嚴(yán)小林 劉桂芝 張 明

(①泰興市晨光高新技術(shù)開發(fā)有限公司，江蘇泰興 225400;②南京工程學(xué)院，江蘇南京 211167)

為滿足國家鋼鐵行業(yè)及其他節(jié)能環(huán)保行業(yè)對(duì)高爐碳?jí)K、鋁用陰極碳?jí)K及核電用堆內(nèi)構(gòu)件碳?jí)K的要求，國家在YB/T4246－2011《炭塊和炭磚尺寸及表面加工要求》的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)高爐碳?jí)K、陰極碳?jí)K、環(huán)形碳?jí)K的加工精度都做了具體明確的要求(見表1)。

表1 YB/T4246－2011對(duì)碳?jí)K精度的要求 mm

從表1中看出這些行業(yè)對(duì)碳?jí)K的尺寸公差，特別是面與面間的形位公差要求較高，從而對(duì)碳?jí)K加工設(shè)備結(jié)構(gòu)方面及設(shè)備加工能力提出了同步要求。根據(jù)碳?jí)K加工工藝:安裝碳?jí)K的工作臺(tái)兩側(cè)分別布置有兩組銑削機(jī)組和兩組磨削機(jī)組，由銑磨復(fù)合加工機(jī)床共同完成碳?jí)K四側(cè)平面的粗精加工。雖碳?jí)K的加工精度及加工效率有了很大的提高，但由于設(shè)備在設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試過程中存在制造誤差及結(jié)構(gòu)問題，使得碳?jí)K加工常出現(xiàn)形位誤差超差，嚴(yán)重影響碳?jí)K加工質(zhì)量及加工效率。為此，對(duì)設(shè)備中加工的銑磨頭機(jī)組進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，在銑磨頭機(jī)組的動(dòng)力頭部分增加了微調(diào)裝置，提高了碳?jí)K的加工精度，保證了碳?jí)K加工質(zhì)量的穩(wěn)定性［1］。

1 雙面銑磨加工中常見的加工缺陷及原因

1.1 數(shù)控碳?jí)K銑磨復(fù)合加工機(jī)床［2］

數(shù)控碳?jí)K銑磨加工機(jī)床是碳?jí)K進(jìn)入臥式數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床完成碳?jí)K上下兩表面上孔槽等最終加工的前工序，其加工質(zhì)量直接影響碳?jí)K的最終加工質(zhì)量。設(shè)備的組成為:工作臺(tái)的兩側(cè)分別布置兩組銑削機(jī)組和兩組磨削機(jī)組。銑削機(jī)組用于粗加工，磨削機(jī)組用于精加工。工作臺(tái)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)銑削、磨削過程的走刀運(yùn)動(dòng)，兩銑削機(jī)組及磨削機(jī)組的進(jìn)給實(shí)現(xiàn)銑與磨的切深進(jìn)給。磨削加工機(jī)組簡圖見圖1，銑削加工機(jī)組的布置與磨削相同。

1.2 設(shè)備加工缺陷及原因分析

碳?jí)K的磨削機(jī)組直接影響碳?jí)K的最終加工質(zhì)量，碳?jí)K加工過程中，尺寸精度受磨削機(jī)組切深進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制，提高設(shè)備的切深進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的定位精度與重復(fù)定位精度，就能滿足碳?jí)K加工的尺寸精度要求。對(duì)于碳?jí)K各面間的形位誤差，受到設(shè)備安裝精度、安裝調(diào)試后后續(xù)地基變化及機(jī)床剛性的影響。具體加工缺陷及原因分析見表2。

表2 加工缺陷分析

通過對(duì)碳?jí)K加工產(chǎn)生的形位誤差及產(chǎn)生誤差原因的分析，造成碳?jí)K平面度、平行度、垂直度超出標(biāo)準(zhǔn)的要求，其原因歸結(jié)起來:(1)動(dòng)力頭主軸中心線與加工基準(zhǔn)面的水平與垂直方向位置關(guān)系的變化產(chǎn)生;(2)地基與機(jī)床剛性問題也直接影響主軸軸心線與加工基準(zhǔn)面的位置關(guān)系。其中，地基與機(jī)床剛性對(duì)主軸軸心線與加工基準(zhǔn)面的位置關(guān)系的影響，在機(jī)床設(shè)備的設(shè)計(jì)階段與設(shè)備的安裝使用過程中通過調(diào)整應(yīng)可以避免。而動(dòng)力頭主軸軸心線與加工基準(zhǔn)面的水平與垂直方向位置關(guān)系對(duì)碳?jí)K加工精度的影響，需對(duì)加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整才可消除。

