蘭川　龍仁海

摘 要：該文通過(guò)對(duì)QGE-16×220型鋼管自動(dòng)切斷倒角機(jī)工作現(xiàn)狀分析，挖掘其潛能，提出設(shè)計(jì)制作一套上料裝置和專用導(dǎo)引頭提高鋼管自動(dòng)切斷倒角機(jī)工效和解決該機(jī)加工中存在短料再利用及粗管料短料不能復(fù)用難題，提高了皮帶輸送機(jī)托輥生產(chǎn)線效率，滿足了礦井安全生產(chǎn)的需要。

關(guān)鍵詞：鋼管自動(dòng)切斷倒角機(jī) 提高工效余料利用 研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TH12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（a）-0143-03

皮帶輸送機(jī)托輥半自動(dòng)化生產(chǎn)線其第一道工序就是輥皮加工，采用了鋼管自動(dòng)切斷倒角機(jī)對(duì)專用托輥鋼管進(jìn)行加工輥皮，鋼管的上料和裝夾非常麻煩，效率非常低；同時(shí)該道工序加工中會(huì)產(chǎn)生300 mm以下余料，如何解決和處理余料也是一大難題，處理不好會(huì)造成大量的人力、物力浪費(fèi)。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

圖1是QGE-16×220型鋼管自動(dòng)切斷倒角機(jī)的工件裝夾及加工示意圖。

如圖1所示，專用托輥管一端通過(guò)活動(dòng)頂尖裝夾在游動(dòng)小車(chē)上，另一端通過(guò)設(shè)備的進(jìn)料座穿過(guò)設(shè)備，被卡盤(pán)夾緊。其工作原理為：卡盤(pán)松開(kāi)時(shí)，游動(dòng)小車(chē)前進(jìn)，推動(dòng)鋼管向切管機(jī)的刀具方向移動(dòng)直至抵達(dá)定位位置，活動(dòng)頂尖將鋼管抵緊，夾緊油缸自動(dòng)伸出推動(dòng)夾頭前進(jìn)，卡盤(pán)隨即將工件夾緊。卡盤(pán)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)（游動(dòng)小車(chē)上的活動(dòng)頂尖一同旋轉(zhuǎn)），車(chē)刀自動(dòng)進(jìn)刀，將工件切下并倒角。隨后卡盤(pán)松開(kāi)即開(kāi)始另一個(gè)工作循環(huán)。

目前專用托輥鋼管長(zhǎng)度大多為6 m，加工長(zhǎng)度為315 mm的托輥?zhàn)疃?。以此為例，? m長(zhǎng)的鋼管切315 mm長(zhǎng)度的輥皮，可以切18件，一般情況下約12 min就可以切完（不包括上料時(shí)間），需換裝另一根鋼管。切下18件后還剩余約300 mm這部分余料可以加工280 mm長(zhǎng)的托輥，但是由于游動(dòng)小車(chē)的行程限制，以及切管機(jī)本身從進(jìn)料座至卡盤(pán)的距離限制，無(wú)法對(duì)剩下的材料繼續(xù)切削。

1.1 上料方式

用行車(chē)吊裝上料，必須有2～3人協(xié)同操作，一人操作行車(chē)，其余人員用鋼絲繩吊起一根鋼管并將其穩(wěn)住，移動(dòng)鋼管當(dāng)鋼管中心線大致與機(jī)床主軸孔中心線一致的時(shí)候，先將鋼管一端伸入鋼管自動(dòng)切斷倒角機(jī)的進(jìn)料座約100～200 mm，再操作游動(dòng)小車(chē)，使游動(dòng)小車(chē)的活動(dòng)頂尖伸入鋼管之內(nèi)，隨即卸下鋼絲繩，操作游動(dòng)小車(chē)推動(dòng)鋼管前進(jìn)直至伸入卡盤(pán)之內(nèi)，上料工作才結(jié)束。每上一次料，耗時(shí)約10 min。以加工315 mm長(zhǎng)的托輥為例，目前鋼管自動(dòng)切斷倒角機(jī)每班下料僅350件，遠(yuǎn)未發(fā)揮切管機(jī)的效能。如果是加工更長(zhǎng)的托輥，裝料更為頻繁，意味著需要更多地輔助時(shí)間，效率則更加低下。

