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采用可移動（dòng）式懸臂銑床（chuáng）加工大型回轉結構工（gōng）件（jiàn）

2016-8-5 來源：河南林業職業學院河南衛華重型機械作者：安存勝聶（niè）福全

摘要：大型回轉零件表麵及孔加工需要采用大型立式（shì）車床等專用加工設備，此種設備采購成本（běn）較高，外協加工又容易（yì）造成成本增加和（hé）運輸困難。本文（wén）介紹一（yī）種移動（dòng）式（shì）懸臂銑（xǐ）床及其加工工（gōng）藝，可以有效地解決該類零件的加（jiā）工難題（tí），且具有設備成本低、移動方便及加工經濟性好等特點。

關鍵字:加工難題結構特點技術特點

1. 工件結構及（jí）加工難題

隨著國內外（wài）起（qǐ）重機械行業（yè）的不斷發展（zhǎn），上下雙層回轉小車結構（gòu）起（qǐ）重機已成為起重機製造發展的必然趨勢，雙（shuāng）層（céng）回轉小車大型環形（xíng）軌道及回轉麵的加工成為製約加（jiā）工的難題，以圖1所示某挖（wā）泥（ní）船用起升機構回轉工作台工（gōng）件為例，該工件最大直徑達8 440mm，由於工件（jiàn）較重，吊運困難且吊運調整成本高，標示有加工符號的環（huán）形平麵、環形台（tái）階（jiē）及均布的螺栓孔均需（xū）要采用一次裝夾（jiá）全部加工完（wán）成的工藝方法。而使用超大型立式車床完成環形回轉平麵的加（jiā）工，是最有效的方法。但是我（wǒ）公司目（mù）前沒有可以加工如此大尺寸工件的（de）設備，對於大多（duō）數（shù）企業而言，采購（gòu）超大型立式車床是不現實的，因（yīn）此，對於此類工件的加工就需要采用適宜的方法和經濟適用的加工裝備，為此我們（men）研發了一種可（kě）移動式懸（xuán）臂銑床，通過製定合理的工藝，可以（yǐ）有效解決大（dà）型回轉類（lèi）零件的加（jiā）工問題。

圖1 大（dà）型（xíng）回轉體（tǐ）結構局部示（shì）意圖

2. 可移動式懸臂銑的結構（gòu）特點

由於大型結構件的吊裝成本極高，因此設計的加工（gōng）裝備（bèi）應（yīng）該具有易於（yú）移動及調整的特點，即通過調整設備而非調整工件的方式就可完成（chéng）工件的加工，以節約加工成本。如何設計（jì）一台具有如此強大加工能力（lì）且成本較低的（de）可移動式加工設備，是此類工（gōng）件加（jiā）工的最大難題。經過反複分析和論證，設計的可移式（shì）旋臂銑（xǐ）裝備（bèi）如圖2所示，該裝置主要包括懸臂、回（huí）轉支承、墊板、動力頭、減速機、底座和（hé）彎板（bǎn）等部件。其工作原理是懸臂的兩端及（jí）中間位置（zhì）均設計有動力（lì）頭安裝底座，懸臂可以在托板上來回移動（dòng），達到銑削不同尺寸位置的平麵（miàn）及鑽孔的目（mù）的。懸臂的端頭還可以安（ān）裝上彎板，在彎板上裝上動力頭，能夠（gòu）達到銑削側（cè）麵的目（mù）的（de）。該懸臂（bì）銑還可以配備90°角銑（xǐ）頭，可以完成側麵或下麵的（de）加（jiā）工。由於懸（xuán）臂銑具有銑平麵（miàn）、銑（xǐ）環形麵及鑽孔的功能，最大加工直（zhí）徑達10m，因此可以實現一次（cì）裝夾，完成圖1所示（shì）工件的（de）全部加工。為提高懸臂銑的加工範圍，懸（xuán）臂上（shàng）兩端及中間位（wèi）置都設計有動力頭安裝底座，且底座的（de）尺寸規格各不相同，以應對不同高度平麵的加工。當動（dòng）力頭安裝在中間（jiān）位置時，可以加工直徑在4 000mm以下範圍內的平麵及孔。這就（jiù）極大提高了懸臂銑的（de）加工範（fàn）圍及加工能力。

