01

前言

平板硫化機(jī)是一種橡膠機(jī)械制造設(shè)備，用于生產(chǎn)鋼帶和尼龍帶兩種橡膠輸送帶產(chǎn)品。橫梁是平板硫化機(jī)主機(jī)的關(guān)鍵部件，屬于大型焊接結(jié)構(gòu)，分為上梁和下梁。如圖1所示，平板硫化機(jī)下橫梁規(guī)格為16000mm(長(zhǎng))×2200mm(寬)×900mm(高)，材質(zhì)為Q235B，設(shè)計(jì)凈重約72t，加工焊接毛坯質(zhì)量約78t。

02

下橫梁加工中存在的問(wèn)題

2.1空刀時(shí)間較長(zhǎng)。

由于焊接變形的存在，下橫梁在銑上下大平面時(shí)，刀具會(huì)有較長(zhǎng)時(shí)間的空轉(zhuǎn)。如果是一般尺寸較小的焊接結(jié)構(gòu)，由于焊接變形比較小，在后續(xù)的加工中，工具空轉(zhuǎn)的時(shí)間不會(huì)很長(zhǎng)，但是對(duì)于平板硫化機(jī)下橫梁這樣的大型焊接結(jié)構(gòu)，時(shí)間浪費(fèi)是顯而易見(jiàn)的。硫化機(jī)下橫梁長(zhǎng)寬比為7.27，屬于易變形的箱型焊接結(jié)構(gòu)。裝配一個(gè)下橫梁，長(zhǎng)度方向的變形一般控制在5 ~ 8mm，變形的最高點(diǎn)或最低點(diǎn)一般靠近長(zhǎng)度方向的中間位置，橫梁的變形一般呈弓形，向上或向下彎曲，并伴有一定程度的長(zhǎng)度方向的畸變。下橫梁的焊接變形如圖2所示。

2.2流程不能集中化

以往由于數(shù)控加工設(shè)備數(shù)量的限制，以及CAM編程軟件等配套設(shè)施的不完善，使得梁的加工過(guò)程無(wú)法最大程度的集中化。目前，公司已陸續(xù)購(gòu)置了6臺(tái)大型數(shù)控加工設(shè)備，釋放了原龍門(mén)移動(dòng)式數(shù)控鏜銑床(GNC40220mr3)加工橫梁的產(chǎn)能，按照新工藝重新安排了原工藝內(nèi)容，提高了加工效率。

2.3單個(gè)鉆具

目前加工下橫梁大平面的刀具有φ125mm和R6mm面銑刀，刀具尺寸過(guò)小，影響加工效率。工序集中后，鉆孔和攻絲會(huì)相對(duì)集中，需要采購(gòu)鉆具。

03

相應(yīng)的改進(jìn)措施

3.1針對(duì)下橫梁變形導(dǎo)致的刀具空進(jìn)問(wèn)題。

以前粗加工橫梁上下大平面的進(jìn)給路線(xiàn):放置并找到合適的工件后，用百分表沿長(zhǎng)度方向測(cè)量變量，找到最高點(diǎn)，以此為參考點(diǎn)，向下逐層加工。大平面加工的設(shè)計(jì)余量在7 mm左右，如果算上橫梁的變形，整個(gè)橫梁會(huì)有12 ~ 15 mm的切除量，在整個(gè)過(guò)程中，尤其是最初的分層加工過(guò)程中，會(huì)有大量的刀具空轉(zhuǎn)。原始的處理路線(xiàn)如圖3所示。

改進(jìn)后的橫梁沿長(zhǎng)度方向以1.6m為單位分為10個(gè)加工區(qū)域(見(jiàn)圖4)，每個(gè)區(qū)域獨(dú)立進(jìn)行粗加工。每個(gè)區(qū)域的加工余量值是根據(jù)之前百分表測(cè)得的梁平面變形來(lái)確定的，刀軌方向也修改為沿寬度方向進(jìn)退。加工區(qū)域的分段加工如圖5所示。

