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第 6卷 第 2期2006年 4月鸡 西 大 学 学 报JOURNAL OF J IX IUN IVERSITYVol. 6 No. 2Ap r. 2006作 者 简 介 :邱 跃 勇 ,助 理 工 程 师 ,鸡 西 矿 业 集 团 安 装 工 程 公 司 ,黑 龙 江 鸡 西 。 邮 政 编 码 : 158100文 章 编 号 : 1672 - 6758 (2006) 02 - 0059 - 2专 用 铣 削 组 合 机 床 的 设 计邱 跃 勇摘 要 :介 绍 了 专 用 铣 削 组 合 机 床 设 计 的 全 过 程 及 一 些 注 意 事 项 。关 键 词 :机 床 工 艺 方 案 ;被 加 工 零 件 工 序 图 ;加 工 示 意 图 ;机 床 总 图中 图 分 类 号 : TG54 文 献 标 识 码 : A铣 削 组 合 机 床 是 具 有 多 种 配 置 型 式 的 通 用化 、 系 列 化 机 床 ,是 根 据 被 加 工 零 件 的 要 求 合 理 地选 择 机 床 型 式 、 规 格 与 精 度 等 级 ,合 理 地 选 用 通 用部 件 ,组 成 符 合 要 求 的 机 床 。1 机 床 工 艺 方 案机 床 工 艺 方 案 的 制 定 是 铣 削 组 合 机 床 设 计 最重 要 的 一 步 ,它 决 定 机 床 是 否 能 够 在 经 济 合 理 的条 件 下 满 足 被 加 工 零 件 生 产 率 和 加 工 精 度 的 要求 ,是 机 床 设 计 能 否 成 功 的 关 键 。111被 加 工 零 件 在 本 机 床 上 完 成 的 工 序 及 加工 精 度 是 制 订 机 床 工 艺 方 案 的 依 据 ,首 先 要 分 析其 加 工 精 度 和 技 术 要 求 ,了 解 现 场 工 艺 、 保 证 精 度的 措 施 以 及 存 在 的 问 题 。 对 于 精 加 工 机 床 还 要 适当 考 虑 机 床 精 度 储 备 量 。112本 工 序 的 加 工 精 度 直 接 受 前 一 工 序 加 工精 度 的 影 响 。 前 一 工 序 加 工 的 表 面 平 面 度 会 影 响本 工 序 切 削 深 度 的 变 化 ,因 而 产 生 切 削 力 的 变 化 。切 削 刀 片 在 切 削 过 程 中 ,随 着 切 削 深 度 的 变 化 ,在加 工 表 面 产 生 上 下 移 动 ,会 影 响 加 工 表 面 的 平 面度 。113被 加 工 零 件 的 材 料 和 硬 度 、 铸 件 或 锻 件质 量 、 零 件 结 构 特 点 与 结 构 刚 性 、 工 艺 基 面 的 精 度以 及 前 一 工 序 的 定 位 基 准 和 夹 压 位 置 等 直 接 影 响机 床 加 工 精 度 。若 刀 具 切 入 或 切 出 边 为 非 加 工 面 ,铸 造 或 锻造 质 量 较 差 ,有 硬 点 或 夹 砂 等 ,会 直 接 影 响 刀 具 寿命 。 若 被 加 工 零 件 结 构 刚 性 较 差 ,不 仅 会 产 生 夹压 变 形 ,而 且 当 切 削 力 较 大 时 ,还 会 产 生 切 削 振动 。 本 工 序 精 铣 的 工 艺 基 准 及 夹 压 位 置 最 好 与 前一 工 序 半 精 铣 的 工 艺 基 准 及 夹 压 位 置 相 同 。 本 工序 的 工 艺 基 准 面 的 平 面 度 也 很 重 要 。114被 加 工 零 件 的 生 产 批 量 将 直 接 影 响 切 削用 量 、 刀 具 材 料 、 机 床 配 置 型 式 等 的 选 择 。如 果 是 小 批 、 单 件 生 产 ,机 床 需 要 经 常 改 变 切削 速 度 ,就 要 选 用 手 柄 变 速 铣 削 头 。 为 了 适 应 不同 宽 度 零 件 的 需 要 ,铣 削 头 还 要 在 床 身 上 前 后 移动 。中 批 生 产 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 双 轴铣 削 头 ,使 机 床 一 次 进 给 完 成 二 个 工 序 的 加 工 ;或者 采 用 二 次 进 刀 的 方 法 ,也 就 是 采 用 单 轴 铣 削 头 ,在 粗 加 工 之 后 ,主 轴 滑 套 前 调 ,使 刀 具 到 达 第 二 次切 削 的 尺 寸 ,进 行 半 精 加 工 。2 被 加 工 零 件 工 序 图被 加 工 零 件 工 序 图 是 根 据 选 定 的 工 艺 方 案 ,表 示 在 一 台 机 床 上 或 一 条 自 动 线 上 完 成 的 工 艺 内容 、 加 工 部 位 的 尺 寸 及 精 度 、 工 件 定 位 基 准 、 夹 压部 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 图 的 基 础 上 ,以 突 出 本 机 床 的 加 工 内 容 ,加 上 必 要 的 说 明 绘 制的 ,是 机 床 设 计 的 依 据 ,也 是 机 床 调 整 及 精 度 检 验的 重 要 技 术 文 件 。