談碎邊刀架關(guān)鍵部位加工工藝方案

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摘要:通過對碎邊刀架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析及優(yōu)化，采用多機(jī)床協(xié)同配合，設(shè)計(jì)制作專用工裝，有效解決了碎邊刀架的加工難題，確保了碎邊刀架的制造精度。

關(guān)鍵詞:碎邊刀架;半封閉箱體內(nèi)腔;專用工裝

1碎邊刀架概述

碎邊刀架是雙邊剪設(shè)備中剪切機(jī)的重要零件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高。根據(jù)機(jī)械加工原理，除需要多種機(jī)床配合加工外，還需對零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化并設(shè)計(jì)制造專用工裝，才能夠?qū)崿F(xiàn)碎邊刀架的加工。

1．1碎邊刀架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及關(guān)鍵部位加工難點(diǎn)

1．1．1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)碎邊刀架是一個(gè)長方體的鑄件，材質(zhì)ZG30Mn，凈重1020kg，外形尺寸1365mm×470mm×430mm，內(nèi)部為一個(gè)長方形空腔，壁厚最薄40mm，最厚64mm，方腔底部為400H8半圓弧(見圖1、圖2)。

1．1．2關(guān)鍵部位加工難點(diǎn)(1)碎邊刀架有滑板安裝面、碎邊刀安裝面及滑板面等，其制造精度直接關(guān)系到剪切機(jī)構(gòu)的功能實(shí)現(xiàn)和剪切精度。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，要滿足圖紙要求的各項(xiàng)精度指標(biāo)有難度。(2)400H8圓弧面為半圓弧面，五個(gè)方向封閉，只能采用鏜床鏜孔的方式進(jìn)行加工。由于圓弧面為間斷切削，且加工過程中刀具需更換方向，該部位的加工成形、滿足尺寸精度和形位公差精度均較困難。(3)碎邊刀架的方腔空間非常狹小，其截面尺寸400mm×302mm，需加工深度775mm，單一的數(shù)控龍門銑床和數(shù)控鏜床不能實(shí)現(xiàn)方腔內(nèi)側(cè)面的全部加工，必須采用多機(jī)床協(xié)同配合才能完成，操作難度大。

2關(guān)鍵部位加工工藝方案設(shè)計(jì)及實(shí)施

2．1碎邊刀架外形尺寸的加工

根據(jù)碎邊刀架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，外形加工機(jī)床可選擇帶附件銑頭的龍門銑床，僅需兩次裝夾即可完成所有外形尺寸的加工。

2．2400H8圓弧面及端面的加工

由于碎邊刀架400H8圓弧面位于半封閉內(nèi)腔底部，只能由鏜床將刀桿從120H8孔伸入進(jìn)行加工，400H8圓弧面無空刀槽，為控制加工精度，在圓弧中間部位設(shè)置一處5mm寬，0．5mm深的工藝空刀槽，解決了換刀具問題。400H8圓弧端面?zhèn)鹘y(tǒng)方法是利用刮面刀在刀桿懸臂較長的狀態(tài)下進(jìn)行加工，為斷續(xù)切削，切削抗力大，工況不穩(wěn)定，無法保證加工精度，只用于碎邊刀架粗加工。為保證精加工質(zhì)量，選擇130mm數(shù)控鏜床作為400H8圓弧面及兩端面的精加工設(shè)備，并設(shè)計(jì)制作組合式鏜孔及刮面工裝，以提高工藝系統(tǒng)剛性和加工過程中的穩(wěn)定性。工裝包括專用刀桿、鏜刀柄及刮刀柄等(見圖3)。加工過程中，首先利用方孔刀桿及焊接刀，對400H8半圓孔及兩端面進(jìn)行半精加工，單邊留量1mm。安裝專用刀桿，先后進(jìn)行鏜圓弧和刮端面。根據(jù)工件材料及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用切削參數(shù)為:轉(zhuǎn)速50rmin，進(jìn)給12mmmin，吃刀深度0．15mm。專用刀具三維圖見圖4，圓弧端面刮削工況見圖5。經(jīng)檢測，精加工后400H8孔及302+0．2mm尺寸全部在圖紙公差之內(nèi)，302+0．2mm尺寸兩側(cè)面相鄰兩刀之間的不平度不大于0．01mm，完全滿足圖紙技術(shù)要求。

