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第 6卷 第 2期 2006年 4月 雞 西 大 學 學 報 JOURNAL OF J IX IUN IVERSITY Vol. 6 No. 2 Ap r. 2006 作 者 簡 介 :邱 躍 勇 ,助 理 工 程 師 ,雞 西 礦 業(yè) 集 團 安 裝 工 程 公 司 ,黑 龍 江 · 雞 西 。 郵 政 編 碼 : 158100 文 章 編 號 : 1672 - 6758 (2006) 02 - 0059 - 2 專 用 銑 削 組 合 機 床 的 設 計 邱 躍 勇 摘 要 :介 紹 了 專 用 銑 削 組 合 機 床 設 計 的 全 過 程 及 一 些 注 意 事 項 。 關 鍵 詞 :機 床 工 藝 方 案 ;被 加 工 零 件 工 序 圖 ;加 工 示 意 圖 ;機 床 總 圖 中 圖 分 類 號 : TG54 文 獻 標 識 碼 : A 銑 削 組 合 機 床 是 具 有 多 種 配 置 型 式 的 通 用 化 、 系 列 化 機 床 ,是 根 據 被 加 工 零 件 的 要 求 合 理 地 選 擇 機 床 型 式 、 規(guī) 格 與 精 度 等 級 ,合 理 地 選 用 通 用 部 件 ,組 成 符 合 要 求 的 機 床 。 1 機 床 工 藝 方 案 機 床 工 藝 方 案 的 制 定 是 銑 削 組 合 機 床 設 計 最 重 要 的 一 步 ,它 決 定 機 床 是 否 能 夠 在 經 濟 合 理 的 條 件 下 滿 足 被 加 工 零 件 生 產 率 和 加 工 精 度 的 要 求 ,是 機 床 設 計 能 否 成 功 的 關 鍵 。 111被 加 工 零 件 在 本 機 床 上 完 成 的 工 序 及 加 工 精 度 是 制 訂 機 床 工 藝 方 案 的 依 據 ,首 先 要 分 析 其 加 工 精 度 和 技 術 要 求 ,了 解 現(xiàn) 場 工 藝 、 保 證 精 度 的 措 施 以 及 存 在 的 問 題 。 對 于 精 加 工 機 床 還 要 適 當 考 慮 機 床 精 度 儲 備 量 。 112本 工 序 的 加 工 精 度 直 接 受 前 一 工 序 加 工 精 度 的 影 響 。 前 一 工 序 加 工 的 表 面 平 面 度 會 影 響 本 工 序 切 削 深 度 的 變 化 ,因 而 產 生 切 削 力 的 變 化 。 切 削 刀 片 在 切 削 過 程 中 ,隨 著 切 削 深 度 的 變 化 ,在 加 工 表 面 產 生 上 下 移 動 ,會 影 響 加 工 表 面 的 平 面 度 。 113被 加 工 零 件 的 材 料 和 硬 度 、 鑄 件 或 鍛 件 質 量 、 零 件 結 構 特 點 與 結 構 剛 性 、 工 藝 基 面 的 精 度 以 及 前 一 工 序 的 定 位 基 準 和 夾 壓 位 置 等 直 接 影 響 機 床 加 工 精 度 。 若 刀 具 切 入 或 切 出 邊 為 非 加 工 面 ,鑄 造 或 鍛 造 質 量 較 差 ,有 硬 點 或 夾 砂 等 ,會 直 接 影 響 刀 具 壽 命 。 若 被 加 工 零 件 結 構 剛 性 較 差 ,不 僅 會 產 生 夾 壓 變 形 ,而 且 當 切 削 力 較 大 時 ,還 會 產 生 切 削 振 動 。 本 工 序 精 銑 的 工 藝 基 準 及 夾 壓 位 置 最 好 與 前 一 工 序 半 精 銑 的 工 藝 基 準 及 夾 壓 位 置 相 同 。 本 工 序 的 工 藝 基 準 面 的 平 面 度 也 很 重 要 。 114被 加 工 零 件 的 生 產 批 量 將 直 接 影 響 切 削 用 量 、 刀 具 材 料 、 機 床 配 置 型 式 等 的 選 擇 。 