這樣做的目的是將一個(gè)焊接變形比較大的整體加工面分割成幾個(gè)變形比較小的加工面，從而減少空切的時(shí)間，提高橫梁的加工效率。一個(gè)加工表面應(yīng)劃分成多少個(gè)部分取決于所用刀具的數(shù)量和梁的實(shí)際變形。對(duì)于體積較大、焊接變形較大的結(jié)構(gòu)件，各部分的變形是不同的，甚至差別相當(dāng)大。完全參照電腦中的三維模型進(jìn)行加工是不可能的，也是不安全的，必須結(jié)合實(shí)際。這類(lèi)零件的數(shù)控加工一般有兩種操作方式:①現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備。在現(xiàn)場(chǎng)，技術(shù)人員根據(jù)零件的實(shí)際變形情況編寫(xiě)程序，只需要對(duì)每個(gè)單獨(dú)區(qū)分的加工面修改毛坯余量作為參數(shù)。②循環(huán)修改型。使用圓形程序進(jìn)行加工，機(jī)床操作者根據(jù)每個(gè)單獨(dú)劃分的加工面的實(shí)際情況實(shí)時(shí)調(diào)整毛坯余量參數(shù)。這兩種方法都是基于零件變形數(shù)據(jù)的檢測(cè)。

3.2針對(duì)下橫梁的加工工藝安排問(wèn)題

當(dāng)原有機(jī)床能滿(mǎn)足要求時(shí)，加工過(guò)程是分散的。優(yōu)化后的工藝流程要求所有加工工序在一臺(tái)設(shè)備上完成，大大節(jié)省了工藝流程的時(shí)間。優(yōu)化前后的工藝區(qū)別在于，將原來(lái)安排在其他鉆床上的孔加工步驟全部集中在GNC40220mr3上，大大縮短了工藝流程，提高了效率。到底是工序集中能提高一個(gè)零件的效率，還是工序分解能提高效率，不能一概而論。如果屬于傳統(tǒng)制造業(yè)，加工的零件復(fù)雜，工序盡量集中，可以最大限度地縮短工藝流程，減少中間工序，充分發(fā)揮其綜合特性；如果屬于流水線(xiàn)制造行業(yè)，工序分散可以充分發(fā)揮其專(zhuān)業(yè)化、精細(xì)化的工藝特點(diǎn)，效率可能更高。

3.3針對(duì)刀具問(wèn)題

在刀具方面，更換了規(guī)格較大的粗加工面銑刀，并根據(jù)新工藝的要求增加了一部分鉆頭刀具。下橫梁數(shù)控加工刀具清單見(jiàn)表1。

原來(lái)粗加工用的是FMR-125RD12-Z6面銑刀，刀紋型號(hào)是RDKW1204MO?，F(xiàn)在換成了MFB245R14C60SN12面銑刀，刀紋型號(hào)為SNMU1206ANSN-GH。兩種刀具相關(guān)參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表2。從表2可以看出，新刀具的性能優(yōu)于舊刀具，效率更高。

鉆具都是新增加的工具。加工下橫梁需要鉆M30、M24、M20、M12四種螺紋孔，都屬于淺孔鉆。前三種螺紋孔用相應(yīng)規(guī)格的U型鉆加工。M12螺紋孔由于尺寸原因，仍然用普通麻花鉆加工。與普通麻花鉆相比，U鉆轉(zhuǎn)速更快，效率更高，冷卻效率更高，刀桿剛性更好，孔的加工精度更有保證。此外，由于刀?？梢愿鼡Q，所以其互換性和適應(yīng)性對(duì)于加工不同材質(zhì)的零件是最好的。

螺紋刀具有兩種，一種是螺紋銑刀，一種是機(jī)用絲錐。M20以下螺紋采用絲錐加工，M20以上螺紋采用螺紋銑削加工。帶合金涂層的絲錐比普通機(jī)用絲錐更適合攻螺紋的速度更高，且不易折斷。單刃螺紋銑刀的效率不如梳齒螺紋銑刀，但用途更廣，可以節(jié)省大量成本。

04

流程優(yōu)化效果

根據(jù)選定的優(yōu)化方向，重新調(diào)整下橫梁的加工方案，按照新工藝編制數(shù)控加工程序，并在實(shí)際加工過(guò)程中進(jìn)行效果檢驗(yàn)。

工藝改進(jìn)后，下橫梁數(shù)控加工共有55道工序，純加工時(shí)間為56.6h，期間下橫梁翻轉(zhuǎn)兩次，加上其他輔助時(shí)間，總加工時(shí)間為75.4h，舊工藝耗時(shí)93小時(shí)，加工效率提高了18.92%。

05

結(jié)束語(yǔ)

大型焊接結(jié)構(gòu)件集中加工的嘗試取得了良好的工藝優(yōu)化效果，為類(lèi)似零件的數(shù)控加工提供了經(jīng)驗(yàn)。這種新方法不僅提高了數(shù)控加工的效率，也為機(jī)床數(shù)控刀具的選擇和配置提供了參考。