發布時間：2021-03-19所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要:倒四棱錐結構卷取機在當今冷軋銅帶中應用越來越廣泛，針對其核心部件錐軸如何在一般通用機床上銑削加工，文章提出了較為簡單實用的工藝方法，并對其加工質量控制進行了分析。 關鍵詞:倒四棱錐軸;工藝路線;V型工裝架;找正技巧;加工質量 當前我國對銅帶產
摘要:倒四棱錐結構卷取機在當今冷軋銅帶中應用越來越廣泛，針對其核心部件錐軸如何在一般通用機床上銑削加工，文章提出了較為簡單實用的工藝方法，并對其加工質量控制進行了分析。
關鍵詞:倒四棱錐軸;工藝路線;V型工裝架;找正技巧;加工質量
當前我國對銅帶產品的精度和質量要求越來越高，要想獲得板型好、卷的整齊的高質量帶卷，卷取機在冷軋銅帶機組中發揮著重要作用。卷筒是卷取機的重要組成部分，一般有實心卷筒式、弓形塊徑向液壓鉗口閉式、扇形塊四棱錐式、扇形塊八棱錐式等幾種結構形式。而現代銅帶冷軋機發展方向是高速度、大卷徑、大張力，四棱錐式卷筒正滿足這種特點。
1四棱錐卷筒結構
四棱錐卷筒是各種脹縮式卷筒中剛性最大的一種(圖1)，這種卷筒脹徑時，由脹縮缸直接帶動四棱錐主軸做軸向運動，使扇形塊產生徑向移動。由于沒有中間過渡零件，主軸斷面尺寸相對較大，因而強度高、剛度大，可承受更大的負載，適合于大卷徑、大張力軋制，在鋼鐵軋機上已獲得廣泛應用。新設計的倒四棱錐結構卷筒結構更加合理，使主軸的受力狀態由受壓變為受拉，顯著改善了扇形塊的受力狀態，且不必設計鉤頭結構，實際應用效果更加理想。
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作為卷筒中核心部件的倒四棱錐軸，結構復雜，工序繁多，設計要求截面結構對稱性好，棱錐面精度要求高，其加工質量好壞直接影響到整套卷筒的質量、裝配周期及使用壽命。現階段，國內大中型數控銑床并不普及，因此，如何在一般通用機床上加工這種高精度中大型工件，對其加工工藝方法提出了較高要求。本文以某臺銅帶精軋機卷取機為例，著重對這種倒四棱錐結構錐軸(圖2)的銑削加工工藝及加工質量控制進行分析。
2錐軸銑削加工工藝分析
2.1零件介紹及工藝路線的確定
該零件長2816mm，直徑方向最大為453mm，重量為1150kg，材質為42CrMo，調質HB241～HB286，錐表面氮化處理HRC55～HRC60;其左端為三級棱錐體，尺寸公差為±0.02mm，對稱度、平行度、同軸度公差均為±0.01mm，粗糙度為0.8。機械加工過程中，不同的機械加工工藝對零件加工的精度影響較大，尤其針對這種高精度中長大型軸類零件，如何利用多種加工工藝使工件的精度達到設計要求，減少各種因素對加工精度的影響，顯得尤為重要。綜合考慮，制定了工藝路線(表1)。
2.2銑削加工工藝分析
由于此零件結構復雜，棱錐面呈8°±3'，且相互位置精度要求較高，粗精銑必須依靠工裝完成，極易因裝夾不當影響加工精度，且加工中需多次旋轉找正，無法一次裝夾加工完成。現就此四棱錐軸的棱錐面及其燕尾槽的加工及精度控制做詳細分析。
2.2.1機床的選擇
根據此工件的尺寸大小、平臺裝夾、要求的切削能力及需達到的加工精度，選擇5m數顯龍門銑床(H2120/5)。此機床主軸功率為30kW、主軸轉速31.5rpm～630rpm、重復定位精度≤0.025mm、工作臺尺寸2000mm×5000mm，滿足此軸的加工要求。
2.2.2工裝的設計及應用
為了保證加工時各棱錐面的相互位置精度，選擇定位基準面時應盡量遵循基準重合和基準統一原則。棱錐面的設計基準是軸中心線，故應選擇軸中心線作為定位基準。因棱錐面與軸線角度要求為8°±3'，特設計V型工裝架(圖3)，使棱錐面與機床工作臺面平行。此工裝架V型面的精加工及相互位置尺寸均在機床上一次裝夾加工完成。工裝加工好后保持不變，直接裝卡工件進行銑削加工，以此保證軸線方向定位基準。