如 果 是 小 批 、 單 件 生 產 ,機 床 需 要 經 常 改 變 切 削 速 度 ,就 要 選 用 手 柄 變 速 銑 削 頭 。 為 了 適 應 不 同 寬 度 零 件 的 需 要 ,銑 削 頭 還 要 在 床 身 上 前 后 移 動 。 中 批 生 產 的 粗 加 工 和 半 精 加 工 以 及 精 度 要 求 不 很 高 的 半 精 加 工 和 精 加 工 工 序 ,可 以 采 用 雙 軸 銑 削 頭 ,使 機 床 一 次 進 給 完 成 二 個 工 序 的 加 工 ;或 者 采 用 二 次 進 刀 的 方 法 ,也 就 是 采 用 單 軸 銑 削 頭 , 在 粗 加 工 之 后 ,主 軸 滑 套 前 調 ,使 刀 具 到 達 第 二 次 切 削 的 尺 寸 ,進 行 半 精 加 工 。 2 被 加 工 零 件 工 序 圖 被 加 工 零 件 工 序 圖 是 根 據 選 定 的 工 藝 方 案 , 表 示 在 一 臺 機 床 上 或 一 條 自 動 線 上 完 成 的 工 藝 內 容 、 加 工 部 位 的 尺 寸 及 精 度 、 工 件 定 位 基 準 、 夾 壓 部 位 、 被 加 工 零 件 的 材 料 、 硬 度 和 重 量 以 及 前 一 工 序 的 尺 寸 和 精 度 。 它 是 在 原 有 工 件 圖 的 基 礎 上 , 以 突 出 本 機 床 的 加 工 內 容 ,加 上 必 要 的 說 明 繪 制 的 ,是 機 床 設 計 的 依 據 ,也 是 機 床 調 整 及 精 度 檢 驗 的 重 要 技 術 文 件 。 3 加 工 示 意 圖 根 據 機 床 工 藝 方 案 及 工 序 圖 ,繪 制 加 工 示 意 圖 是 機 床 總 體 設 計 中 的 重 要 組 成 部 分 。 加 工 示 意 圖 主 要 包 括 以 下 內 容 。 311 加 工 余 量 。 粗 銑 平 面 余 量 ,主 要 取 決 于 鑄 造 質 量 和 鍛 造 質 量 。 一 般 情 況 下 由 于 刀 具 強 度 的 限 制 ,最 大 切 削 深 度 為 6～ 8mm。 粗 銑 平 面 的 最 小 切 削 深 度 , 也 要 大 于 鑄 件 或 鍛 件 表 皮 硬 化 層 或 者 砂 粒 層 ,否 則 會 使 刀 具 嚴 重 磨 損 ,甚 至 損 壞 。 精 加 工 余 量 ,是 根 據 工 序 加 工 精 度 要 求 以 及 前 一 加 工 精 度 來 決 定 的 。 但 是 一 般 情 況 下 最 小 切 ·95· 削 余 量 不 能 小 于 0. 2mm。 具 體 切 削 用 量 的 選 擇 參 考 《 組 合 機 床 設 計 》 手 冊 中 的 表 2 - 16。 312 機 床 工 作 進 給 量 。 機 床 工 作 進 給 速 度 是 由 被 加 工 零 件 的 年 產 量 來 決 定 的 。 年 產 量 以 及 每 日 幾 班 制 生 產 等 是 機 床 任 務 書 規(guī) 定 的 。 機 床 工 作 進 給 速 度 是 決 定 機 床 結 構 性 能 的 重 要 因 素 。 主 切 削 功 率 和 進 給 電 動 機 功 率 與 機 床 工 作 進 給 速 度 成 正 比 。 刀 盤 結 構 、 刀 片 材 質 等 也 與 機 床 工 作 進 給 速 度 有 關 。 例 如 粗 銑 平 面 , 當 機 床 工 作 進 給 速 度 在 1600mm /m in以 上 時 ,一 般 要 采 用 密 齒 刀 盤 ;由 于 受 到 刀 齒 強 度 及 每 個 刀 齒 進 刀 量 的 限 制 ,往 往 還 要 提 高 主 軸 轉 速 ,增 加 切 削 深 度 。 此 時 為 了 保 證 刀 具 有 足 夠 的 耐 用 度 ,必 須 選 用 適 用 于 高 速 切 削 的 刀 片 。 