一种用于大型回转工件孔及其端面加工的专用装置

陈 璐，张燕红

（山东华宇工学院，山东德州 253034）

0 引言

随着机械工业各行业的快速发展，对特大型、超大型回转件的需求量越来越大、加工要求也越来越高；这些大型、超大型工件的共同特点是体积大、重量大、加工困难。然而，目前的机床不能在车削完成后直接加工端面和镗孔任务，而需要完成更多的工艺过程。因此设计可以节省繁琐操作的一种用于大型回转工件孔及端面加工的专用装置。用于协助卧式落地机床加工大型回转类零件外圆后对端面加工以及镗孔的装置。如果现有机床需要对工件进行端面加工和镗孔，则需要将工件移动到专用设备上完成加工。团队研究的这种装置可以节省原来需要大量人力物力才能完成的两种加工工序，节省劳动时间，提高劳动效率，有效的解决大型回转类零件完成外圆加工后需要对工件端面进行加工的问题，可在同一机床上完成车削加工、工件端面加工以及钻孔任务。本装置适用于各种大型回转类零件加工，可在车削加工完成后直接进行镗削工作。

1 研究背景

随着制冷、锅炉、石化、风电等行业的快速发展，对特大型、超大型等工件的需求量越来越大、加工要求也越来越高；而这些大型、超大型工件的共同特点就是孔的数量多。一般的车床主要用于加工大型回转类零件外圆，加工完成外圆后需要对工件端面加工，但落地车床首先刀架不能加工到工件中心，即刀架不能用于加工整个端面，其次其不能完成对大型回转体工件的镗孔任务。因此工件需要从车床上拿下来，放到专用的镗床上进行端面加工才能完成。为了解决上述问题而研发一种可配合落地机床用于大型回转工件孔及端面加工的专用装置。该装置通过主体结构紧固调节单元以及镗削单元的配合，只需要在车床上加装镗削附件就可完成原来的两种加工工序。

2 专用装置结构设计

一种用于大型回转工件孔及其端面加工的专用装置结构如图1 所示，主要由紧固调节单元、镗削单元组成。其中紧固调节单元由卡齿调节机构以及夹持机构组成。卡齿调节机构为两对结构相同的电动推杆、两对结构相同的滑柱、两对结构相同的连接板以及两对结构相同的卡齿。夹持机构为空心锥、承载板、两对结构相同的紧固块以及两对结构相同的螺栓。

图1 大型回转工件孔及其端面加工的专用装置结构

镗削单元由径向调节机构以及镗削机构组成。径向调节机构为一对结构相同的导轨、一对结构相同的滑块、一对结构相同的L 形板、第二伺服电机、行星减速机、联轴器、一对结构相同的安装座、一对结构相同的轴承、滚珠丝杠、滚珠螺母以及连接块。镗削机构为安装板、刀座、镗刀以及插杆。

装置使用时直接安装在落地机床上即可。在落地车床完成车加工任务后，将该装置插入落地机床卡盘上即可配合落地机床开始进行重大型工件端面的加工以及钻孔任务。

3 专用装置工作原理和特点

3.1 工作原理

装置能够通过控制器发出指令，驱动器接受指令后，给电机发送信号，使电机转动，并且带动滚珠丝杠转动，通过滚珠螺母在滚珠丝杠上运动，推动安置在连接块和滑块上的安装板移动到卡盘最外侧，安装板上的刀座装配有镗刀，镗刀移动到卡盘最外围时，可根据工件加工余量由工人对刀后正式开始加工，卡盘转动，电机反转通过行星减速机及滚珠丝杠带动刀具向卡盘中心移动，当刀尖越过卡盘中心后即可完成工件端面加工。

装置还能够实现重大型回转体工件镗孔加工的问题。首先根据镗孔任务要求利用径向调节机构完成刀具的移动，然后将刀具进行紧固后使主轴转动从而实现对工件的镗孔工作。

3.2 运行设计

工作加工的工作流程如图2 所示。端面加工时，先将刀具移动到卡盘最外围，再完成刀具操作。然后转动转盘，电机通过行星减速器和滚珠丝杠带动刀具移动到卡盘中心，当刀尖穿过卡盘中心时，端面加工完成。

图2 工作流程

镗孔加工时，先完成工件固定，其次将刀具移动到合适的位置，然后夹紧刀具。打开主轴驱动转盘转动，即可进行工件镗孔任务。

3.3 项目特色

卧式机床可加工各部件内外圆柱面、端面、圆弧等成形表面，是加工各种轮胎、轮胎模具、大平面盘、环部件的理想设备。在一些科学技术比较发达的国家，已由生产镗床转向生产更高水平的自动化机床，并已生产和研制出更高一级的现代化水平的设备，从而为实现无人化工厂奠定基础。但国内大部分机床设备不能进行镗削一体化加工，即车床刀架不能加工到工件中心，刀架不能用来加工整个端面。这种车床加工大型零件，通常在车床加工后采取再加工操作，耗费了大量的人力物力，给企业经济造成一定的损失。国产镗床在结构性能、技术水平、产品质量等方面都有了很大的提高，但在同一台机床上满足上述加工仍有一定的难度。

相比之下，一种用于大型回转工件孔及其端面加工的专用装置可以简化传统繁琐的加工方法。本文设计的装置可以车削加工大型轴类端面和镗孔任务在同一台机床上完成，适用于各种大型、超大型旋转轴类零件的加工，车削加工后可直接镗孔，大大提高生产效率，节省大量的人力、物力资源。有效解决了不能在同一机床上加工特大型、超大型旋转零件，同时完成端面和镗孔的加工问题。并且通过紧固调节单元和镗孔单元的配合，只需在车床上安装镗孔附件即可完成两个需要大量人力物力的加工工序。

4 应用前景

装备制造业是国家的重要组成部分，是实体经济的重要组成部分。机床是设备制造的基础，是设备生产的设备，被称为工业母机。机床产品的特点之一是能够满足不同的加工需求：包括质量、成本、产能等，所以产品质量越高市场份额会越高，而不是越高品级的产品市场占有率就一定会越高。近年来随着国民经济高速的发展，装备制造业的振兴以及整个制造业技术升级需求加大，在固定资产投资较快增长的拉动下，机床附件工具市场呈现产需两旺的态势。强劲的市场需求带动了机床工具行业出现了产销畅旺的局面，机床附件工具行业在这样的环境下也是得到了大发展。

风电工业的强劲发展以及航空、航天等行业的快速发展极大增加了大型、特大型回转工件的需求，其加工要求也越来越高；这些大型、超大型工件的共同特点是体积大、重量大、加工困难。本装置作为机床附件与机床进行简单连接后即可实现直接在进行车工操作后开始对端面以及孔的加工。而且其结构简洁便于拆装，操作简单。因此一种用于大型回转工件孔及其端面加工的专用装置作为一种新型机床附件有着极大的发展前景以及经济效益。

5 结束语

随着机械工业各行业的快速发展，对特大型、超大型等回转件的需求量越来越大、加工要求也越来越高；这些大型、超大型工件的共同特点是体积大、重量大、加工困难。一种用于大型回转工件孔及其端面加工的专用装置解决了不能在同一机床上加工大型、超大型旋转部件、完成端面和镗孔的问题，大大提高了生产效率，节省了大量的人力物力资源。对于机械制造业的发展起到了促进作用。装置对于这些零件的加工效率带来了巨大的提升。并且该装置结构简单容易制作且方便拆装，同时有着极大的发展前景以及经济效益。