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采用可移動(dòng)式懸臂銑床加工大型回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)工件
2016-8-5  來(lái)源：河南林業(yè)職業(yè)學(xué)院 河南衛(wèi)華重型機(jī)械  作者：安存勝 聶福全
     摘要：大型回轉(zhuǎn)零件表面及孔加工需要采用大型立式車床等專用加工設(shè)備，此種設(shè)備采購(gòu)成本較高，外協(xié)加工又容易造成成本增加和運(yùn)輸困難。本文介紹一種移動(dòng)式懸臂銑床及其加工工藝，可以有效地解決該類零件的加工難題，且具有設(shè)備成本低、移動(dòng)方便及加工經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。
  
      關(guān)鍵字:加工難題  結(jié)構(gòu)特點(diǎn)   技術(shù)特點(diǎn)    
       
      1. 工件結(jié)構(gòu)及加工難題
  
      隨著國(guó)內(nèi)外起重機(jī)械行業(yè)的不斷發(fā)展， 上下雙層回轉(zhuǎn)小車結(jié)構(gòu)起重機(jī)已成為起重機(jī)制造發(fā)展的必然趨勢(shì)，雙層回轉(zhuǎn)小車大型環(huán)形軌道及回轉(zhuǎn)面的加工成為制約加工的難題，以圖1所示某挖泥船用起升機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)工件為例，該工件最大直徑達(dá)8 440mm，由于工件較重，吊運(yùn)困難且吊運(yùn)調(diào)整成本高，標(biāo)示有加工符號(hào)的環(huán)形平面、環(huán)形臺(tái)階及均布的螺栓孔均需要采用一次裝夾全部加工完成的工藝方法。而使用超大型立式車床完成環(huán)形回轉(zhuǎn)平面的加工，是最有效的方法。但是我公司目前沒(méi)有可以加工如此大尺寸工件的設(shè)備，對(duì)于大多數(shù)企業(yè)而言，采購(gòu)超大型立式車床是不現(xiàn)實(shí)的，因此，對(duì)于此類工件的加工就需要采用適宜的方法和經(jīng)濟(jì)適用的加工裝備，為此我們研發(fā)了一種可移動(dòng)式懸臂銑床，通過(guò)制定合理的工藝，可以有效解決大型回轉(zhuǎn)類零件的加工問(wèn)題。
  
  
      圖1 大型回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)局部示意圖
   
      2. 可移動(dòng)式懸臂銑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
   
      由于大型結(jié)構(gòu)件的吊裝成本極高，因此設(shè)計(jì)的加工裝備應(yīng)該具有易于移動(dòng)及調(diào)整的特點(diǎn)，即通過(guò)調(diào)整設(shè)備而非調(diào)整工件的方式就可完成工件的加工，以節(jié)約加工成本。如何設(shè)計(jì)一臺(tái)具有如此強(qiáng)大加工能力且成本較低的可移動(dòng)式加工設(shè)備，是此類工件加工的最大難題。經(jīng)過(guò)反復(fù)分析和論證，設(shè)計(jì)的可移式旋臂銑裝備如圖2所示，該裝置主要包括懸臂、回轉(zhuǎn)支承、墊板、動(dòng)力頭、減速機(jī)、底座和彎板等部件。其工作原理是懸臂的兩端及中間位置均設(shè)計(jì)有動(dòng)力頭安裝底座，懸臂可以在托板上來(lái)回移動(dòng)，達(dá)到銑削不同尺寸位置的平面及鉆孔的目的。懸臂的端頭還可以安裝上彎板，在彎板上裝上動(dòng)力頭，能夠達(dá)到銑削側(cè)面的目的。該懸臂銑還可以配備90°角銑頭，可以完成側(cè)面或下面的加工。由于懸臂銑具有銑平面、銑環(huán)形面及鉆孔的功能，最大加工直徑達(dá)10m，因此可以實(shí)現(xiàn)一次裝夾，完成圖1所示工件的全部加工。為提高懸臂銑的加工范圍，懸臂上兩端及中間位置都設(shè)計(jì)有動(dòng)力頭安裝底座，且底座的尺寸規(guī)格各不相同，以應(yīng)對(duì)不同高度平面的加工。當(dāng)動(dòng)力頭安裝在中間位置時(shí)，可以加工直徑在4 000mm以下范圍內(nèi)的平面及孔。這就極大提高了懸臂銑的加工范圍及加工能力。
   
   
      圖2 懸臂銑結(jié)構(gòu)示意圖
    
      1.動(dòng)力頭 2.懸臂 3.拉環(huán) 4.支承墊板 5.回轉(zhuǎn)支承 6.底座 7.調(diào)平支承螺栓 8.彎板
   
    
      3. 懸臂銑的技術(shù)特點(diǎn)
  