313 刀 盤 直 徑 及 刀 盤 與 工 件 加 工 面 的 相 對 位 置 。 一 般 情 況 下 ,推 薦 銑 刀 盤 直 徑 與 被 加 工 零 件 加 工 面 寬 度 的 關 系 如 下 : B = 0. 8D 式 中 : B— — — 被 加 工 零 件 加 工 面 寬 度 mm D— — — 銑 刀 盤 直 徑 mm 314 其 余 切 削 參 數(shù) 的 確 定 。 每 齒 進 給 量 Sz ,對 于 平 面 粗 銑 ,以 刀 齒 所 能 承 受 的 切 削 力 來 選 擇 :一 般 Sz ≤ 0. 3～ 0. 5mm /齒 。 對 于 精 加 工 ,應 該 是 越 小 越 好 ,但 是 一 般 大 于 0. 04～ 0. 06mm /齒 。 否 則 當 切 削 刃 磨 損 時 ,由 于 每 齒 進 給 量 過 小 ,會 產 生 擠 削 從 而 加 劇 切 削 刃 的 磨 損 。 機 床 工 作 進 給 速 度 S工 是 由 機 床 生 產 率 給 定 的 ,每 齒 進 給 量 Sz 根 據 粗 、 精 加 工 也 可 以 初 步 選 定 ,根 據 下 面 公 式 選 擇 并 記 算 刀 盤 齒 數(shù) Z、 刀 盤 每 轉 進 給 量 Sr ,主 軸 轉 速 n,以 及 切 削 速 度 V: Sr = Sz × Z mm /m in S工 = Sr × n mm /m in V = n × π D × 10 - 3 m /m in 硬 質 合 金 刀 片 一 般 ≤ 100 m /m in。 含 有 碳 化 鈦 等 新 牌 號 的 硬 質 合 金 刀 片 的 切 削 速 度 可 達 到 250m /m in。 金 屬 陶 瓷 刀 片 的 切 削 速 度 可 達 到 400～ 600 m /m in。 4 機 床 總 圖 是 在 機 床 主 切 削 功 率 、 進 給 功 率 計 算 的 基 礎 上 ,根 據 被 加 工 零 件 加 工 精 度 要 求 及 機 床 工 藝 方 案 要 求 的 機 床 結 構 型 式 ,選 擇 通 用 部 件 ,繪 制 機 床 總 圖 。 4. 1 主 切 削 功 率 計 算 。 主 切 削 功 率 是 機 床 設 計 的 基 礎 ,是 機 床 成 功 與 否 的 關 鍵 。 N = 0. 735a (V /25. 43 ) 3 /4 KW 式 中 : N— — — 切 削 功 率 馬 力 a— — — 根 據 刀 具 和 工 件 材 料 確 定 的 系 數(shù) ,見 表 1 V = S工 · t· B mm3 /m in S工 — — — 機 床 每 分 鐘 工 作 進 給 量 mm / m in t— — — 切 削 深 度 mm B— — — 切 削 表 面 寬 度 mm 表 1 刀 具 材 質 工 件 α材 質 HB硬 度 最 小 最 大 平 均 值 硬 質 合 金 合 金 鋼 200 1. 50 2. 50 2. 00 灰 鑄 鐵 190 0. 50 1. 00 0. 75 鋁 合 金 0. 50 1. 00 0. 75 平 面 精 銑 機 床 一 般 不 按 切 削 功 率 選 擇 動 力 部 件 ,主 要 是 以 提 高 切 削 平 穩(wěn) 性 ,保 證 加 工 精 度 為 重 點 。 平 面 粗 銑 機 床 切 削 功 率 計 算 中 α 值 的 選 擇 一 般 以 最 大 值 為 準 。 實 驗 證 明 ,切 削 刃 磨 損 到 接 近 不 能 再 繼 續(xù) 切 削 時 的 切 削 功 率 比 切 削 刃 剛 剛 刃 磨 時 的 切 削 功 率 幾 乎 增 加 1倍 。 4. 2 進 給 功 率 計 算 。 對 于 液 壓 動 力 頭 就 是 進 給 油 泵 所 消 耗 的 功 率 一 般 為 0. 8 - 2千 瓦 。 