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二十輥軋機(jī)機(jī)架孔專用鏜床加工方法
2017-6-8  來源：齊齊哈爾大學(xué)  作者：錢琳,王世剛,曲波

      摘要: 針對現(xiàn)有的二十輥軋機(jī)機(jī)架加工方法的弊端，設(shè)計(jì)了二十輥軋機(jī)機(jī)架專用鏜床，介紹此設(shè)備的性能參數(shù)，此設(shè)備提高了軋機(jī)機(jī)架的加工精度和生產(chǎn)效率。

      關(guān)鍵詞: 二十輥軋機(jī)機(jī)架; 鏜床; 梅花孔; 精加工

      機(jī)架是不銹鋼二十輥冷軋機(jī)設(shè)備中的核心零件，其制造精度直接影響到軋輥的安裝精度，進(jìn)而影響成品鋼板的尺寸精度［1 － 5］。圖 1 是機(jī)架外形圖，其中的加工難點(diǎn)是對稱分布的 8 個(gè)梅花形深孔。梅花孔尺寸為 8 － Ｒ177． 6(0+ 0． 028) mm，孔距為( 400． 05 ± 0． 025)mm、( 149． 225 ± 0． 025 ) mm，孔深 1 706 mm。此零件的加工難點(diǎn)為對稱分布的 8 個(gè)梅花形深孔，目前的加工方法是用鏜床單個(gè)孔依次加工，結(jié)果是無法直接加工達(dá)到設(shè)計(jì)要求精度。中國第二重型機(jī)械集團(tuán)( 德陽) 萬信工程設(shè)備有限責(zé)任公司，利用專門工裝及輔助支撐在三坐標(biāo)跟蹤儀的實(shí)時(shí)跟蹤檢測配合下在鏜床進(jìn)行精加工，可達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但加工過程中由于工裝鏜桿本身較長，鏜桿會(huì)彎曲下垂，最大彎曲量約為0． 047 mm，會(huì)影響孔深中間部位的精加工尺寸; 精加工孔兩端尺寸到位后測量孔中段，發(fā)現(xiàn)有偏差，需要對孔中段進(jìn)行一次光刀修復(fù)，并且耗時(shí)長［6］。

      1.機(jī)架的主要技術(shù)參數(shù)

      材質(zhì): ZG270 － 500;重量/kg: 50 032外形尺寸/mm × mm × mm: 2 356 × 2 400 × 2 480;無損檢測: UT、MT。



圖1 機(jī)架外形圖

      2.二十輥軋機(jī)機(jī)架孔專用鏜床

      針對以上制約加工精度瓶頸的特點(diǎn)，二十輥軋機(jī)機(jī)架孔專用鏜床的設(shè)計(jì)從以下兩方面入手:第一，針對鏜削加工過程中鏜桿截面尺寸小，鏜削過程中鏜桿變剛度的問題，在加工允許范圍內(nèi)設(shè)計(jì)大截面鏜桿，使變剛度鏜削過程問題轉(zhuǎn)變?yōu)榈葎偠如M削，同時(shí)設(shè)計(jì)減振結(jié)構(gòu)，減小半圓孔加工過程中振顫影響;第二，需要解決 8 孔中任意一個(gè)孔自身精度超差或其中任意兩孔之間的形位公差超差，將導(dǎo)致機(jī)架精度超差的問題。解決過程如下: 首先，如果實(shí)現(xiàn)鏜桿等剛度鏜削，根據(jù)“運(yùn)動(dòng)相對論”原理，則將鏜桿伸長運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為長鏜桿的水平運(yùn)動(dòng)及工件靜止或工件的運(yùn)動(dòng)及長鏜桿靜止兩種狀態(tài)，結(jié)構(gòu)示意如圖 2。


      狀態(tài)一: 長鏜桿的水平運(yùn)動(dòng)及工件靜止，此時(shí)由于鏜桿長度大，水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，鏜桿部分由于“杠桿比例縮放原理”會(huì)將導(dǎo)軌間隙放大，影響加工精度，所以采用狀態(tài)二，即工件的運(yùn)動(dòng)及長鏜桿靜止。二十輥軋機(jī)機(jī)架重量為 65 t 及 90 t 兩種規(guī)格，為保證工件直線運(yùn)動(dòng)的精度及增強(qiáng)抗震性，工件運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌采用閉式靜壓導(dǎo)軌，其具有導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)速度的變化對油膜厚度的影響小，載荷的變化對油膜厚度的影響小，液體摩擦系數(shù)僅為0． 005 左右，油膜抗振性好等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)工件慢速進(jìn)給，深孔等剛度鏜削，解決了原來變剛度鏜削時(shí)鏜桿變形隨鏜孔深度增加而增大的問題。

      由于原有加工方法需要單獨(dú)完成 8 個(gè)孔的加工，整體工件精度受 8 次機(jī)床定位誤差的干擾及每次單孔加工時(shí)人為因素誤差的影響等，二十輥軋機(jī)機(jī)架孔專用鏜床以一次加工完成所用孔鏜削為指導(dǎo)思想，設(shè)計(jì)鏜頭系統(tǒng)( 如圖 3) ，鏜頭系統(tǒng)共由 8組鏜頭組成，8 組鏜頭相對固定且位置公差遠(yuǎn)小于機(jī)架八孔位置公差要求，即可解決所有鏜削機(jī)架孔支架位置公差滿足圖紙要求且與鏜頭位置公差一致八孔鏜頭采用獨(dú)特的刀具定位技術(shù)，重復(fù)定位精度達(dá)到 0． 002 mm，半精度時(shí)加工刀具最小徑向進(jìn)給量為 0． 05 mm，精加工時(shí)刀具最小徑向進(jìn)給量 ± 0． 005mm，滿足高精度孔徑加工需求。根據(jù)機(jī)架的圖紙，我們可以看出，梅花形深孔為非整圓孔，對切削加工的影響較大，也是加工的難點(diǎn)的關(guān)鍵所在。

      本鏜床在切削加工時(shí)，八孔鏜頭采用獨(dú)特的齒差阻尼減振技術(shù)及鏜刀對位加工方法，可使孔加工的粗糙度更好及調(diào)高刀具的使用壽命。即在深孔鏜削加工過程中，沿工件梅花中心對稱的兩個(gè)孔一同加工，這樣切削加工力由于方向相反，大小相等，從而作用力相互抵消，而單孔加工卻避免不了，從而對加工精度及刀具使用壽命產(chǎn)生影響。



表 1 二十輥軋機(jī)機(jī)架孔專用鏜床參數(shù)


      圖 4 為二十輥軋機(jī)機(jī)架孔專用鏜床三維仿真，參數(shù)如表 1。

      3.結(jié)語

      首先，二十輥軋機(jī)機(jī)架孔專用鏜床專有機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，解決了機(jī)架梅花深孔加工的難題，解決了原加工方法中找正困難、加工精度容易超差等問題。能真正意義上的解決機(jī)架梅花孔精度加工精度不高的難題，打破制約國產(chǎn)二十輥軋機(jī)精度低的瓶頸，同時(shí)可以向其他軋機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行延伸，如四輥軋機(jī)、六輥、偏八輥、十二輥、十四輥、十八輥、二十六輥、三十輥直至三十六輥軋機(jī)，整體提高我國軋機(jī)行業(yè)的制造精度。


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