3 加 工 示 意 图根 据 机 床 工 艺 方 案 及 工 序 图 ,绘 制 加 工 示 意图 是 机 床 总 体 设 计 中 的 重 要 组 成 部 分 。 加 工 示 意图 主 要 包 括 以 下 内 容 。311 加 工 余 量 。粗 铣 平 面 余 量 ,主 要 取 决 于 铸 造 质 量 和 锻 造质 量 。 一 般 情 况 下 由 于 刀 具 强 度 的 限 制 ,最 大 切削 深 度 为 6 8mm。 粗 铣 平 面 的 最 小 切 削 深 度 ,也 要 大 于 铸 件 或 锻 件 表 皮 硬 化 层 或 者 砂 粒 层 ,否则 会 使 刀 具 严 重 磨 损 ,甚 至 损 坏 。精 加 工 余 量 ,是 根 据 工 序 加 工 精 度 要 求 以 及前 一 加 工 精 度 来 决 定 的 。 但 是 一 般 情 况 下 最 小 切95削 余 量 不 能 小 于 0. 2mm。 具 体 切 削 用 量 的 选 择参 考 组 合 机 床 设 计 手 册 中 的 表 2 - 16。312 机 床 工 作 进 给 量 。机 床 工 作 进 给 速 度 是 由 被 加 工 零 件 的 年 产 量来 决 定 的 。 年 产 量 以 及 每 日 几 班 制 生 产 等 是 机 床任 务 书 规 定 的 。 机 床 工 作 进 给 速 度 是 决 定 机 床 结构 性 能 的 重 要 因 素 。主 切 削 功 率 和 进 给 电 动 机 功 率 与 机 床 工 作 进给 速 度 成 正 比 。刀 盘 结 构 、 刀 片 材 质 等 也 与 机 床 工 作 进 给 速度 有 关 。例 如 粗 铣 平 面 , 当 机 床 工 作 进 给 速 度 在1600mm /m in以 上 时 ,一 般 要 采 用 密 齿 刀 盘 ;由 于受 到 刀 齿 强 度 及 每 个 刀 齿 进 刀 量 的 限 制 ,往 往 还要 提 高 主 轴 转 速 ,增 加 切 削 深 度 。 此 时 为 了 保 证刀 具 有 足 够 的 耐 用 度 ,必 须 选 用 适 用 于 高 速 切 削的 刀 片 。313 刀 盘 直 径 及 刀 盘 与 工 件 加 工 面 的 相 对位 置 。一 般 情 况 下 ,推 荐 铣 刀 盘 直 径 与 被 加 工 零 件加 工 面 宽 度 的 关 系 如 下 :B = 0. 8D式 中 : B 被 加 工 零 件 加 工 面 宽 度 mmD 铣 刀 盘 直 径 mm314 其 余 切 削 参 数 的 确 定 。每 齿 进 给 量 Sz ,对 于 平 面 粗 铣 ,以 刀 齿 所 能承 受 的 切 削 力 来 选 择 :一 般 Sz 0. 3 0. 5mm /齿 。对 于 精 加 工 ,应 该 是 越 小 越 好 ,但 是 一 般 大 于 0.04 0. 06mm /齿 。 否 则 当 切 削 刃 磨 损 时 ,由 于 每齿 进 给 量 过 小 ,会 产 生 挤 削 从 而 加 剧 切 削 刃 的 磨损 。机 床 工 作 进 给 速 度 S工 是 由 机 床 生 产 率 给 定的 ,每 齿 进 给 量 Sz 根 据 粗 、 精 加 工 也 可 以 初 步 选定 ,根 据 下 面 公 式 选 择 并 记 算 刀 盘 齿 数 Z、 刀 盘 每转 进 给 量 Sr ,主 轴 转 速 n,以 及 切 削 速 度 V:Sr = Sz Z mm /m inS工 = Sr n mm /m inV = n D 10 - 3 m /m in硬 质 合 金 刀 片 一 般 100 m /m in。含 有 碳 化 钛 等 新 牌 号 的 硬 质 合 金 刀 片 的 切 削速 度 可 达 到 250m /m in。金 属 陶 瓷 刀 片 的 切 削 速 度 可 达 到 400 600m /m in。4 机 床 总 图是 在 机 床 主 切 削 功 率 、 进 给 功 率 计 算 的 基 础上 ,根 据 被 加 工 零 件 加 工 精 度 要 求 及 机 床 工 艺 方案 要 求 的 机 床 结 构 型 式 ,选 择 通 用 部 件 ,绘 制 机 床总 图 。4. 1 主 切 削 功 率 计 算 。主 切 削 功 率 是 机 床 设 计 的 基 础 ,是 机 床 成 功与 否 的 关 键 。N = 0. 735a (V /25. 43 ) 3 /4 KW式 中 : N 切 削 功 率 马 力a 根 据 刀 具 和 工 件 材 料 确 定 的 系数 ,见 表 1V = S工 t B mm3 /m inS工 机 床 每 分 钟 工 作 进 给 量 mm /m int 切 削 深 度 mmB 切 削 表 面 宽 度 mm表 1刀 具 材 质 工 件 材 质 HB硬 度 最 小 最 大 平 均 值硬 质 合 金合 金 钢 200 1. 