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特種加工機(jī)床

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機(jī)體頂面螺紋孔多工位全自動(dòng)加工設(shè)備的研制
2020-5-18  來(lái)源: 一拖( 洛陽(yáng)) 開創(chuàng)裝備科技有限公司   作者:周瑞婷




     摘要: 介紹了用于完成發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體頂面螺栓孔螺紋加工的多工位全自動(dòng)機(jī)床的設(shè)計(jì)思路。以簡(jiǎn)約、高效、低成本為主要設(shè)計(jì)原則,通過(guò)合理設(shè)計(jì)機(jī)床整體布局和功能部件,研制出了完全符合工藝要求,滿足用戶需求的機(jī)床。
   
     關(guān)鍵詞: 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體; 螺栓孔; 螺紋加工; 多工位全自動(dòng); 整體式移位滑臺(tái)

    
     柴油機(jī)機(jī)體頂面螺栓孔的攻絲工序?yàn)槠浼庸さ牡湫凸ば颍捎诳椎臄?shù)量太多,且孔的分布的規(guī)律性極強(qiáng),一般情況下不會(huì)因?yàn)槠贩N更新而改變此類孔的坐標(biāo)及大小,所以非常適合采用專機(jī)加工所有的頂面螺栓孔。
  
     對(duì)于大型柴油機(jī)機(jī)體,其頂面螺栓孔的直徑較大,所以需要采用較粗的主軸加工,而由于其數(shù)量多,且孔距較近,所以很難利用一臺(tái)專機(jī)的一個(gè)主軸箱,完成所有的頂面螺栓孔的加工。如圖 1所示為八缸機(jī)體頂面螺栓孔,圖 2 為六缸頂面螺栓孔,圖 3 為機(jī)體頂面螺栓孔局部剖視圖。一般采用多臺(tái)機(jī)床,每臺(tái)機(jī)床加工其中一部分孔的方式完成加工,但是由于大部分用戶投資的資金有限,很難投資多臺(tái)機(jī)床進(jìn)行此工序的加工,所以我們有必要研發(fā)一臺(tái)專用機(jī)床來(lái)完成所有頂面螺栓孔的加工,以提高我公司此類產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
  
     此臺(tái)機(jī)床就是我們?yōu)榭蛻粞邪l(fā)制造的一臺(tái)立式單面四工位攻絲專用機(jī)床。此項(xiàng)目能在一臺(tái)機(jī)床上分工位完成八缸機(jī)體( 見圖 1) 缸孔周圍( 共48 個(gè)孔) ,六缸機(jī)體( 見圖 2 ) 缸孔周圍( 共 38 個(gè)孔) 的頂面螺栓孔的加工。
  
  
圖 1 八缸機(jī)體頂面視圖

   
圖 2 六缸機(jī)體頂面視圖

  
      1 、機(jī)床概述
  
      1. 1 機(jī)床主要部件及布置形式
  
      如圖 4 所示,機(jī)床采用立式單面四工位布置形式,機(jī)床的基礎(chǔ)部件為一個(gè)整體式移位滑臺(tái),移位滑臺(tái)上安裝有一套夾具,移位滑臺(tái)后部連接著一個(gè)立柱底座,立柱底座上面安裝有一個(gè)立柱,立柱上安裝有一個(gè) HY63 液壓滑臺(tái),液壓滑臺(tái)上面安裝有一個(gè) TD63 動(dòng)力箱,動(dòng)力箱上安裝有一個(gè)主軸箱,主軸箱前部的主軸上安裝有刀輔具。在中間底座沿上下料方向的兩端,分別安裝有上料裝置和下料裝置,用以實(shí)現(xiàn)工件的四工位的移位動(dòng)作,以及工件的自動(dòng)上下料動(dòng)作。
  
  
圖 3 機(jī)體頂面螺孔剖視圖
  

   
圖 4 機(jī)床主視圖與側(cè)視圖

  
      機(jī)床采用干式加工,配有自動(dòng)潤(rùn)滑絲錐的煤油冷卻裝置。
  
      1. 2 機(jī)床動(dòng)作循環(huán)
  
      人工吊裝工件到上料輥道上,擺桿輸送裝置將工件輸送到夾具內(nèi),利用兩個(gè)缸孔插銷,同時(shí)夾緊,立式滑臺(tái)向下進(jìn)行第一工位加工循環(huán); 完成后,移位滑臺(tái)帶動(dòng)工件移位到第二工位,立式滑臺(tái)向下進(jìn)行第二工位加工循環(huán); 完成后,拔銷,夾緊放松,擺桿輸送裝置將工件輸送到第三工位,利用兩個(gè)缸孔插銷,同時(shí)夾緊,立式滑臺(tái)向下進(jìn)行第三工位加工循環(huán); 完成后,移位滑臺(tái)帶動(dòng)工件移位到第四工位,立式滑臺(tái)向下進(jìn)行第四工位加工循環(huán);全部加工完成后,擺桿輸送裝置將工件輸送到機(jī)床外下料輥道上。這是八缸的加工循環(huán),六缸只需兩個(gè)工位就可完成全部螺紋孔的加工。從機(jī)床上料到加工完成、下料,全部為自動(dòng)完成循環(huán)。
  
