機(jī)體頂面螺紋孔多工位全自動(dòng)加工設(shè)備的研制
2020-5-18 來源： 一拖( 洛陽) 開創(chuàng)裝備科技有限公司 作者：周瑞婷
摘要: 介紹了用于完成發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體頂面螺栓孔螺紋加工的多工位全自動(dòng)機(jī)床的設(shè)計(jì)思路。以簡約、高效、低成本為主要設(shè)計(jì)原則，通過合理設(shè)計(jì)機(jī)床整體布局和功能部件，研制出了完全符合工藝要求，滿足用戶需求的機(jī)床。
關(guān)鍵詞: 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體; 螺栓孔; 螺紋加工; 多工位全自動(dòng); 整體式移位滑臺(tái)
柴油機(jī)機(jī)體頂面螺栓孔的攻絲工序?yàn)槠浼庸さ牡湫凸ば颍捎诳椎臄?shù)量太多，且孔的分布的規(guī)律性極強(qiáng)，一般情況下不會(huì)因?yàn)槠贩N更新而改變此類孔的坐標(biāo)及大小，所以非常適合采用專機(jī)加工所有的頂面螺栓孔。
對(duì)于大型柴油機(jī)機(jī)體，其頂面螺栓孔的直徑較大，所以需要采用較粗的主軸加工，而由于其數(shù)量多，且孔距較近，所以很難利用一臺(tái)專機(jī)的一個(gè)主軸箱，完成所有的頂面螺栓孔的加工。如圖 1所示為八缸機(jī)體頂面螺栓孔，圖 2 為六缸頂面螺栓孔，圖 3 為機(jī)體頂面螺栓孔局部剖視圖。一般采用多臺(tái)機(jī)床，每臺(tái)機(jī)床加工其中一部分孔的方式完成加工，但是由于大部分用戶投資的資金有限，很難投資多臺(tái)機(jī)床進(jìn)行此工序的加工，所以我們有必要研發(fā)一臺(tái)專用機(jī)床來完成所有頂面螺栓孔的加工，以提高我公司此類產(chǎn)品的市場競爭力。
此臺(tái)機(jī)床就是我們?yōu)榭蛻粞邪l(fā)制造的一臺(tái)立式單面四工位攻絲專用機(jī)床。此項(xiàng)目能在一臺(tái)機(jī)床上分工位完成八缸機(jī)體( 見圖 1) 缸孔周圍( 共48 個(gè)孔) ，六缸機(jī)體( 見圖 2 ) 缸孔周圍( 共 38 個(gè)孔) 的頂面螺栓孔的加工。
圖 1 八缸機(jī)體頂面視圖
圖 2 六缸機(jī)體頂面視圖
1 、機(jī)床概述
1． 1 機(jī)床主要部件及布置形式
如圖 4 所示，機(jī)床采用立式單面四工位布置形式，機(jī)床的基礎(chǔ)部件為一個(gè)整體式移位滑臺(tái)，移位滑臺(tái)上安裝有一套夾具，移位滑臺(tái)后部連接著一個(gè)立柱底座，立柱底座上面安裝有一個(gè)立柱，立柱上安裝有一個(gè) HY63 液壓滑臺(tái)，液壓滑臺(tái)上面安裝有一個(gè) TD63 動(dòng)力箱，動(dòng)力箱上安裝有一個(gè)主軸箱，主軸箱前部的主軸上安裝有刀輔具。在中間底座沿上下料方向的兩端，分別安裝有上料裝置和下料裝置，用以實(shí)現(xiàn)工件的四工位的移位動(dòng)作，以及工件的自動(dòng)上下料動(dòng)作。
圖 3 機(jī)體頂面螺孔剖視圖
圖 4 機(jī)床主視圖與側(cè)視圖
機(jī)床采用干式加工，配有自動(dòng)潤滑絲錐的煤油冷卻裝置。
1． 2 機(jī)床動(dòng)作循環(huán)
人工吊裝工件到上料輥道上，擺桿輸送裝置將工件輸送到夾具內(nèi)，利用兩個(gè)缸孔插銷，同時(shí)夾緊，立式滑臺(tái)向下進(jìn)行第一工位加工循環(huán); 完成后，移位滑臺(tái)帶動(dòng)工件移位到第二工位，立式滑臺(tái)向下進(jìn)行第二工位加工循環(huán); 完成后，拔銷，夾緊放松，擺桿輸送裝置將工件輸送到第三工位，利用兩個(gè)缸孔插銷，同時(shí)夾緊，立式滑臺(tái)向下進(jìn)行第三工位加工循環(huán); 完成后，移位滑臺(tái)帶動(dòng)工件移位到第四工位，立式滑臺(tái)向下進(jìn)行第四工位加工循環(huán);全部加工完成后，擺桿輸送裝置將工件輸送到機(jī)床外下料輥道上。這是八缸的加工循環(huán)，六缸只需兩個(gè)工位就可完成全部螺紋孔的加工。從機(jī)床上料到加工完成、下料，全部為自動(dòng)完成循環(huán)。
2、 機(jī)床主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
2． 1 多工位加工
利用缸體孔的分布規(guī)律，采用多工位加工，完成全部螺栓孔螺紋的加工。
通過分析工件上孔的排布情況，我們發(fā)現(xiàn)可以利用缸體上孔的分布規(guī)律，見圖 1，一號(hào)缸孔周圍的 1、17、24、8、9、13 六個(gè)孔，如果向右平移一個(gè)缸孔距 170 mm，則與二號(hào)缸孔周圍的 2、18、23、7、10、14 六個(gè)孔完全重合，后面所有缸孔周圍的孔都符合此規(guī)律。
