自制辅助铣削装置扩大龙门刨床加工能力

李飞

（安徽合力股份有限公司合肥铸锻厂 金热事业部，合肥 230022）

0 引言

企业实际生产过程中，当加工产品超出现有加工能力时，如果不能根据技术需要按时完成加工任务，将会严重影响企业的效益。因此，就需要企业和技术人员改变思路，提高创新设计能力，加强对设备的改进，解决企业加工能力不足的问题。

本文仅以利用龙门刨工作台，增加复合铣削专机，加工出口德国的超大型平衡重为例，介绍如何通过设备设计及改造，圆满完成加工任务。

1 产品的工艺分析

产品是一种工程机械用大型平衡重，采用真空负压铸造而成，如图1 所示，其材料为QT450，长度为3 000 mm，宽度为1 200 mm，重量有3.5t、4.5 t，6 t，7.2 t 等不同系列。

整个系列平衡重属于超长、超宽、超重件。企业现有的TPX6113 数显镗床的工作台静止状态时的最大承载能力为5t，而整个系列平衡重的尺寸、重量均超过其加工能力，因此，需要企业进行设备设计或改造，以适应产品的加工能力。

平衡重的加工工序较为简单，只需铣削其底面至尺寸即可。其技术要求：表面粗糙度要求为Ra3.2，平面度要求为0.2 mm，加工面与底面的垂直度要求为2 mm。

图1 大型平衡重

2 铣削专机设计

2.1 设计思路及原理

平衡重的尺寸和重量对工作台的承载能力及工作行程要求很高，如果要设计制造新的设备，则加工成本大幅提高，严重影响企业的效益。因此利用企业现有的龙门刨床（B1012）的工作台为平衡重定位和夹紧的辅助装置。其工作台尺寸为1 200 mm×6 000 mm，行程为6 000 mm，最大承载能力15 t，能够满足平衡重的加工要求，而且避免了制造新设备引起的成本浪费。

根据平衡重的加工工艺，模拟卧式镗铣床的结构，在龙门刨床工作台的前部设计一种简易的落地镗铣床，从而解决了该系列产品超宽、超重无设备加工的难题，设计的铣削专机如图2 所示。

图2 铣削专机设计图

2.2 地基工程

根据产品的尺寸和加工工艺，确定专机的底座行程为2 000 mm，距离龙门刨床600 mm，用12 只螺栓浇入混凝土作为拉杆固定，在地基前部做线缆防护板，增加电机地槽和电器柜管路接口，形成一种落地镗铣床的简单地基结构，如图3 所示。

2.3 传动装置和动力装置

铣削专机采用双立柱固定动力头，采用T42 丝杆，连接动力头作为拉杆，用电动机控制拉杆完成动力头的上升和下降，实现垂直方向的上下走刀。铣削专机水平方向的行程为1 500 mm，采用滑动导轨，通过T56 丝杆连接机床主动作台，用电机连接并控制水平方向的走刀速度。

铣削专机的动力头由电动机带动旋转，其主轴转速为250 r/min。刀杆通过和带螺纹的光杆配合安装在主轴箱的动力头中，由动力头带动刀杆旋转实现主运动，使用开口刀牌，安装YT15、75°硬质合金刀等，作为铣削平面的刀具，如图4 所示。通过操作进给手轮可以实现刀具的进给运动。

图3 铣削专机地基工程示意图

图4 铣削专机刀具

2.4 变频调速系统

为了提高铣削专机的加工能力，适应企业多种超宽、超重产品的加工需要，在专机的设计过程中，考虑利用专机实现产品的镗孔功能。根据机械加工工艺手册，镗孔时主轴转速应在100～200 r/min 之间，因此，在铣削专机的电控部分增加了变频调速系统，通过改变电动机定子供电频率来改变同步转速，实现了交流电动机的调速。

变频调速系统采用SVF-552-380C 型变频器，实现动力头的转速在50～400 r/min 范围内可随意调节，调速范围宽，平滑性比较好，具有优良的动态和静态特性等优点，使得产品的镗孔质量得到很大提升。

2.5 机床参数及切削参数

经过安装调试、精度调整及最终确认，该专机的加工范围及设备参数为：工作台水平方向行程X=1 500 mm，垂直方向行程Y=600 mm，动力头方向Z=65 mm，并同时不影响龙门刨生产其他产品。如果需要加工超宽件，专机可以整体移除，不影响电控部分布局。

加工该系列平衡重时，切削参数选择如表1 所示。粗加工时采用逆铣，主轴反转，刀具从已加工表面切入，不会崩刃，且专机丝杆螺母的传动间隙不会引起振动和爬行；精加工时采用顺铣，主轴正转，刀齿从未加工表面切入，切削由厚变薄，有利于提高被加工零件表面的光洁度，保证尺寸精度。其加工过程如图5 所示。

表1 铣削专机切削参数

经检测，铣削专机加工完成后，平衡重加工表面的粗糙度为Ra2.8～3.2，符合产品的工艺要求。

图5 专机加工产品

3 结语

通过自制铣削专机的加工，该系列平衡重的表面粗糙度及精度达到工艺要求，通过了外商的验收。产品的加工瓶颈问题得到解决，降低了设计新设备的成本。因此，在企业生产能力不能一次性投资解决大型设备的购置问题时，就要通过改进企业现有资源，充分利用技术优势，在降低成本基础上，创新研发满足工厂生产需求，最大限度地提高企业加工能力和生产效率。

自制铣削专机的控制系统进行改进，利用PLC 或单片机对产品的加工过程进行控制，从而实现产品的自动镗铣加工，降低工人的劳动强度，提高设备的加工精度和效率。

［1］陈家芳.实用机械工人切削手册［M］.南京：江苏科学技术出版社，2007.

［2］冯道.机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册［M］.合肥：安徽文化音像出版社，2003.

［3］陈宏钧.实用机械加工工艺手册［M］.北京：机械工业出版社，2009.

［3］张汉忠.变频调速控制系统设计［D］.成都：电子科技大学，2007.