一種用于大型回轉工件孔及其端面加工的專用裝置

陳 璐，張燕紅

（山東華宇工學院，山東德州 253034）

0 引言

隨著機械工業各行業的快速發展，對特大型、超大型回轉件的需求量越來越大、加工要求也越來越高；這些大型、超大型工件的共同特點是體積大、重量大、加工困難。然而，目前的機床不能在車削完成后直接加工端面和鏜孔任務，而需要完成更多的工藝過程。因此設計可以節省繁瑣操作的一種用于大型回轉工件孔及端面加工的專用裝置。用于協助臥式落地機床加工大型回轉類零件外圓后對端面加工以及鏜孔的裝置。如果現有機床需要對工件進行端面加工和鏜孔，則需要將工件移動到專用設備上完成加工。團隊研究的這種裝置可以節省原來需要大量人力物力才能完成的兩種加工工序，節省勞動時間，提高勞動效率，有效的解決大型回轉類零件完成外圓加工后需要對工件端面進行加工的問題，可在同一機床上完成車削加工、工件端面加工以及鉆孔任務。本裝置適用于各種大型回轉類零件加工，可在車削加工完成后直接進行鏜削工作。

1 研究背景

隨著制冷、鍋爐、石化、風電等行業的快速發展，對特大型、超大型等工件的需求量越來越大、加工要求也越來越高；而這些大型、超大型工件的共同特點就是孔的數量多。一般的車床主要用于加工大型回轉類零件外圓，加工完成外圓后需要對工件端面加工，但落地車床首先刀架不能加工到工件中心，即刀架不能用于加工整個端面，其次其不能完成對大型回轉體工件的鏜孔任務。因此工件需要從車床上拿下來，放到專用的鏜床上進行端面加工才能完成。為了解決上述問題而研發一種可配合落地機床用于大型回轉工件孔及端面加工的專用裝置。該裝置通過主體結構緊固調節單元以及鏜削單元的配合，只需要在車床上加裝鏜削附件就可完成原來的兩種加工工序。

2 專用裝置結構設計

一種用于大型回轉工件孔及其端面加工的專用裝置結構如圖1 所示，主要由緊固調節單元、鏜削單元組成。其中緊固調節單元由卡齒調節機構以及夾持機構組成。卡齒調節機構為兩對結構相同的電動推桿、兩對結構相同的滑柱、兩對結構相同的連接板以及兩對結構相同的卡齒。夾持機構為空心錐、承載板、兩對結構相同的緊固塊以及兩對結構相同的螺栓。

圖1 大型回轉工件孔及其端面加工的專用裝置結構

鏜削單元由徑向調節機構以及鏜削機構組成。徑向調節機構為一對結構相同的導軌、一對結構相同的滑塊、一對結構相同的L 形板、第二伺服電機、行星減速機、聯軸器、一對結構相同的安裝座、一對結構相同的軸承、滾珠絲杠、滾珠螺母以及連接塊。鏜削機構為安裝板、刀座、鏜刀以及插桿。

裝置使用時直接安裝在落地機床上即可。在落地車床完成車加工任務后，將該裝置插入落地機床卡盤上即可配合落地機床開始進行重大型工件端面的加工以及鉆孔任務。

3 專用裝置工作原理和特點

3.1 工作原理

裝置能夠通過控制器發出指令，驅動器接受指令后，給電機發送信號，使電機轉動，并且帶動滾珠絲杠轉動，通過滾珠螺母在滾珠絲杠上運動，推動安置在連接塊和滑塊上的安裝板移動到卡盤最外側，安裝板上的刀座裝配有鏜刀，鏜刀移動到卡盤最外圍時，可根據工件加工余量由工人對刀后正式開始加工，卡盤轉動，電機反轉通過行星減速機及滾珠絲杠帶動刀具向卡盤中心移動，當刀尖越過卡盤中心后即可完成工件端面加工。