2 雙面銑磨加工動(dòng)力頭的調(diào)整裝置［2－3］

為了方便調(diào)整動(dòng)力頭主軸軸心線與加工基準(zhǔn)面的水平與垂直方向位置關(guān)系，在動(dòng)力機(jī)組部分分別設(shè)計(jì)水平及垂直調(diào)整裝置。

2.1 水平調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)

水平方向調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

通過調(diào)整螺栓3，推動(dòng)動(dòng)力箱體圍繞回轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn)，由此調(diào)整主軸軸心線在水平面內(nèi)與工作臺(tái)移動(dòng)方向間夾角大小(見圖3)。調(diào)整量的大小可根據(jù)試加工碳?jí)K檢查實(shí)際狀況或操作者積累的經(jīng)驗(yàn)判定。調(diào)整量的讀數(shù)需與百分表配合使用。

2.2 垂直調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)

垂直方向的調(diào)整裝置如圖4所示。

調(diào)整時(shí)，旋轉(zhuǎn)手輪8，蝸桿軸9上的兩蝸桿10隨手輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)與蝸桿相嚙合蝸輪6旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的蝸輪帶著固定于蝸輪上的梯形螺母5旋轉(zhuǎn)，使梯形絲桿鉸鏈桿7作向上或向下的移動(dòng)。通過梯形絲桿鉸鏈桿上部的銷軸13，推動(dòng)十字?jǐn)[桿12及固定于動(dòng)力箱體上的后支架11同時(shí)升降，動(dòng)力箱體通過回轉(zhuǎn)體1繞固定軸2旋轉(zhuǎn)，使主軸軸心線在垂直平面內(nèi)擺動(dòng)(見圖5)。固定支架3及鎖緊螺栓4用于主軸軸心線旋轉(zhuǎn)達(dá)到要求后鎖緊動(dòng)力箱體。調(diào)整量的大小可根據(jù)試加工碳?jí)K檢查實(shí)際狀況或操作者積累的經(jīng)驗(yàn)判定，調(diào)整量的讀數(shù)需與百分表配合使用。

3 調(diào)整裝置實(shí)際使用效果

加工過程中，對(duì)加工碳?jí)K的精度作一次全面的檢查，針對(duì)檢查出現(xiàn)的問題，采取相應(yīng)調(diào)整方法。

如出現(xiàn)與加工基準(zhǔn)面垂直度超差，則應(yīng)進(jìn)行垂直方向的調(diào)整，哪個(gè)方向超差應(yīng)調(diào)整相應(yīng)方向的動(dòng)力頭。調(diào)整量的大小與檢驗(yàn)的垂直度的數(shù)值、碳?jí)K的截面尺寸及百分表檢查的位置有關(guān)。建議百分表檢查位置設(shè)定在垂直度最大或最小值處，按垂直度檢驗(yàn)值的一半調(diào)整即可。平行度超差應(yīng)與垂直度超差一并考慮，同時(shí)解決。調(diào)整時(shí)，需要注意的是應(yīng)將圖4中的鎖緊螺栓4先松開。調(diào)整達(dá)到要求后，再將其鎖緊。

如出現(xiàn)平面度超差或碳?jí)K上端出現(xiàn)塌角(說明后刀盤磨片帶刀)，則應(yīng)進(jìn)行水平方向的調(diào)整。調(diào)整時(shí)，根據(jù)調(diào)整的方向，松開圖2中的調(diào)整支架的4個(gè)螺栓3，松開垂直方向壓緊螺栓4，向調(diào)整方向頂緊，達(dá)到所需的方向及調(diào)整量大小后壓緊垂直方向的螺釘，頂緊調(diào)整支架上其余調(diào)整螺栓。

4 結(jié)語

通過在碳?jí)K雙面銑磨加工機(jī)床上增加動(dòng)力頭的水平及垂直的調(diào)整裝置，使整套設(shè)備調(diào)整方便、快捷、直觀，對(duì)提高碳?jí)K加工精度效果顯著，保證了碳?jí)K加工質(zhì)量的穩(wěn)定性，受到機(jī)床用戶的好評(píng)。為國家鋼鐵行業(yè)及其他節(jié)能環(huán)保行業(yè)對(duì)高爐碳?jí)K、鋁用陰極碳?jí)K及核電用堆內(nèi)構(gòu)件碳?jí)K加工的高要求提供了有力的保證。

［1］YB/T4246－2011 炭塊和炭磚尺寸及表面加工要求［S］.北京:冶金工業(yè)出版社，2012.

［2］機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)(3)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1986.

［3］陳宏鈞.機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.