圖2 懸臂銑結（jié）構示意圖

1.動力頭 2.懸臂 3.拉環 4.支承墊板（bǎn） 5.回轉支承 6.底座（zuò） 7.調平支承（chéng）螺栓 8.彎板

3. 懸臂銑的技術特點

（1）采用回轉支承作為回轉機構（gòu）。為保證設（shè）備的加工精度（dù），同（tóng）時降低設備製造成本，在設備整體設計和配套（tào）件設計時，對於設備精度（dù）影響較小的結構件部分（fèn）如懸（xuán）臂，采用自製的方法。這樣可以（yǐ）將成（chéng）本降到最低。對本設備加工精（jīng）度有直接影響的回轉部分（fèn），采用外購高精度的回轉支承。

（2）一次裝夾（jiá），加工範圍廣。懸臂（bì）銑中的懸臂上有三處動力頭（tóu）安裝座，兩端的安裝座是為了分別滿足工件（jiàn）加工麵低於設備底座和高（gāo）於設備底座的加工需要的，中間位置是在當大（dà）型（xíng）工件的中間（jiān）位置有加工需要（yào）時使用（yòng）。懸臂長7.5m，回轉支承直徑4.5m，最小可以加工直徑為4m、最大可（kě）以加工直徑為10m的工件。同時動力頭上可以安裝盤銑刀、玉米（mǐ）銑刀、鑽頭和角（jiǎo）度頭等，可以滿足工（gōng）件上平麵、環形台（tái）和側麵（miàn）的加工（gōng），也可以進行鑽孔加工（gōng），從而實現一次裝夾完成所有部位（wèi）加工的目（mù）的。

（3）進給（gěi）速度可實現無級（jí）變（biàn）速。懸臂回轉是由帶有變頻電機的立式擺線減速機來驅動的，速（sù）比達6 177，能夠提供強大的驅動力（lì）。由於懸臂銑（xǐ）設備可以加工直徑4～10m的（de）大型回轉件，如此大的加工範圍，設備端部的線速度變化也會較大，刀具進給的速度（dù）要求控製在一定的範圍內，因此要求設備回（huí）轉速（sù）度小且變化範圍大（dà）。該（gāi）懸臂銑的電氣控製部分采用了較為先進的變頻控製（zhì）技術，通過控製電（diàn）路，可以實現電機的無級調速，滿足切削時不同進給速度調整的需（xū）要。

（4）易於（yú）調整、方便移動。該懸臂銑可移動性較強，可以放在大型工件上對工件進行加工，且該裝（zhuāng）置底（dǐ）座上均布有30個可調支腿，懸臂銑吊放到工件上後，通過可調支腿的調整，能夠適應高度不平的工（gōng）件表麵，也能夠方便地進行設備調平。懸臂銑調平後，在懸臂銑及工件（jiàn）位置都不變的情況下，可以完成（chéng）工件的（de）上表（biǎo）麵、下表麵、側（cè）麵及孔（kǒng）的加工，工件不必進行（háng）二次裝夾，避（bì）免了二次裝夾對精度（dù）的影響，同時也減少了輔助時間，提高了加工效率。

4. 工藝（yì）方案設計

為避免圖1所示工（gōng）件各零件采（cǎi）用分段加工再匯裝焊過程中出現許多不確定因素，同（tóng）時盡可能地減小（xiǎo）焊後加工餘量，並為環形軌道的焊接提供一個相（xiàng）對精確的基準，采取先使用旋臂銑加工（gōng）環形軌道一麵，作為焊接定位基準麵，預留整體加（jiā）工餘量（liàng）的方法，然後再用（yòng）旋臂銑對焊接後的大型環形軌道及環形麵進行整體加工（gōng）的工藝，這樣（yàng）可以有效減小焊接變形對工件質量的影響，提高（gāo）大型（xíng）回轉體工件的（de）整（zhěng）體加工質量，同時通過焊前加工（gōng）減小餘量並提供精確（què）定位基準的方式，也可以消除環形軌道切割焊（hàn）接的變形，提高環形軌道的焊接精度，確保焊後餘量最小，從而提（tí）高生（shēng）產效率。圖3所（suǒ）示（shì）為焊接前使用懸臂銑對環形軌道定位基（jī）準麵進行加工，圖4所示為正在加工的環形軌道表麵。

圖3 正在進行加工作業的懸臂銑圖4 正在加工的環形軌（guǐ）道

5. 結語

該設備具有結構簡單、移動方便、加工範圍大及加工精度（dù）高的（de）特點，完全可以滿足（zú）銑平麵、銑環形麵及鑽孔的功能，加工直徑範圍可調，實（shí）現了以相對較低的生（shēng）產製造成本達到較高的加工精度的需要，有（yǒu）效解決了大型回轉結構件焊後加工的難題，提高了大型回轉件的整體質量，為製造大型特殊起重機的工藝進步奠定了基礎。

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