裝置還能夠實現重大型回轉體工件鏜孔加工的問題。首先根據鏜孔任務要求利用徑向調節機構完成刀具的移動，然后將刀具進行緊固后使主軸轉動從而實現對工件的鏜孔工作。

3.2 運行設計

工作加工的工作流程如圖2 所示。端面加工時，先將刀具移動到卡盤最外圍，再完成刀具操作。然后轉動轉盤，電機通過行星減速器和滾珠絲杠帶動刀具移動到卡盤中心，當刀尖穿過卡盤中心時，端面加工完成。

圖2 工作流程

鏜孔加工時，先完成工件固定，其次將刀具移動到合適的位置，然后夾緊刀具。打開主軸驅動轉盤轉動，即可進行工件鏜孔任務。

3.3 項目特色

臥式機床可加工各部件內外圓柱面、端面、圓弧等成形表面，是加工各種輪胎、輪胎模具、大平面盤、環部件的理想設備。在一些科學技術比較發達的國家，已由生產鏜床轉向生產更高水平的自動化機床，并已生產和研制出更高一級的現代化水平的設備，從而為實現無人化工廠奠定基礎。但國內大部分機床設備不能進行鏜削一體化加工，即車床刀架不能加工到工件中心，刀架不能用來加工整個端面。這種車床加工大型零件，通常在車床加工后采取再加工操作，耗費了大量的人力物力，給企業經濟造成一定的損失。國產鏜床在結構性能、技術水平、產品質量等方面都有了很大的提高，但在同一臺機床上滿足上述加工仍有一定的難度。

相比之下，一種用于大型回轉工件孔及其端面加工的專用裝置可以簡化傳統繁瑣的加工方法。本文設計的裝置可以車削加工大型軸類端面和鏜孔任務在同一臺機床上完成，適用于各種大型、超大型旋轉軸類零件的加工，車削加工后可直接鏜孔，大大提高生產效率，節省大量的人力、物力資源。有效解決了不能在同一機床上加工特大型、超大型旋轉零件，同時完成端面和鏜孔的加工問題。并且通過緊固調節單元和鏜孔單元的配合，只需在車床上安裝鏜孔附件即可完成兩個需要大量人力物力的加工工序。

4 應用前景

裝備制造業是國家的重要組成部分，是實體經濟的重要組成部分。機床是設備制造的基礎，是設備生產的設備，被稱為工業母機。機床產品的特點之一是能夠滿足不同的加工需求：包括質量、成本、產能等，所以產品質量越高市場份額會越高，而不是越高品級的產品市場占有率就一定會越高。近年來隨著國民經濟高速的發展，裝備制造業的振興以及整個制造業技術升級需求加大，在固定資產投資較快增長的拉動下，機床附件工具市場呈現產需兩旺的態勢。強勁的市場需求帶動了機床工具行業出現了產銷暢旺的局面，機床附件工具行業在這樣的環境下也是得到了大發展。

風電工業的強勁發展以及航空、航天等行業的快速發展極大增加了大型、特大型回轉工件的需求，其加工要求也越來越高；這些大型、超大型工件的共同特點是體積大、重量大、加工困難。本裝置作為機床附件與機床進行簡單連接后即可實現直接在進行車工操作后開始對端面以及孔的加工。而且其結構簡潔便于拆裝，操作簡單。因此一種用于大型回轉工件孔及其端面加工的專用裝置作為一種新型機床附件有著極大的發展前景以及經濟效益。

5 結束語

隨著機械工業各行業的快速發展，對特大型、超大型等回轉件的需求量越來越大、加工要求也越來越高；這些大型、超大型工件的共同特點是體積大、重量大、加工困難。一種用于大型回轉工件孔及其端面加工的專用裝置解決了不能在同一機床上加工大型、超大型旋轉部件、完成端面和鏜孔的問題，大大提高了生產效率，節省了大量的人力物力資源。對于機械制造業的發展起到了促進作用。裝置對于這些零件的加工效率帶來了巨大的提升。并且該裝置結構簡單容易制作且方便拆裝，同時有著極大的發展前景以及經濟效益。