1.2 余料

采用的辦法是先將其堆碼在切管機(jī)周?chē)溥_(dá)到約400～500件的時(shí)候，再安排汽車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)至精加工車(chē)間用普通車(chē)床逐件進(jìn)行車(chē)削。堆碼在鋼管自動(dòng)切斷倒角機(jī)周?chē)挠嗔?，不但影響?chē)間的文明生產(chǎn)，給車(chē)間帶來(lái)了安全隱患；同時(shí)使用普通車(chē)床進(jìn)行切削，效率大大降低，每班僅能切削約60件，而且由于使用普通車(chē)床進(jìn)行切削，對(duì)車(chē)床主軸孔的要求較高（車(chē)床主軸孔需大于鋼管的外徑），對(duì)于Φ108以上的鋼管，由于沒(méi)有合適的車(chē)床，目前還無(wú)法解決這一問(wèn)題。

2 提高工效及余料利用的實(shí)踐研究

2.1 設(shè)計(jì)制作上料裝置

如圖2所示設(shè)計(jì)制作了一套上料裝置解決該道工序中對(duì)行車(chē)的依賴性，同時(shí)減少上料時(shí)人員過(guò)多問(wèn)題和鋼管對(duì)鋼管自動(dòng)切斷倒角機(jī)主軸孔對(duì)中問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)減人提效。上料裝置主要由兩部分構(gòu)成：堆料架和對(duì)中支撐架。

2.1.1 堆料架

堆料架實(shí)際上就是一個(gè)堆料平臺(tái)，能堆放2捆鋼管，約74根，目前常用材料多為6 m長(zhǎng)，也有9 m的鋼管，因此堆料架在縱向方向設(shè)計(jì)成3 m，材料在縱向方向居中放置，平穩(wěn)性較好，不會(huì)有垮塌現(xiàn)象等安全隱患。兩捆材料約3～4 t重，因此堆料架采用12#槽鋼并加固焊制，保證其強(qiáng)度要求。

2.1.2 對(duì)中支撐架

對(duì)中支撐架是整個(gè)上料機(jī)構(gòu)的核心裝置。如圖所示，其設(shè)計(jì)成“V”型結(jié)構(gòu)，通過(guò)和擋塊的共同作用，鋼管落在架上之后，能自動(dòng)對(duì)中，即鋼管中心線能與鋼管自動(dòng)切斷倒角機(jī)主軸孔中心線基本保持一致，不再需要人工操作對(duì)中。

對(duì)中支撐架的平臺(tái)比堆料架堆料平臺(tái)低70 mm，使支撐架一端形成約10°的斜面，端頭與堆料架搭接，端頭比堆料平臺(tái)低5 mm。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：人工將堆放區(qū)的一根鋼管擺放至支撐架的斜面上，鋼管通過(guò)其自重會(huì)自動(dòng)下滑，直至抵住擋塊對(duì)中，不需要人工再費(fèi)時(shí)費(fèi)力地對(duì)中，游動(dòng)小車(chē)前進(jìn)時(shí)帶錐度的活動(dòng)頂尖可自動(dòng)伸入鋼管內(nèi)孔，推動(dòng)鋼管移動(dòng)。對(duì)中支撐架設(shè)計(jì)成可調(diào)結(jié)構(gòu)，高度可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同規(guī)格的鋼管對(duì)支撐架高度的要求。

2.1.3 上料裝置安裝布置及操作

圖3是安裝后的布置圖。

對(duì)中支撐架共設(shè)計(jì)制作兩件，分別為固定架和移動(dòng)架。固定架安裝在靠近設(shè)備進(jìn)料座端面約200 mm處，并與導(dǎo)軌固定在一起；移動(dòng)架安裝在游動(dòng)小車(chē)上，隨游動(dòng)小車(chē)一起移動(dòng)，兩支撐架的支撐平面高度一致。

游動(dòng)小車(chē)將鋼管抵緊、卡盤(pán)夾住鋼管后，鋼管會(huì)抬高約5 mm，使鋼管與支撐架脫離接觸，防止在鋼管旋轉(zhuǎn)時(shí)與支撐架發(fā)生干涉而產(chǎn)生安全事故。

在制作和安裝堆料架時(shí)，需考慮游動(dòng)小車(chē)的移動(dòng)空間，防止堆料架干涉和阻礙游動(dòng)小車(chē)的自由通過(guò)。