2.2.3棱錐軸翻轉90°找正方法
精銑時，為了保證棱錐面相互位置精度，應保持刀具位置不變，工件旋轉90°，精銑相鄰棱錐面，并反復幾次。因工件在V型架中轉動，且軸向移動自由度被限制(僅剩下轉動一個自由度)，故定位基準沒有改變。這樣，如何確保90°翻轉精度就非常重要了，其找正是否準確直接影響到相鄰兩面的垂直度要求。一種簡單可靠的找正技巧(圖4)，可以確保相鄰面的垂直度要求。
如圖4所示，翻轉90°后，用百分表在已加工面上垂直拉表找正，百分表讀數滿足以下幾何關系:M=S×tan8°=X×tan28°;式中，X為機床打表垂直方向位移;M為百分表讀數。在已加工面上選取兩點，設定垂直拉表距離X分別為250mm、200mm，則M值分別為4.94mm和3.95mm，找正精度為分別為4.94mm±0.01mm、3.95mm±0.01mm，以確保90°翻轉，保證相鄰兩面的垂直度要求。
2.2.4錐面加工時刀具的選用及銑削參數的選擇
如表2所示，分別對工件半精銑和精銑時刀具的選用及銑削參數的選擇做出了分析。
2.2.5棱錐面上燕尾槽的加工分析
燕尾槽(圖5)的加工存在兩個難點，一是燕尾槽本身尺寸精度的保證，二是兩燕尾槽的對稱度要求。針對以上難點，本文做了以下加工工藝簡要分析，并提出了相關檢測方法。
(1)機床雙向拉表找正，定中心線，預先加工39mm×17.5mm直槽(8°斜面留研磨量)。開直槽后，用內、外徑千分尺測量，檢測對稱度要求。
(2)用專用燕尾槽銑刀精銑斜槽，加工中采用“圓棒測量法”間接校驗燕尾槽的尺寸精度及對稱度要求。如圖6所示，利用機床測量M1、M2值，跟理論計算尺寸值比較，可檢驗其精度要求。
3加工質量控制
機械加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數相符合的程度，他們之間的差異稱為加工誤差，加工誤差的大小反應了加工精度的高低。根據此工件的工藝特點，結合實際加工中的經驗，本文總結了以下幾點來分析說明如何控制加工誤差，提高加工質量。
(1)工件的加工精度在很大程度上取決于機床的精度。機床制造誤差對工件加工精度影響較大的有主軸回轉誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。本工件選用的是5m龍門銑機床，機床本身剛度強，功率大，精度較高，適合中大型工件的加工。
(2)加工前要調整好銑頭與工作臺的垂直度，防止工件表面出現“凹心”或“掃刀”現象，從而影響工件的平面度與光潔度，而且還會降低刀具的耐用度。具體檢測采用“百分表畫圓方法”，操作如下:將百分表架吸在機床的主軸端面，或將百分表的表桿用銑刀彈簧夾頭夾上，主軸掛空檔，將百分表測量頭打到機床的工作臺面上，用手扳動主軸輕輕旋轉，看左右兩側的尺寸相差值，調整銑頭的角度，直到左右兩邊數據一致即可。
(3)銑削過程中應盡量縮短銑刀的懸伸量，以減小銑刀徑向和軸向的跳動量，有效避免或降低由于銑削不均勻而引起的振動，提高切削穩定性。
(4)加工過程中要時刻注意工件的裝夾是否牢靠，經常檢查和測量，有效防止因工件松動等原因造成殘次品或廢品。
4結束語
錐軸是卷取機卷筒中的核心零件，而銑削加工是錐軸加工中的關鍵工序，好的工藝方法可以保證其加工質量，提高生產效率。本文采用的這種新的加工、找正方法，化繁為簡，簡單實用，在保證工件高精度加工要求的同時降低了對機床的過度依賴性，在加工行業中具有普遍應用價值。——論文作者：張金超
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