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大型磨機銅瓦的加工方法
黨繼鋒1,2 王斌1,2 高偉1,2 劉艷麗3 張向峰4
(1.洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司,河南洛陽 471039;2.礦山重型裝備國家重點實驗室,河南 洛陽 471039;3.中信重工機械股份有限公司,河南洛陽 471039;4.鄭州煤電股份有限公司超化高嶺煤礦,河南新密 452300)
隨著世界采礦業的迅速發展,為了提高生產效率,磨機規格不斷增大,主軸承銅瓦結構也由最初的兩半圓組成360°整圓接觸結構發展為單個180°下半圓接觸結構,再到目前的120°接觸結構。
銅瓦作為磨機關鍵零件之一,其內孔粗糙度與尺寸精度要求嚴格。如果不能保證技術要求,將會導致中空軸與銅瓦嚴重磨損,間隙增大,外界雜質硬顆粒礦物易嵌入軸承表面,將中空軸軸頸和銅瓦表面磨損;長時間運行后,軸承將會出現刮傷、咬合、疲勞剝落及腐蝕等現象,導致銅瓦過早失效,磨機不能正常工作。
1 銅瓦概況
大型磨機銅瓦采用單120°結構,受結構與材質的影響,在實際制造過程中,軸承銅瓦很難滿足圖紙要求。通過長期的實踐摸索,筆者從軸承銅瓦結構與材質入手,針對其易變形、難裝卡、材質軟等特點進行綜合分析,探索出一種具有針對性、實施性強的工藝方案,以滿足實際加工中銅瓦精度與粗糙度的要求。
銅瓦外形尺寸如圖1所示,內孔尺寸公差等級為6級,內孔粗糙度為Ra0.8。
圖1 銅瓦外形尺寸
2 加工難點
(1)裝卡難回轉類零件的加工應優先考慮立車。由于銅瓦為120°結構,其無法用卡爪卡緊或用壓板壓緊,裝卡難度大。
(2)內孔粗糙度及尺寸精度度難保證零件內孔粗糙度要求為Ra0.8。根據銅材質特性,車削一般可保證粗糙度為Ra1.6~Ra3.2,磨削則會出現砂輪砂粒嵌入工件表面的現象,因而粗糙度Ra0.8難以保證。同時工件為薄壁大零件,剛性差,加工中極易變形,內孔精度難保證。
3 實施方案
3.1傳統方案
采用整體離心鑄造、整體加工至圖紙要求后,利用線切割切開。考慮切開后銅瓦兩端張口變形,可通過裝配后,依靠中空軸重力將軸瓦壓回原尺寸。此方案操作簡單,可提高零件剛度,解決難裝卡、易變形問題,易保證加工精度。內孔采用豪克能光整儀進行光整加工,光潔度可保證Ra0.4以上。
實際操作時采用整圓加工方案,切開前,內孔精度及光潔度完全滿足設計要求。切開后測量弦長,變形量為3.52mm。裝配完畢后,經裝配人員檢查,中空軸與軸瓦貼合120°兩端仍存在1mm錯邊量,而圖紙要求裝配縫隙不能大于0.5mm。可見,傳統方案的加工方式仍存在不足。
3.2新方案
采用整圓鑄造,切開成三半,再組成整圓加工。
(1)采用整圓離心鑄造,整圓粗加工后,由線切割切開成120°三等分,由鏜床精修銑120°結合面,在結合面上數控機床利用坐標控制精度,鉆制工藝銷孔,再利用6個長短合適的定位銷定位,將3件銅瓦組成整圓,并制作卡箍卡緊外圓連接固定裝卡,再進行加工。如圖2所示。
(2)優化加工工序以控制工件變形。車削期間,半精加工與精加工分開,并在半精加工后安排自然時效72h以上,使零件最大程度釋放切削應力,并在精車內孔前,要求松卡爪,充分釋放應力,最大程度地減小工件變形。重新找正裝卡后再精車成內孔。精加工時,不允許壓緊工件,零壓緊力進行車削;控制卡爪卡緊力不能過大,使卡爪僅起定心作用;嚴格控制內孔留量、背吃刀量和切削力,確保僅借助工件自重固定工件進行車削的可能性。
(3)降低切削發熱以控制工件變形。為有效地控制精加工過程中切削熱造成的加工誤差,須采用噴霧冷卻裝置將冷卻液霧化后噴射在切削區,對切削區進行冷卻。
(4)控制內孔粗糙度。采取機加工的方法,內孔留量0.3mm時,采用高速鋼、大前角、寬刀具;選擇低速、小吃刀量切削,提高光潔度。加工完畢經檢測,粗糙度為Ra0.6以上,滿足圖紙要求。
圖2 用定位銷將銅瓦組成整圓
4 結語
新方案采用整圓鑄造、切開成分體,再對成整圓整體加工以控制零件變形,可解決裝卡難題;優化切削參數,以車帶磨滿足內孔粗糙度度要求。經檢驗,利用新方案加工的工件完全滿足圖紙要求。該方法操作簡單,實用性強,已成功地應用于各類大型磨機銅瓦的加工。
引文格式:
[1]黨繼鋒,王斌,高偉,劉艷麗,張向峰.大型磨機銅瓦的加工方法.[J].礦山機械,2016,44(8):86-87.
來源:《礦山機械》2016年第8期
2019-12-13

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