浪費(fèi)，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率及盈利能力。

3.2 盤類產(chǎn)品

圖2所示為典型的篩分機(jī)軸承座，加工部位是零件的外圓、內(nèi)孔，零件的鉆孔攻絲，以及油槽的銑削。

圖2 軸承座示意圖

原加工工藝為：

①粗車→②精車→③鉆孔→④攻絲→⑤磨油槽→⑥珩磨內(nèi)孔→⑦防銹。

使用原加工工藝加工一件軸承座需經(jīng)七道工序，使用4臺(tái)設(shè)備（普通立車、數(shù)控立車、搖臂鉆、珩磨機(jī)），轉(zhuǎn)序5次；由于軸承座上下兩個(gè)面均需加工，至少還需要進(jìn)行5次零件翻身動(dòng)作，才能完成零件的全部加工。使用立式車銑復(fù)合加工中心后，只需在一臺(tái)機(jī)床上，即可完成粗加工件→成品件的全工藝過程（通過高速切削加工，使零件內(nèi)孔粗糙度達(dá)到圖紙要求，替代珩磨加工）。

優(yōu)化后的加工工藝為：

①粗車→②車銑加工→③防銹。

調(diào)整工藝后，加工同樣一件軸承座，工序由七道減為三道，使用設(shè)備由4臺(tái)降至2臺(tái)（普通立車、立式車銑復(fù)合加工中心），轉(zhuǎn)序次數(shù)由5次降至2次，零件翻身動(dòng)作由5次降為2次，達(dá)到了提高零件生產(chǎn)效率的目的。

4 效率提升

下表1為兩類零件在車銑復(fù)合加工設(shè)備投入前后，加工工時(shí)的變化情況。車銑復(fù)合加工設(shè)備在投入使用后，驅(qū)動(dòng)軸的加工時(shí)間由295min降為130min，加工效率提升127%；軸承座的加工時(shí)間由400min降為190min，加工效率提升111%；刨除相同工序，僅對(duì)技改部分效率提升進(jìn)行核算，驅(qū)動(dòng)軸的精加工時(shí)間由235min降為70min，加工效率提升236%；軸承座的精加工時(shí)間由330min降為120min，加工效率提升175%。

表1 技改前后零件加工工時(shí)的變化情況

以下表中數(shù)據(jù)展示的僅為加工時(shí)間的效率提升，倘若算上加工過程中來回倒運(yùn)及等待的時(shí)間減少，零件整體的加工效率提升將會(huì)更加明顯。

5 結(jié)語

在兩個(gè)加工單元正式投入使用之后，此兩類零件的加工效率得到了巨大的提升，同時(shí)降低了產(chǎn)品的制造成本，間接為該企業(yè)產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，達(dá)到了此次技術(shù)改造的目的。目前，車銑復(fù)合加工設(shè)備已有4m、5m，甚至是8m以上的大型設(shè)備。大型化車銑復(fù)合加工中心，能夠滿足礦山機(jī)械中破碎機(jī)的架體類零件的車削、銑削、鉆削等工序加工，將大大縮短礦山機(jī)械產(chǎn)品的制造周期，提升企業(yè)的市場競爭力。

此次技術(shù)改造項(xiàng)目的成功試點(diǎn)，能夠說明，車銑復(fù)合加工設(shè)備在礦山機(jī)械制造企業(yè)，甚至是整個(gè)機(jī)械加工制造行業(yè)中，都能進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，并能夠?yàn)槠髽I(yè)的發(fā)展及社會(huì)的進(jìn)步提供助力。