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磁悬浮轨排异形工件加工方法

时间:2023-12-01 来源: 浏览:

磁悬浮轨排异形工件加工方法

原创 郭江海,等 金属加工
金属加工

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编者按


以磁悬浮轨排异形工件为例,介绍一种异形非对称截面型材的加工方法及装夹方式,通过工艺创新,采用集中工序、分工位加工的方法,在一次装夹中实现异形工件的多面同时加工,不仅保证了工件表面和孔群的加工精度,而且大幅提高了生产效率与加工质量。


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序言

高速磁悬浮车辆具有零污染,无需燃油,无有害气体排放,噪声小,乘坐舒适,爬坡能力强,以及加速、减速快等优点。磁悬浮轨排是承载磁悬浮车辆运行的线路装备,车辆通过悬浮在轨排上面实现平稳运行。传统的磁悬浮轨排生产需要人工装夹定位,采用单工位加工作业,生产耗时长,设备和人工占用多,不仅生产效率低,而且操作人员劳动强度很高,加工方法亟待改善。磁悬浮轨排的主要部件是异形工件,其属于异形非对称截面型材,国内无成形产品,不仅型号各异,而且工件表面和孔群加工精度要求很高。一根异形工件长度13m,采用传统方法至少需要9h才能完成加工。工艺创新后,单根异形工件加工时间大约只有30min,不仅效率大幅提高,而且制造精度更高。
0 2
异形工件加工内容及要求
异形工件形状复杂,其需加工面及其序号如图1所示,孔加工截面如图2所示。面1~面11总共11个面,均需要加工,加工量为3~5mm,要求表面粗糙度值 Ra =6.3μm。工件长度最长为13m,工件数量达13000件,不仅加工面多,而且批量大。如果逐个面加工,不仅加工效率低,而且由于存在多次装夹,因此加工精度很难保证。

图1  异形工件需加工面及其序号

图2 异形工件孔加工截面

03
加工方法
由于此工件外形比较特殊,需加工面多,且加工精度及几何公差要求很高,为此采用加工工序集中、一次装夹多面同时加工的方法,分工位进行加工。
3.1 工位一
工位一如图3所示,工件一次装夹,同时加工面1、面11、面10和面9。加工时采用强力电磁吸盘,以面4为定位基准面,面8为辅助支撑面,在面3、面5之间采用液压缸与球面顶紧杆组合工装进行工件的装夹,工装一端装有液压缸,另一端装有球面顶紧杆,活塞杆在液压油的作用下顶紧面3,工件向面3方向移动,直至面5紧靠球面顶紧杆。面1与面9利用装在机床立柱上的两个侧铣削动力头加工,面10、面11利用安装于机床前后横梁上的铣削动力头进行加工。面1、面11、面10和面9的加工如图4所示。

图3 工位一

图4 面1、面11、面10和面9的加工

1、6—侧铣削动力头 2—横梁 3—主轴一 4—主轴二 5—传动丝杠 7—立柱 8—排屑器 9—定位与装夹工装 10—工件 11—工作台 12—床身

3.1 工位二

工位二如图5所示,工件一次装夹,同时加工面2~面8,共7个面。加工时采用强力电磁吸盘,以面11为定位基准面,面10为辅助支撑面,面1、面9之间采用液压缸与定位块组合工装进行工件的装夹,面2、面4、面6和面8利用装在工作台侧面的3个铣削动力头加工,面3、面5和面7利用装在前端位置、两端带支撑横跨工作台的组合刀具与铣削动力头进行加工。面2~面8的加工如图6所示。

图5 工位二

图6 面2~面8的加工

1一工作台 2—组合刀具支撑装置 3—工作台驱动装置 4—驱动轴 5—床身

6—面2、面4、面6和面8加工装置 7—面3、面5和面7加工装置

3.3 工位三

工件利用装夹工装一次装夹于机床工作台上,采用刀库及换刀机械手进行不同直径孔的加工,加工时装夹原理与工位二类似。

0 4
结束语
本文以磁悬浮轨排异形工件为例进行工艺改进,改进后的加工及装夹方法不仅能满足大批量生 产要求,而且能大幅提高生产效率与加工质量。其中的创新点和经验总结如下。

1)异形工件所有表面和通长全部需要切削加工,为此采用工序集中、分工位及多面同时加工的方法。

2) 工序集中后所要加工的表面不能作为加工时的装夹定位面,避免干涉。

3) 异形工件多面加工时,采用底面电磁夹紧、侧面定位及两侧辅助支撑的装夹方式。利用强力电磁吸盘、液压缸及定位块组合工装实现快速定位与 装夹。

考文 献:

[1] 张博林,李毅,姜忠林,等. 一种难加工材料深孔薄壁零件加工方法[J]. 航空精密制造技术,2022( 2 ):44-47.

[2]《机床设计手册》编写组.机床设计手册( 第二册:零件设计 )[M]. 北京:机械工业出版社,1980.

[3]《机床设计手册》编写组.机床设计手册( 第三册:部件、机构及总体设计 )[M]. 北京:机械工业出版社,1986.

本文发表于《金属加工(冷加工)》2023年第11期35~37页,作者: 中铁宝桥集 团有限公司 郭江海,胡小斌,冯来义,蔡永强 ,王琛,杨涛 ,原标题:《 悬浮轨排异形工件加工方法 》。

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