磁懸浮軌排異形工件加工方法

郭江海，胡小斌，馮來(lái)義，蔡永強(qiáng)，王琛，楊濤

中鐵寶橋集團(tuán)有限公司 陜西寶雞 721006

1 序言

高速磁懸浮車輛具有零污染，無(wú)需燃油，無(wú)有害氣體排放，噪聲小，乘坐舒適，爬坡能力強(qiáng)，以及加速、減速快等優(yōu)點(diǎn)。磁懸浮軌排是承載磁懸浮車輛運(yùn)行的線路裝備，車輛通過(guò)懸浮在軌排上面實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行。傳統(tǒng)的磁懸浮軌排生產(chǎn)需要人工裝夾定位，采用單工位加工作業(yè)，生產(chǎn)耗時(shí)長(zhǎng)，設(shè)備和人工占用多，不僅生產(chǎn)效率低，而且操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度很高，加工方法亟待改善。磁懸浮軌排的主要部件是異形工件，其屬于異形非對(duì)稱截面型材，國(guó)內(nèi)無(wú)成形產(chǎn)品，不僅型號(hào)各異，而且工件表面和孔群加工精度要求很高。一根異形工件長(zhǎng)度13m，采用傳統(tǒng)方法至少需要9h才能完成加工。工藝創(chuàng)新后，單根異形工件加工時(shí)間大約只有30min，不僅效率大幅提高，而且制造精度更高。

2 異形工件加工內(nèi)容及要求

異形工件形狀復(fù)雜，其需加工面及其序號(hào)如圖1所示，孔加工截面如圖2所示。面1～面11總共11個(gè)面，均需要加工，加工量為3～5mm，要求表面粗糙度值Ra=6.3μm。工件長(zhǎng)度最長(zhǎng)為13m，工件數(shù)量達(dá)13000件，不僅加工面多，而且批量大。如果逐個(gè)面加工，不僅加工效率低，而且由于存在多次裝夾，因此加工精度很難保證。

圖1 異形工件需加工面及其序號(hào)

圖2 異形工件孔加工截面

3 加工方法

由于此工件外形比較特殊，需加工面多，且加工精度及幾何公差要求很高，為此采用加工工序集中、一次裝夾多面同時(shí)加工的方法，分工位進(jìn)行加工。

3.1 工位一

工位一如圖3所示，工件一次裝夾，同時(shí)加工面1、面11、面10和面9。加工時(shí)采用強(qiáng)力電磁吸盤(pán)，以面4為定位基準(zhǔn)面，面8為輔助支撐面，在面3、面5之間采用液壓缸與球面頂緊桿組合工裝進(jìn)行工件的裝夾，工裝一端裝有液壓缸，另一端裝有球面頂緊桿，活塞桿在液壓油的作用下頂緊面3，工件向面3方向移動(dòng)，直至面5緊靠球面頂緊桿。面1與面9利用裝在機(jī)床立柱上的兩個(gè)側(cè)銑削動(dòng)力頭加工，面10、面11利用安裝于機(jī)床前后橫梁上的銑削動(dòng)力頭進(jìn)行加工。面1、面11、面10和面9的加工如圖4所示。

圖3 工位一

圖4 面1、面11、面10和面9的加工

3.2 工位二

工位二如圖5所示，工件一次裝夾，同時(shí)加工面2～面8，共7個(gè)面。加工時(shí)采用強(qiáng)力電磁吸盤(pán)，以面11為定位基準(zhǔn)面，面10為輔助支撐面，面1、面9之間采用液壓缸與定位塊組合工裝進(jìn)行工件的裝夾，面2、面4、面6和面8利用裝在工作臺(tái)側(cè)面的3個(gè)銑削動(dòng)力頭加工，面3、面5和面7利用裝在前端位置、兩端帶支撐橫跨工作臺(tái)的組合刀具與銑削動(dòng)力頭進(jìn)行加工。面2～面8的加工如圖6所示。

圖5 工位二

圖6 面2～面8的加工

3.3 工位三

工件利用裝夾工裝一次裝夾于機(jī)床工作臺(tái)上，采用刀庫(kù)及換刀機(jī)械手進(jìn)行不同直徑孔的加工，加工時(shí)裝夾原理與工位二類似。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以磁懸浮軌排異形工件為例進(jìn)行工藝改進(jìn)，改進(jìn)后的加工及裝夾方法不僅能滿足大批量生產(chǎn)要求，而且能大幅提高生產(chǎn)效率與加工質(zhì)量。其中的創(chuàng)新點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下。

1）異形工件所有表面和通長(zhǎng)全部需要切削加工，為此采用工序集中、分工位及多面同時(shí)加工的方法。

2）工序集中后所要加工的表面不能作為加工時(shí)的裝夾定位面，避免干涉。

3）異形工件多面加工時(shí)，采用底面電磁夾緊、側(cè)面定位及兩側(cè)輔助支撐的裝夾方式。利用強(qiáng)力電磁吸盤(pán)、液壓缸及定位塊組合工裝實(shí)現(xiàn)快速定位與裝夾。