在安裝好上料裝置后，使用行車(chē)一次性吊運(yùn)兩捆鋼管（74根）放置在堆料架上，解開(kāi)捆綁繩后并按圖2所示擺放好（約4層）。操作員工將最下層邊緣的一根鋼管推至支撐架的斜面上，靠自重的作用鋼管自動(dòng)對(duì)中，開(kāi)動(dòng)游動(dòng)小車(chē)前移，帶錐度的活動(dòng)頂尖順利伸入鋼管之內(nèi)并將鋼管向機(jī)床主軸孔內(nèi)推進(jìn)，直到鋼管端頭抵住定位裝置，機(jī)床啟動(dòng)自動(dòng)切削。將一根鋼管切完后，員工將下一根鋼管推入支撐架，繼續(xù)進(jìn)行操作。

通過(guò)上述操作方式不但生產(chǎn)效率得到了很大的提高，同時(shí)也降低了行車(chē)的使用頻率，提高了行車(chē)的使用壽命而且還降低了能耗。

2.2 余料解決方案

從鋼管自動(dòng)切斷倒角機(jī)的加工工藝分析，出現(xiàn)剩余一段料無(wú)法進(jìn)行加工是由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工造成的，即：每上一次料，鋼管之間形成了斷檔，由于后上的鋼管與前面剩下的鋼管之間斷開(kāi)了而無(wú)法有效推進(jìn)剩余的鋼管造成的。因此每加工一根鋼管，均有一段可以利用的剩余材料，以致費(fèi)時(shí)費(fèi)力地用其它辦法解決，造成了很大的浪費(fèi)。只要后續(xù)鋼管能有效與剩余鋼管連接并能定位推進(jìn)，就能有效解決這一問(wèn)題。為此，設(shè)計(jì)制作導(dǎo)引頭來(lái)加以解決。導(dǎo)引頭如圖4所示。

從圖4可以看出，導(dǎo)引頭用圓鋼加工而成，兩端設(shè)計(jì)成帶錐度的圓錐，方便導(dǎo)引頭順利地深入鋼管內(nèi)孔之中，圖四為加工Φ89鋼管制作的導(dǎo)引頭。Φ89鋼管的孔徑Φ79±0.3，因此將導(dǎo)引頭嵌入孔內(nèi)的外徑設(shè)計(jì)為Φ78±0.1，導(dǎo)引頭的最大外徑為Φ89，與鋼管直徑匹配，導(dǎo)引頭可以順利地穿過(guò)設(shè)備的進(jìn)料口、主軸孔和卡盤(pán)孔。如要加工其它規(guī)格的鋼管，需另外制作與之相對(duì)應(yīng)的導(dǎo)引頭。導(dǎo)引頭的工作原理是：當(dāng)鋼管加工至剩余約1200 mm時(shí)，停機(jī)將導(dǎo)引頭裝入露在進(jìn)料側(cè)的鋼管孔內(nèi)，然后將另一根鋼管推入支撐架，將鋼管的一端套入導(dǎo)引頭，開(kāi)動(dòng)游動(dòng)小車(chē)頂起鋼管并推動(dòng)鋼管前進(jìn)，就可以繼續(xù)進(jìn)行車(chē)削。直到將導(dǎo)引頭頂出卡盤(pán)后，停止游動(dòng)小車(chē)，取下導(dǎo)引頭，此時(shí)第一根鋼管被完全切完，開(kāi)動(dòng)游動(dòng)小車(chē)推動(dòng)鋼管，進(jìn)行第二根鋼管的切削。采用此方法進(jìn)行鋼管加工，鋼管剩余料一般為30～60mm（根據(jù)不同長(zhǎng)度的托輥而不同），已沒(méi)有加工價(jià)值，剩余材料全部為廢料。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)QGE-16×220型鋼管自動(dòng)切斷倒角機(jī)工藝改進(jìn)取得了顯著效果。該機(jī)工效提高了近71%，整條皮帶機(jī)托輥生產(chǎn)線效率提高達(dá)42%以上，使托輥生產(chǎn)線的效能得到了充分地發(fā)揮。按整條生產(chǎn)線的效率計(jì)算（每月按21日、每班按8h計(jì)算），每年可增產(chǎn)約35000支托輥，增加收入約200萬(wàn)元。另外，工藝改進(jìn)后解決了托輥鋼管切斷剩余短料再利用問(wèn)題及大管徑材料無(wú)法加工而造成浪費(fèi)的困難，還為節(jié)省行車(chē)使用時(shí)間約300h/年，既提高了行車(chē)的使用壽命，也降低了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。鋼管自動(dòng)切斷倒角機(jī)加工中對(duì)工效提升及余料利用技術(shù)具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖繼德，陳寧平.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2] 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].5版.機(jī)械工業(yè)出版社，2010.