4. 3 動 力 部 件 的 選 擇 。 41311 銑 削 頭 的 選 擇 。 根 據 計 算 的 主 切 削 功 率 以 及 刀 盤 直 徑 選 擇 銑 削 頭 規(guī) 格 。 一 般 情 況 下 銑 削 頭 寬 度 比 刀 盤 直 徑 大 一 個 規(guī) 格 ,這 樣 可 以 保 持 平 面 銑 削 的 平 穩(wěn) 性 。 但 是 必 須 使 所 選 擇 的 銑 削 頭 的 功 率 大 于 計 算 的 切 削 功 率 。 必 須 注 意 被 加 工 零 件 的 特 點 ,如 果 鑄 造 或 者 鍛 造 質 量 較 差 ,選 擇 銑 削 頭 的 功 率 時 要 有 足 夠 的 功 率 儲 備 。 41312 銑 削 工 作 臺 的 選 擇 。 以 被 加 工 零 件 的 寬 度 來 選 擇 工 作 臺 的 寬 度 , 也 就 是 被 加 工 零 件 的 加 工 面 最 好 與 工 作 臺 導 軌 寬 度 相 當 ,可 以 保 證 較 好 的 銑 削 平 穩(wěn) 性 。 (下 轉 72頁 ) ·06· 第 2期 雞 西 大 學 學 報 2006年 同 時 也 確 保 了 機 組 安 全 穩(wěn) 定 運 行 ,杜 絕 了 因 漏 油 而 停 機 的 現(xiàn) 象 。 通 過 “ 運 行 分 析 日 志 ” 記 載 可 統(tǒng) 計 出 : 1#汽 輪 機 大 修 前 ,日 耗 油 (油 箱 油 位 50116mm ,大 修 后 日 耗 油 26mm。 油 箱 每 45mm為 180kg,汽 輪 機 油 則 月 可 節(jié) 約 9616kg。 年 可 節(jié) 約 1160kg,每 噸 汽 輪 機 油 7000元 ,則 由 于 節(jié) 省 汽 輪 機 油 年 可 節(jié) 資 8120 元 。 同 時 由 于 油 中 水 分 雜 質 減 少 ,機 組 濾 油 時 間 減 少 ,每 年 油 水 分 濾 機 甩 水 消 耗 電 能 1440kw. h, 改 造 后 可 節(jié) 電 1000kw. h,每 度 電 013265元 計 算 , 可 節(jié) 約 資 金 32615元 。 由 于 軸 承 油 檔 漏 泄 情 況 杜 絕 了 ,則 減 少 了 停 機 次 數(shù) ,處 理 油 檔 漏 油 停 機 一 次 ,因 為 汽 輪 機 暖 管 ,蒸 汽 管 道 暖 管 ,各 種 輔 機 起 動 運 行 消 耗 電 能 和 浪 費 新 蒸 汽 ,花 費 資 金 大 約 在 6000元 左 右 ,據 03 年 統(tǒng) 計 ,處 理 軸 承 油 檔 漏 油 停 機 4次 ,費 用 24000 元 。 由 以 上 分 析 ,軸 承 油 檔 改 造 后 可 節(jié) 約 資 金 3244615元 /年 。 軸 承 油 擋 改 造 投 資 13萬 元 ,則 4 年 可 收 回 成 本 。 1#汽 輪 機 組 高 低 壓 軸 封 ,軸 承 油 檔 改 造 共 投 資 4115萬 元 ,綜 合 起 來 ,不 到 九 個 月 便 可 收 回 成 本 。 Transformation of Axis Seal and O il Files of N 25 - 35 - 1 Gas Turbine L iu Zhenp ing Abstract: Profiting from the advanced design theory and the structure analysis this article elaborated the transformation feasibility and the econom ic efficiency. Key W ords: gas turbine; leak gas; leak oil; renewal and transformation C la ss Num ber: TM62113 D ocum en tM ark:A (上 接 60頁 ) 銑 削 工 作 臺 的 臺 面 長 度 是 由 被 加 工 零 件 長 度 與 夾 具 來 決 定 的 。 