      2、 機(jī)床主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
  
      2. 1 多工位加工
  
      利用缸體孔的分布規(guī)律,采用多工位加工,完成全部螺栓孔螺紋的加工。
  
      通過(guò)分析工件上孔的排布情況,我們發(fā)現(xiàn)可以利用缸體上孔的分布規(guī)律,見圖 1,一號(hào)缸孔周圍的 1、17、24、8、9、13 六個(gè)孔,如果向右平移一個(gè)缸孔距 170 mm,則與二號(hào)缸孔周圍的 2、18、23、7、10、14 六個(gè)孔完全重合,后面所有缸孔周圍的孔都符合此規(guī)律。

      于是我們?cè)O(shè)想,如果采用一個(gè)主軸箱將每個(gè)缸孔周圍的 1,13,9,8 一組四個(gè)孔的坐標(biāo)處設(shè)置四根主軸,將此作為一個(gè)單元,當(dāng)這個(gè)單元的 1、8號(hào)刀具移動(dòng)到 17、24 位置時(shí),13、9 號(hào)位置處的刀具剛好可以藏入一號(hào)缸孔中。若干個(gè)這種單元的主軸排成一個(gè)主軸箱,這樣再通過(guò)工件移位一定的步距,就可以實(shí)現(xiàn)將所有孔在一臺(tái)機(jī)床的一個(gè)主軸箱上全部加工。  
  
 
   
圖 5 六缸各工位加工圖

 
   
圖 6 機(jī)床刀具排布圖

   
   
圖 7 加工八缸時(shí)刀具排布圖

 
      六缸各工位加工圖如圖 5 所示。機(jī)床刀具排布圖見圖 6,加工八缸體時(shí)刀具排布圖見圖 7。八缸各工位加工如圖 8 所示。
 
 
 
    
 圖 8 八缸各工位加工圖
  
      2. 2 四工位加工方式

      采用液壓移位滑臺(tái)與擺桿輸送相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)八缸機(jī)體的四工位加工。通過(guò)綜合考慮工件長(zhǎng)度、擺臂厚度及維修調(diào)整的方便性等各種因素,最終確定了工件的輸送步距為 2300 mm。而八缸機(jī)體從上料位至一工位,只需要走步距的一部分1620 mm,通過(guò)在擺桿輸送上增加擋料油缸的方式來(lái)實(shí)現(xiàn); 通過(guò)液壓移位滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)工件從一工位到二工位移動(dòng),在二工位加工完成后,工件又通過(guò)移位滑臺(tái)從二工位回到一工位。然后,擺桿輸送帶工件走完剩下的步距,把工件從一工位送到三工位; 再次通過(guò)液壓移位滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)工件從三工位到四工位的移動(dòng)和加工完成后回歸到三工位。最后,擺桿輸送帶工件走整個(gè)步距,將工件從三工位輸送到下料位,完成八缸機(jī)體的自動(dòng)上下料,如圖9 所示。
   
  

圖 9 工位分布示意圖

      2. 3 攻絲
  
      由于所加工孔在前序加工成的底孔為一個(gè)臺(tái)階孔,如圖 10 所示,沉孔和螺紋孔直徑差別很小,單邊僅差 0. 35 mm,而螺紋孔的精度要求較高,螺紋要達(dá)到一級(jí)精度,而且,螺紋孔的位置度及與頂面的垂直度都要求較高。攻絲機(jī)構(gòu)為浮動(dòng)攻絲,絲錐旋轉(zhuǎn)進(jìn)給時(shí)擺動(dòng)較大,難免會(huì)和沉孔產(chǎn)生干涉,不僅影響工件的品質(zhì),還會(huì)使絲錐磨損,影響螺紋孔的加工精度。我們采取增加導(dǎo)向襯套粗導(dǎo)向攻絲心桿外圓的方式,限制絲錐擺動(dòng)的程度。如圖 11 所示。
  
 
 
圖 10 M20 × 1. 5 螺紋底孔
   
  
  
圖 11 攻絲時(shí)導(dǎo)向情況

  
      2. 4 潤(rùn)滑
  
      此臺(tái)機(jī)床用戶要求對(duì)絲錐進(jìn)行潤(rùn)滑,但是又不能采用濕式加工,且不能有大量的潤(rùn)滑煤油流入機(jī)床內(nèi)。針對(duì)此種情況,結(jié)合機(jī)床分工位加工的情況,我們對(duì)煤油潤(rùn)滑控制部分進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì),如圖 12 所示,采用八個(gè)電磁閥分別控制一部分孔的方案,當(dāng)加工不同工位時(shí),打開需要的幾個(gè)電磁閥,采用組合的方式,保證所有工位加工時(shí),只有需要加工的孔處進(jìn)行潤(rùn)滑,這樣最大程度避免了煤油的浪費(fèi),也符合綠色環(huán)保的理念。
  
 
 
圖 12 絲錐潤(rùn)滑的管路分布

  
      3 、結(jié)論
  
      此項(xiàng)目已于 2015 年 6 月順利通過(guò)終驗(yàn)收。使用情況良好,獲得用戶好評(píng)。此項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)我公司承接此類柴油機(jī)機(jī)體頂面攻絲,有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義,通過(guò)此項(xiàng)目,我們針對(duì)此類絲孔較密集的工件,多了一種在單臺(tái)機(jī)床加工所有絲孔的工藝手段,且此方式成本較原有方式大大降低了成本,為我們以后承接此類項(xiàng)目打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
 
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