磁懸浮軌排異形工件加工方法

郭江海，胡小斌，馮來義，蔡永強，王琛，楊濤

中鐵寶橋集團有限公司 陜西寶雞 721006

1 序言

高速磁懸浮車輛具有零污染，無需燃油，無有害氣體排放，噪聲小，乘坐舒適，爬坡能力強，以及加速、減速快等優點。磁懸浮軌排是承載磁懸浮車輛運行的線路裝備，車輛通過懸浮在軌排上面實現平穩運行。傳統的磁懸浮軌排生產需要人工裝夾定位，采用單工位加工作業，生產耗時長，設備和人工占用多，不僅生產效率低，而且操作人員勞動強度很高，加工方法亟待改善。磁懸浮軌排的主要部件是異形工件，其屬于異形非對稱截面型材，國內無成形產品，不僅型號各異，而且工件表面和孔群加工精度要求很高。一根異形工件長度13m，采用傳統方法至少需要9h才能完成加工。工藝創新后，單根異形工件加工時間大約只有30min，不僅效率大幅提高，而且制造精度更高。

2 異形工件加工內容及要求

異形工件形狀復雜，其需加工面及其序號如圖1所示，孔加工截面如圖2所示。面1～面11總共11個面，均需要加工，加工量為3～5mm，要求表面粗糙度值Ra=6.3μm。工件長度最長為13m，工件數量達13000件，不僅加工面多，而且批量大。如果逐個面加工，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

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、一次裝夾多面同時加工的方法，分工位進行加工。

3.1 工位一

工位一如圖3所示，工件一次裝夾，同時加工面1、面11、面10和面9。加工時采用強力電磁吸盤，以面4為定位基準面，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，直至面5緊靠球面頂緊桿。面1與面9利用裝在機床立柱上的兩個側銑削動力頭加工，面10、面11利用安裝于機床前后橫梁上的銑削動力頭進行加工。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，同時加工面2～面8，共7個面。加工時采用強力電磁吸盤，以面11為定位基準面，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行工件的裝夾，面2、面4、面6和面8利用裝在工作臺側面的3個銑削動力頭加工，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的組合刀具與銑削動力頭進行加工。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床工作臺上，采用刀庫及換刀機械手進行不同直徑孔的加工，加工時裝夾原理與工位二類似。

4 結束語

本文以磁懸浮軌排異形工件為例進行工藝改進，改進后的加工及裝夾方法不僅能滿足大批量生產要求，而且能大幅提高生產效率與加工質量。其中的創新點和經驗總結如下。

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

2）工序集中后所要加工的表面不能作為加工時的裝夾定位面，避免干涉。

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