銑 削 工 作 臺 的 行 程 取 決 于 被 加 工 表 面 的 長 度 和 刀 盤 直 徑 以 及 刀 具 切 入 和 切 出 工 件 距 離 的 需 要 ,工 作 進 給 行 程 等 于 加 工 表 面 長 度 、 刀 盤 直 徑 與 切 入 和 切 出 長 度 之 和 : C =L + b1 +D + b2 切 入 長 度 b1與 切 出 長 度 b2取 決 于 裝 卸 被 加 工 零 件 的 方 便 性 。 可 以 根 據 工 作 臺 寬 度 、 臺 面 長 度 及 工 作 進 給 長 度 選 擇 銑 削 工 作 臺 。 4. 4 銑 刀 盤 的 選 用 及 設 計 。 銑 刀 盤 的 選 用 及 設 計 是 機 床 能 否 完 成 加 工 工 藝 要 求 的 關 鍵 。 41411 根 據 被 加 工 零 件 選 擇 刀 盤 直 徑 。 按 B = 0. 8D 計 算 并 選 標 準 值 。 41412 根 據 切 削 速 度 、 生 產 批 量 及 刀 具 耐 用 度 選 擇 刀 片 材 質 。 41413 刀 盤 齒 數(shù) 可 根 據 機 床 工 作 進 給 速 度 、 加 工 精 度 等 因 素 選 擇 ,采 用 疏 齒 、 一 般 齒 或 者 密 齒 刀 盤 。 41414 高 效 精 密 加 工 往 往 選 用 帶 寬 刃 修 光 齒 的 刀 盤 。 但 是 要 注 意 ,寬 刃 切 削 時 隨 著 切 削 刃 的 逐 漸 磨 損 ,切 削 的 軸 向 抗 力 也 增 加 。 因 此 必 須 增 加 刀 片 夾 緊 剛 性 ,或 者 采 用 切 削 性 能 好 、 耐 磨 性 高 的 刀 片 。 應 注 意 到 在 機 床 系 統(tǒng) 剛 性 中 刀 具 的 剛 性 幾 乎 是 最 弱 的 一 個 環(huán) 節(jié) 。 4. 5 夾 具 設 計 。 被 加 工 零 件 的 剛 性 ,往 往 也 是 比 較 薄 弱 的 環(huán) 節(jié) ,特 別 是 一 些 薄 殼 形 零 件 ,很 難 適 應 大 走 刀 強 力 銑 削 的 要 求 。 隨 著 工 業(yè) 的 發(fā) 展 ,被 加 工 零 件 的 生 產 率 和 加 工 精 度 也 在 相 應 提 高 ,因 此 夾 具 的 設 計 也 就 越 顯 重 要 ,因 為 夾 壓 變 形 以 及 銑 削 力 引 起 的 變 形 直 接 影 響 加 工 精 度 。 對 此 ,往 往 需 要 對 工 件 容 易 變 形 的 部 位 采 取 在 夾 具 上 增 加 輔 助 支 承 等 措 施 。 The Design of SpecialM illing Compounding Tool Q iu Yueyong Abstract: The article introduced the whole p rocess and some p roceeding about special m illing compoun2 ding tool. Key W ords: technical scheme of machine tool; working p rocedure of machined parts; machining sketch chart; general figure of machine tool C la ss Num ber: TG54 D ocum en tM ark:A ·27· 第 2期 雞 西 大 學 學 報 2006年