于是我們?cè)O(shè)想，如果采用一個(gè)主軸箱將每個(gè)缸孔周圍的 1，13，9，8 一組四個(gè)孔的坐標(biāo)處設(shè)置四根主軸，將此作為一個(gè)單元，當(dāng)這個(gè)單元的 1、8號(hào)刀具移動(dòng)到 17、24 位置時(shí)，13、9 號(hào)位置處的刀具剛好可以藏入一號(hào)缸孔中。若干個(gè)這種單元的主軸排成一個(gè)主軸箱，這樣再通過工件移位一定的步距，就可以實(shí)現(xiàn)將所有孔在一臺(tái)機(jī)床的一個(gè)主軸箱上全部加工。
圖 5 六缸各工位加工圖
圖 6 機(jī)床刀具排布圖
圖 7 加工八缸時(shí)刀具排布圖
六缸各工位加工圖如圖 5 所示。機(jī)床刀具排布圖見圖 6，加工八缸體時(shí)刀具排布圖見圖 7。八缸各工位加工如圖 8 所示。
圖 8 八缸各工位加工圖
2． 2 四工位加工方式
采用液壓移位滑臺(tái)與擺桿輸送相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)八缸機(jī)體的四工位加工。通過綜合考慮工件長度、擺臂厚度及維修調(diào)整的方便性等各種因素，最終確定了工件的輸送步距為 2300 mm。而八缸機(jī)體從上料位至一工位，只需要走步距的一部分1620 mm，通過在擺桿輸送上增加擋料油缸的方式來實(shí)現(xiàn); 通過液壓移位滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)工件從一工位到二工位移動(dòng)，在二工位加工完成后，工件又通過移位滑臺(tái)從二工位回到一工位。然后，擺桿輸送帶工件走完剩下的步距，把工件從一工位送到三工位; 再次通過液壓移位滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)工件從三工位到四工位的移動(dòng)和加工完成后回歸到三工位。最后，擺桿輸送帶工件走整個(gè)步距，將工件從三工位輸送到下料位，完成八缸機(jī)體的自動(dòng)上下料，如圖9 所示。
圖 9 工位分布示意圖
2． 3 攻絲
由于所加工孔在前序加工成的底孔為一個(gè)臺(tái)階孔，如圖 10 所示，沉孔和螺紋孔直徑差別很小，單邊僅差 0． 35 mm，而螺紋孔的精度要求較高，螺紋要達(dá)到一級(jí)精度，而且，螺紋孔的位置度及與頂面的垂直度都要求較高。攻絲機(jī)構(gòu)為浮動(dòng)攻絲，絲錐旋轉(zhuǎn)進(jìn)給時(shí)擺動(dòng)較大，難免會(huì)和沉孔產(chǎn)生干涉，不僅影響工件的品質(zhì)，還會(huì)使絲錐磨損，影響螺紋孔的加工精度。我們采取增加導(dǎo)向襯套粗導(dǎo)向攻絲心桿外圓的方式，限制絲錐擺動(dòng)的程度。如圖 11 所示。
圖 10 M20 × 1． 5 螺紋底孔
圖 11 攻絲時(shí)導(dǎo)向情況
2． 4 潤滑
此臺(tái)機(jī)床用戶要求對(duì)絲錐進(jìn)行潤滑，但是又不能采用濕式加工，且不能有大量的潤滑煤油流入機(jī)床內(nèi)。針對(duì)此種情況，結(jié)合機(jī)床分工位加工的情況，我們對(duì)煤油潤滑控制部分進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，如圖 12 所示，采用八個(gè)電磁閥分別控制一部分孔的方案，當(dāng)加工不同工位時(shí)，打開需要的幾個(gè)電磁閥，采用組合的方式，保證所有工位加工時(shí)，只有需要加工的孔處進(jìn)行潤滑，這樣最大程度避免了煤油的浪費(fèi)，也符合綠色環(huán)保的理念。
圖 12 絲錐潤滑的管路分布
3 、結(jié)論
此項(xiàng)目已于 2015 年 6 月順利通過終驗(yàn)收。使用情況良好，獲得用戶好評(píng)。此項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)我公司承接此類柴油機(jī)機(jī)體頂面攻絲，有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義，通過此項(xiàng)目，我們針對(duì)此類絲孔較密集的工件，多了一種在單臺(tái)機(jī)床加工所有絲孔的工藝手段，且此方式成本較原有方式大大降低了成本，為我們以后承接此類項(xiàng)目打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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