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大螺距曲麵類零件的加工方法

2017-12-6 來源：中信重工機械股份中實洛陽重（chóng）型機械作者：劉景蘭劉洪洪陶薇（wēi）

1 、引（yǐn）言

立式螺（luó）旋攪拌磨( 簡稱攪拌磨) 是一種新型磨（mó）礦設備，主要由磨體、檢修磨（mó）門（mén）、排（pái）渣孔門、上部支架、螺旋（xuán）軸、螺旋襯板，筒體、減速機及（jí）電機等組成。螺旋軸是由托板和螺旋軸本體焊接而成，襯板通過螺栓把合在托板上。

托板是螺旋軸中的重要零件，起支撐襯板（bǎn）和傳遞扭矩的作用。托板是大（dà）螺距曲麵類零件，受限於鑄造和（hé）加工等技術問題，托板通（tōng）常需要進口。鑒於托板獨特的結構和工況（kuàng），對托板的加工精度進行控製顯得尤為重要［1］。

2 、托板主要技術參數

材質: ASTM A216 WCC，單件淨重 607kg。外形尺寸: Ｒ1000mm( 托板外徑) /Ｒ238mm( 托板（bǎn）內徑) ，托板工作狀態下（xià）過回轉中心平麵上托板外圓處厚度70mm、單個高度 1203． 5mm，托板的（de）中心角 123． 75°，托板的螺距 3000mm，托板的底麵及（jí）外圓不加工，其（qí）餘粗糙度Ｒa6． 3，要求 100% 進行超聲波探傷和磁粉探傷。

托板（bǎn）的 CAD 模型見圖 1。與襯板的把合麵、焊接坡口、托板間的拚接麵都需要加工，粗糙度均為Ｒa6． 3，托板上把（bǎ）合襯板的各60 孔都與所在位置處（chù）的螺旋曲麵垂直，並且壁（bì）厚公差控製在( 0，4) mm。

由於螺旋（xuán）曲麵形成原理較為複雜，加工難度大［2］，曲麵（miàn）厚度測量困難，製造精度（dù）不易保證，如（rú）果托板的螺（luó）距誤（wù）差和厚度誤差過大，螺旋軸在轉動過程中，產生受力不均勻，軸（zhóu）線不對中，甚至對結構產生連續性的破壞，都將引起大的振動。

3 、加工難點（diǎn）及關（guān）鍵措施

加工難點:

①托板為螺旋曲麵零（líng）件，毛（máo）坯外形複雜（zá），沒有起吊孔，搬運（yùn）、轉移比（bǐ）較（jiào）困（kùn）難，並且在裝夾時，調整托板位置難（nán）以控製;

②托板在加工時，沒有裝夾定位（wèi）麵，無法（fǎ）裝夾;

③如何保證托板（bǎn）在（zài）工作狀（zhuàng）態下平行於螺旋軸方向上（shàng）的厚度公差（chà）( 0，4) ;

④因龍門銑的萬向銑頭（tóu）的回（huí）轉（zhuǎn）角度（dù）不是數控轉動，加（jiā）工時（shí）需保證把合襯板的各螺栓孔與所在位（wèi）置處的螺旋表麵垂直（zhí）。

托板外形為螺旋曲麵，沒有加工裝夾基（jī）麵。如圖 2 所示，設計胎具來解決托板的裝夾（jiá）難題。

圖（tú） 1 托（tuō）板 CAD 模型圖圖 2 胎具設計方案

托板沒有起（qǐ）吊孔，需將托板放（fàng）在胎具的合適位（wèi）置上，托板加工方案見圖 3。胎具周圍的調（diào）整螺釘隻能微調工件，因此將工件放在（zài）胎具的合適位置上還需（xū）要其他的調整方法。采取工藝措施在托板加工螺旋曲麵上、靠（kào）近胎具上部位置（zhì）焊兩個工藝吊耳，待裝夾調整（zhěng）好位置後，在加工螺旋曲麵時銑掉工藝吊耳。

圖 3 托板（bǎn）加工（gōng）方（fāng）案

加工托板時，裝夾定位麵是（shì）非加工的螺旋曲麵，托板需在胎具上找正。在胎具（jù）外圓銑一基準圓，測量托板外圓（yuán）至基準圓距離，盡量保證距離均（jun1）等; 角度按胎具圖的（de）裝夾角（jiǎo）度找正; 調整胎具上的調整螺釘，保證托板（bǎn）非加工的螺（luó）旋曲麵至胎（tāi）具上的螺旋基準麵盡量均等。

