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數(shù)控雙面對頭鏜銑床組合加工工藝研究

2021-12-1 來源：兗礦東華重工有限公司煤機(jī)裝備制造分公作者：陳清

摘要：本文針對數(shù)控雙面對頭鏜銑床加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，按照加工工藝要求，在加工過程中使用白鋼刀進(jìn)行鏜孔加工，而使用白鋼刀鏜孔時(shí)鏜桿的轉(zhuǎn)速低，生產(chǎn)效率低；采用合金刀替代白鋼刀進(jìn)行鏜孔，雖然加快了鏜桿的轉(zhuǎn)速，提高了生產(chǎn)效率，但其抗沖擊能力差，針對上述問題，找出影響制造質(zhì)量的關(guān)鍵因素，有針對性的對數(shù)控雙面對頭鏜銑床鏜桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的鏜桿既能使用白鋼刀同時(shí)也可以使用合金刀具，組合加工工藝的應(yīng)用，在保證了結(jié)構(gòu)件加工質(zhì)量的同時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：液壓支架；數(shù)控雙面對頭鏜銑床；白鋼刀；合金刀；鏜桿優(yōu)化；刀具組合

0　引言

液壓支架是煤礦綜采工作面使用的重要設(shè)備，是以高壓液體為動(dòng)力，由液壓元件與金屬構(gòu)件組成的一種用來支撐頂板的設(shè)備，它不僅能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂，而且還能使支架前移和推動(dòng)輸送機(jī)，支護(hù)性能好、強(qiáng)度高、移設(shè)速度快安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，可以配合刮板輸送機(jī)的淺截式采煤機(jī)，組成回采工作面的綜合機(jī)械化設(shè)備，該設(shè)備具有增加產(chǎn)量、提高效率、降低成本、安全生產(chǎn)、減輕工人笨重體力等勞動(dòng)性能，為井下作業(yè)人員及設(shè)備提供了安全的作業(yè)空間，以保障井下作業(yè)人員的人身安全和各種設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確保現(xiàn)場生產(chǎn)的正常進(jìn)行。數(shù)控雙面對頭鏜銑床作為液壓支架結(jié)構(gòu)件制造必不可少的機(jī)電設(shè)備，在結(jié)構(gòu)件鏜孔過程中鏜孔工具使用的均為白鋼刀，該種刀具進(jìn)給量大，但是鏜出的零部件的光潔度不好，而且鏜床的轉(zhuǎn)速低，鏜孔效率低，在液壓支架的實(shí)際制造過程中結(jié)構(gòu)件的尺寸大，這就要求組對前不允許預(yù)鏜孔等工藝，而現(xiàn)在的加工工藝已經(jīng)不能滿足當(dāng)前高端液壓支架制造的需要。這就需要技術(shù)人員對數(shù)控雙面對頭鏜銑床加工方法進(jìn)行優(yōu)化，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，保證加工質(zhì)量。

1、現(xiàn)狀分析

數(shù)控雙面對頭鏜銑床的鏜孔工藝使用白鋼刀進(jìn)行結(jié)構(gòu)件整體鏜孔，主軸刀具轉(zhuǎn)速約為30~40r/min，轉(zhuǎn)速低，且鏜孔效率較低，結(jié)構(gòu)件流轉(zhuǎn)速度慢，影響結(jié)構(gòu)件整體生產(chǎn)效率，也制約了公司液壓支架制造向高端、大批量規(guī)模制造的前進(jìn)步伐。

合金鋼刀具因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性，主軸刀具轉(zhuǎn)速可達(dá) 100r/min 以上，可有效提高鏜床加工效率和鏜孔光潔度，加快結(jié)構(gòu)件工件流轉(zhuǎn)速度，提升車間結(jié)構(gòu)件制造效率。使用合金鋼刀具雖然可以提高鏜床主軸轉(zhuǎn)速，但也因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了不適合在加工中有較大的進(jìn)給量。根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際使用情況，使用合金鋼刀具在面對鏜孔的實(shí)際作業(yè)情況時(shí)，存在著結(jié)構(gòu)件需要鏜的孔多是預(yù)割而不預(yù)鏜的孔，不可避免的出現(xiàn)下料和組對后結(jié)構(gòu)件的主筋與貼板孔的中心存在偏差的情況，這時(shí)只能使用合金鋼刀具一點(diǎn)一點(diǎn)地對刀鏜孔，增加了鏜孔時(shí)對刀的次數(shù)和鏜孔的次數(shù)，降低了鏜孔效率，同時(shí)也增加了合金鋼刀具因刀片受沖擊而導(dǎo)致破碎的可能性；如若待鏜孔處存在氧化皮、割瘤等影響表面光潔度的缺陷，在鏜孔過程中使用合金鋼刀具粗鏜時(shí)，也有可能造成合金刀片損壞的可能性；由于液壓支架的結(jié)構(gòu)件整體焊接量較大，個(gè)別的結(jié)構(gòu)件有可能存在輕微的焊接變形，再加上由于鏜床主軸在鏜孔時(shí)的伸長所產(chǎn)生的撓顫，也有可能損壞刀片或降低鏜孔效率，在使用合金刀具鏜孔的過程中，由于合金刀具轉(zhuǎn)速高，完全使用合金刀具鏜孔無法滿足車間實(shí)際生產(chǎn)需求，迫切需要技術(shù)人員和設(shè)備操作人員針對上述問題進(jìn)行現(xiàn)場技術(shù)論證，并結(jié)合加工現(xiàn)場的實(shí)際對數(shù)控雙面對頭鏜銑床的加工工藝進(jìn)行優(yōu)化。