      （1）采用回轉(zhuǎn)支承作為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。為保證設(shè)備的加工精度，同時(shí)降低設(shè)備制造成本，在設(shè)備整體設(shè)計(jì)和配套件設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于設(shè)備精度影響較小的結(jié)構(gòu)件部分如懸臂，采用自制的方法。這樣可以將成本降到最低。對(duì)本設(shè)備加工精度有直接影響的回轉(zhuǎn)部分，采用外購(gòu)高精度的回轉(zhuǎn)支承。
  
      （2）一次裝夾，加工范圍廣。懸臂銑中的懸臂上有三處動(dòng)力頭安裝座，兩端的安裝座是為了分別滿足工件加工面低于設(shè)備底座和高于設(shè)備底座的加工需要的，中間位置是在當(dāng)大型工件的中間位置有加工需要時(shí)使用。懸臂長(zhǎng)7.5m，回轉(zhuǎn)支承直徑4.5m，最小可以加工直徑為4m、最大可以加工直徑為10m的工件。同時(shí)動(dòng)力頭上可以安裝盤銑刀、玉米銑刀、鉆頭和角度頭等，可以滿足工件上平面、環(huán)形臺(tái)和側(cè)面的加工， 也可以進(jìn)行鉆孔加工，從而實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成所有部位加工的目的。
   
      （3）進(jìn)給速度可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。懸臂回轉(zhuǎn)是由帶有變頻電機(jī)的立式擺線減速機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的，速比達(dá)6 177，能夠提供強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力。由于懸臂銑設(shè)備可以加工直徑4～10m的大型回轉(zhuǎn)件，如此大的加工范圍，設(shè)備端部的線速度變化也會(huì)較大，刀具進(jìn)給的速度要求控制在一定的范圍內(nèi)，因此要求設(shè)備回轉(zhuǎn)速度小且變化范圍大。該懸臂銑的電氣控制部分采用了較為先進(jìn)的變頻控制技術(shù)，通過(guò)控制電路，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，滿足切削時(shí)不同進(jìn)給速度調(diào)整的需要。
   
      （4）易于調(diào)整、方便移動(dòng)。該懸臂銑可移動(dòng)性較強(qiáng)，可以放在大型工件上對(duì)工件進(jìn)行加工，且該裝置底座上均布有30個(gè)可調(diào)支腿，懸臂銑吊放到工件上后，通過(guò)可調(diào)支腿的調(diào)整，能夠適應(yīng)高度不平的工件表面，也能夠方便地進(jìn)行設(shè)備調(diào)平。懸臂銑調(diào)平后，在懸臂銑及工件位置都不變的情況下，可以完成工件的上表面、下表面、側(cè)面及孔的加工，工件不必進(jìn)行二次裝夾，避免了二次裝夾對(duì)精度的影響，同時(shí)也減少了輔助時(shí)間，提高了加工效率。
   
      4. 工藝方案設(shè)計(jì)
   
       為避免圖1所示工件各零件采用分段加工再匯裝焊過(guò)程中出現(xiàn)許多不確定因素，同時(shí)盡可能地減小焊后加工余量，并為環(huán)形軌道的焊接提供一個(gè)相對(duì)精確的基準(zhǔn)，采取先使用旋臂銑加工環(huán)形軌道一面，作為焊接定位基準(zhǔn)面，預(yù)留整體加工余量的方法，然后再用旋臂銑對(duì)焊接后的大型環(huán)形軌道及環(huán)形面進(jìn)行整體加工的工藝，這樣可以有效減小焊接變形對(duì)工件質(zhì)量的影響，提高大型回轉(zhuǎn)體工件的整體加工質(zhì)量，同時(shí)通過(guò)焊前加工減小余量并提供精確定位基準(zhǔn)的方式，也可以消除環(huán)形軌道切割焊接的變形，提高環(huán)形軌道的焊接精度，確保焊后余量最小，從而提高生產(chǎn)效率。圖3所示為焊接前使用懸臂銑對(duì)環(huán)形軌道定位基準(zhǔn)面進(jìn)行加工，圖4所示為正在加工的環(huán)形軌道表面。
     
                       
              圖3 正在進(jìn)行加工作業(yè)的懸臂銑                                圖4 正在加工的環(huán)形軌道
  
      5. 結(jié)語(yǔ)
   
      該設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、移動(dòng)方便、加工范圍大及加工精度高的特點(diǎn)，完全可以滿足銑平面、銑環(huán)形面及鉆孔的功能，加工直徑范圍可調(diào)，實(shí)現(xiàn)了以相對(duì)較低的生產(chǎn)制造成本達(dá)到較高的加工精度的需要，有效解決了大型回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件焊后加工的難題，提高了大型回轉(zhuǎn)件的整體質(zhì)量，為制造大型特殊起重機(jī)的工藝進(jìn)步奠定了基礎(chǔ)。
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