保證托板在工作狀態下平行於螺旋軸方向上（shàng）的厚度公差( 0，4) ，在粗加工和半精加（jiā）工後增加（jiā）測厚工序，計算理論厚度值，將實測厚度值與理論厚度值進行對比（bǐ）分析，根據對比結果（guǒ）采（cǎi）取相應（yīng）措施來保證圖紙厚度公差要求。

以螺旋曲麵的（de）內圓麵及托板的對接麵為基準（zhǔn），計算各螺（luó）栓（shuān）孔所（suǒ）在點的位置，確定各螺栓孔位處軸心的角（jiǎo）度，計算各個螺（luó）栓孔（kǒng）位置處萬向銑頭兩個方向的角度。

4 、加工工藝分析

將托板按（àn）照加工方案圖置於胎具上，調（diào）節胎具周邊各螺釘，使托板（bǎn）非加工麵（miàn）距胎具加工麵距離接近均等，並保證托板外圓與胎具外圓距離盡量（liàng）一致，墊實、壓緊工件。以外圓為基準（zhǔn），兼（jiān）顧對接麵兩端麵（miàn）及內圓麵有足夠（gòu）加工餘量，確定螺（luó）旋曲麵的回（huí）轉（zhuǎn）中心，以此回轉中心（xīn）為基準在（zài）靠近托板外輪廓編程進行空走外輪廓曲麵，檢測工件外側輪（lún）廓的加工餘（yú）量，保證加工餘量盡（jìn）量均勻。編程（chéng）粗銑托板螺旋曲麵，見光 70% － 80% 即可。

根（gēn）據測厚點位置編程( 見（jiàn）圖 4) ，用磨尖鑽頭（tóu）在托板曲麵上標（biāo）出各測厚（hòu）點位置( 見圖 5) ，並拋磨各測厚點，再用測厚儀（yí）對各（gè）測厚點進行厚度測量，測（cè）量結果數值如表 1 所示。

圖 4 測厚（hòu）點位置

圖 5 托板上各測厚點

注: α = arctan( 3000 /2πＲ) ，ΔZ = ΔH/cosα; α 為螺旋升（shēng）角，ΔZ 為刀具（jù）下降（jiàng）距離，ΔH 為垂直螺旋曲麵（miàn）加工厚度，托板在垂直軸線（xiàn）方（fāng）向的理論厚度為 70mm。

實測各點厚度值，分（fèn）別與理論厚度值進行比較，確定是否對工件進（jìn）行微調（diào）整（zhěng）及半精加工量，半精銑螺旋曲麵，留量5mm，粗糙度盡量接近Ｒa6． 3( 超探要求) 。鉗（qián）工拋磨螺旋曲麵，根據（jù）測厚點位置圖( 見圖4) ，用磨尖鑽（zuàn）頭（tóu）編程在托（tuō）板曲麵（miàn）上標出各測厚點位置（zhì），再用測厚儀（yí）對各測厚點進行厚度（dù）測量，測量結果數值如表（biǎo） 2 所示。

實測各點厚度值分別與理（lǐ）論厚度值進行比較，確定精加工（gōng）量。銑成螺旋曲麵盡量至Ｒa6． 3，保證垂直螺（luó）旋曲麵的厚度及厚度公差，倒壓板銑成其餘（yú）各麵。

以托（tuō）板內圓麵及對接麵為基準，找出各孔所在點的位置，確定各孔（kǒng）位處軸（zhóu）心的角度，計算各個孔位處萬向角度頭兩個方向的角度，調整（zhěng）萬向角度頭，鑽各螺栓孔，保證各螺栓孔與所在孔處麵垂直。

5 、結語

托板加（jiā）工製造完成後，與螺旋軸本（běn）體焊接在一起，通過檢驗（yàn）整個螺旋曲麵的螺距（jù）及重心位置，均達到圖紙設計要求，並試車成功。充分驗證了采用數控龍門銑床來（lái）加工大螺距曲麵零件的方法是可行的，並對類似零件的加工具（jù）有借鑒意義。

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