2．3碎邊刀架內(nèi)腔加工

由于碎邊刀架內(nèi)部空腔的空間狹小，結(jié)構(gòu)較為特殊，單臺機(jī)床的附件銑頭無法滿足內(nèi)腔各面精加工要求。結(jié)合碎邊刀架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和現(xiàn)場實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了多機(jī)床協(xié)同配合，利用不同機(jī)床不同尺寸的附件銑頭，通過不同工位完成碎邊刀架內(nèi)腔精加工。

2．3．1碎邊刀架內(nèi)腔底面在鏜床上加工圖2所示的尺寸198mm的右側(cè)面，原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)該面距圓弧中心200mm，正好與下方400H8圓弧面相切。采用端銑的方式加工該面時(shí)，刀尖會切進(jìn)400H8圓弧面。針對這種情況，對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，將與圓弧面相切的側(cè)面改為高出圓弧面2mm，200mm尺寸改為198mm(見圖6)，既方便圓弧面測量，又保證了刀盤銑削加工該側(cè)面時(shí)有2mm深的工藝空刀槽。鏜床主軸從側(cè)面窗口處伸入內(nèi)腔，使用250mm刀盤采用端銑的方式加工198mm右面(見圖6)，由于主軸尺寸及刀盤直徑受限，圖6右側(cè)陰影部分鏜床無法全部完成加工。

2．3．2碎邊刀架在數(shù)控龍門銑床加工根據(jù)碎邊刀架內(nèi)腔尺寸及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用5m×17m數(shù)控龍門銑鏜床，利用加長直角銑頭(截面尺寸280mm×213mm，有效長度722mm)加工內(nèi)腔302+0．2mm尺寸兩側(cè)面。在加工過程中，碎邊刀架立放，銑頭從頂部方孔深入，見圖7(a)，使用315mm切刀盤可將方腔內(nèi)兩側(cè)面加工至302+0．2mm尺寸，鏜床刮平面接平，但在下部兩側(cè)仍留有月牙形的加工死角，見圖7(b)所示陰影部分。然后將碎邊刀架傾斜45°，將銑頭從側(cè)面窗口伸入，見圖7(c)，用315mm切刀盤將剩余的死角部位清除，完成內(nèi)腔302+0．2mm尺寸兩側(cè)面的加工。然后使用周銑的方式，將鏜床加工198mm尺寸側(cè)面剩余部位的兩端去除，由于內(nèi)腔302mm尺寸受限，無法完全去除殘余部分，在198mm尺寸底面中間尚殘留118mm×11mm寬凸臺無法去除。

2．3．3碎邊刀架在立式牛頭刨床的加工針對殘留的118mm×11mm凸臺，選擇活動牛頭刨床作為清除方腔內(nèi)殘余凸臺的加工設(shè)備。已加工面作為加工基準(zhǔn)，400H8圓弧面作為刨床加工的退刀槽，安裝加長刨刀桿，將殘余部分加工去除，與銑床加工面接平，完工后的內(nèi)腔見成品圖8。

3總結(jié)

通過對碎邊刀架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，有效提高了其制造工藝性。針對其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了多機(jī)床多工位的工藝方案和專用刀具，通過多機(jī)床協(xié)同配合，解決了碎邊刀架的狹小內(nèi)腔制造難題，也為今后同類產(chǎn)品的制造提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)。

作者：殷方游 楊蕭 胡余平 單位：二重( 德陽) 重型裝備有限公司