2、組合加工工藝研究

組合加工工藝通過對數(shù)控雙面對頭鏜銑床鏜桿優(yōu)化和刀具組合工藝優(yōu)化，實(shí)際運(yùn)用后，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高，保證了高端液壓支架的質(zhì)量，可以解決實(shí)際加工的工藝問題。

2.1 數(shù)控雙面對頭鏜銑床鏜桿優(yōu)化

在液壓支架制造過程中，數(shù)控雙面對頭鏜銑床加工的工藝?yán)餂]有使用過合金鋼刀具進(jìn)行鏜孔，現(xiàn)有鏜床的鏜桿無法實(shí)現(xiàn)合金鋼刀具裝夾。結(jié)合液壓支架制造需要，查閱相關(guān)資料，經(jīng)過技術(shù)人員現(xiàn)場技術(shù)論證后，重新對鏜床的鏜桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)制造出可以實(shí)現(xiàn)兩種刀具都可運(yùn)用的新鏜桿，以滿足現(xiàn)場加工的需要。根據(jù)白鋼刀和合金刀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對原有鏜桿進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)制作出新的可以同時(shí)適用合金刀和白鋼刀的鏜桿。優(yōu)化后，鏜桿設(shè)計(jì)重量和直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原有的鏜桿，新鏜桿采用 40Cr 材質(zhì)，經(jīng)過加熱調(diào)質(zhì)處理后精加工制作而成，同時(shí)滿足合金鋼刀和白鋼刀的使用要求，適合以后在加工技術(shù)推廣中的應(yīng)用。鏜桿結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

圖 1　鏜桿結(jié)構(gòu)示意圖

2.2　刀具組合工藝優(yōu)化

結(jié)合液壓支架制造需要，查閱相關(guān)資料，經(jīng)過技術(shù)人員現(xiàn)場技術(shù)論證后，優(yōu)化了鏜床的鏜桿，使用鏜桿的轉(zhuǎn)速快，使用光潔度好的合金鋼刀具進(jìn)行鏜孔。但在實(shí)際使用過程中，也出現(xiàn)了不少問題。因此，需要結(jié)合現(xiàn)場加工需要，經(jīng)過現(xiàn)場技術(shù)人員與現(xiàn)場操作人員討論，查閱相關(guān)資料，結(jié)合技術(shù)論證及現(xiàn)場生產(chǎn)需要，提出白鋼刀 + 合金刀的組合新工藝來完成液壓支架的鏜孔任務(wù)以達(dá)到高端液壓支架加工的需要。高端液壓支架的鏜孔余量一般設(shè)計(jì)都為 15mm 以上，普通結(jié)構(gòu)件鏜孔余量一般設(shè)計(jì)為 10mm 以上，這些余量足以保證現(xiàn)場加工中出現(xiàn)不良情況時(shí)，仍然能夠保證鏜出工藝要求的孔尺寸。但這些余量必然會(huì)造成合金刀具鏜孔的遍數(shù)的增加，并且不斷對刀造成生產(chǎn)效率的下降。因此，制定以下兩種刀具組合

使用的方法，優(yōu)化鏜孔工藝：首先利用白鋼刀吃刀量大的特點(diǎn)，使用白鋼刀進(jìn)行結(jié)構(gòu)件得粗鏜孔，提升一次鏜削量，消除損壞合金刀片的危險(xiǎn)因素，在粗鏜孔的工藝中，要求粗鏜后必須留出 1-2mm的加工余量，便于隨后用合金刀具進(jìn)行精鏜孔；在精鏜孔時(shí)，充分利用合金刀加工效率高、加工出的孔表面光潔度好的特點(diǎn)，使用合金刀進(jìn)行精鏜孔，為了達(dá)到保證孔的尺寸及工藝要求，必須進(jìn)行 2 遍以上的精鏜孔，以滿足高端液壓支架的加工需要。

3、結(jié)論

高端液壓支架制造過程中，通過優(yōu)化鏜桿，并在實(shí)際鏜孔過程中充分應(yīng)用白鋼刀 + 合金刀組合新工藝，大大的提高了數(shù)控雙面對頭鏜銑床的鏜孔效率，加快液壓支架結(jié)構(gòu)件工件的在制造過程中的流轉(zhuǎn)效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。通過使用兩種刀具組合鏜孔，避免了合金刀具損壞，提高了鏜孔效率，保證了結(jié)構(gòu)件的表面光潔度，提高液壓支架的整體質(zhì)量和組裝效率，同時(shí)減少了液壓支架結(jié)構(gòu)件外協(xié)鏜孔的加工數(shù)量，節(jié)約了外協(xié)費(fèi)用。通過數(shù)控雙面對頭鏜銑床組合加工方法的使用，提高了液壓支架結(jié)構(gòu)件的鏜銑質(zhì)量，使液壓支架組裝的質(zhì)量更高，更加適用于高端液壓支架的規(guī)模化生產(chǎn)，具有較大的推廣價(jià)值。

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