50 2. 50 2. 00灰 铸 铁 190 0. 50 1. 00 0. 75铝 合 金 0. 50 1. 00 0. 75平 面 精 铣 机 床 一 般 不 按 切 削 功 率 选 择 动 力 部件 ,主 要 是 以 提 高 切 削 平 稳 性 ,保 证 加 工 精 度 为 重点 。平 面 粗 铣 机 床 切 削 功 率 计 算 中 值 的 选 择一 般 以 最 大 值 为 准 。 实 验 证 明 ,切 削 刃 磨 损 到 接近 不 能 再 继 续 切 削 时 的 切 削 功 率 比 切 削 刃 刚 刚 刃磨 时 的 切 削 功 率 几 乎 增 加 1倍 。4. 2 进 给 功 率 计 算 。对 于 液 压 动 力 头 就 是 进 给 油 泵 所 消 耗 的 功 率一 般 为 0. 8 - 2千 瓦 。4. 3 动 力 部 件 的 选 择 。41311 铣 削 头 的 选 择 。根 据 计 算 的 主 切 削 功 率 以 及 刀 盘 直 径 选 择 铣削 头 规 格 。 一 般 情 况 下 铣 削 头 宽 度 比 刀 盘 直 径 大一 个 规 格 ,这 样 可 以 保 持 平 面 铣 削 的 平 稳 性 。 但是 必 须 使 所 选 择 的 铣 削 头 的 功 率 大 于 计 算 的 切 削功 率 。 必 须 注 意 被 加 工 零 件 的 特 点 ,如 果 铸 造 或者 锻 造 质 量 较 差 ,选 择 铣 削 头 的 功 率 时 要 有 足 够的 功 率 储 备 。41312 铣 削 工 作 台 的 选 择 。以 被 加 工 零 件 的 宽 度 来 选 择 工 作 台 的 宽 度 ,也 就 是 被 加 工 零 件 的 加 工 面 最 好 与 工 作 台 导 轨 宽度 相 当 ,可 以 保 证 较 好 的 铣 削 平 稳 性 。(下 转 72页 )06第 2期 鸡 西 大 学 学 报 2006年同 时 也 确 保 了 机 组 安 全 稳 定 运 行 ,杜 绝 了 因漏 油 而 停 机 的 现 象 。通 过 “ 运 行 分 析 日 志 ” 记 载 可 统 计 出 : 1#汽 轮机 大 修 前 ,日 耗 油 (油 箱 油 位 50116mm ,大 修 后 日耗 油 26mm。 油 箱 每 45mm为 180kg,汽 轮 机 油 则月 可 节 约 9616kg。 年 可 节 约 1160kg,每 吨 汽 轮 机油 7000元 ,则 由 于 节 省 汽 轮 机 油 年 可 节 资 8120元 。同 时 由 于 油 中 水 分 杂 质 减 少 ,机 组 滤 油 时 间减 少 ,每 年 油 水 分 滤 机 甩 水 消 耗 电 能 1440kw. h,改 造 后 可 节 电 1000kw. h,每 度 电 013265元 计 算 ,可 节 约 资 金 32615元 。由 于 轴 承 油 档 漏 泄 情 况 杜 绝 了 ,则 减 少 了 停机 次 数 ,处 理 油 档 漏 油 停 机 一 次 ,因 为 汽 轮 机 暖管 ,蒸 汽 管 道 暖 管 ,各 种 辅 机 起 动 运 行 消 耗 电 能 和浪 费 新 蒸 汽 ,花 费 资 金 大 约 在 6000元 左 右 ,据 03年 统 计 ,处 理 轴 承 油 档 漏 油 停 机 4次 ,费 用 24000元 。由 以 上 分 析 ,轴 承 油 档 改 造 后 可 节 约 资 金3244615元 /年 。 轴 承 油 挡 改 造 投 资 13万 元 ,则 4年 可 收 回 成 本 。 1#汽 轮 机 组 高 低 压 轴 封 ,轴 承 油档 改 造 共 投 资 4115万 元 ,综 合 起 来 ,不 到 九 个 月便 可 收 回 成 本 。Transformation of Axis Seal and O il Files of N 25 - 35 - 1 Gas TurbineL iu Zhenp ingAbstract: Profiting from the advanced design theory and the structure analysis this article elaborated thetransformation feasibility and the econom ic efficiency.Key W ords: gas turbine; leak gas; leak oil; renewal and transformationC la ss Num ber: TM62113 D ocum en tM ark:A(上 接 60页 )铣 削 工 作 台 的 台 面 长 度 是 由 被 加 工 零 件 长 度与 夹 具 来 决 定 的 。铣 削 工 作 台 的 行 程 取 决 于 被 加 工 表 面 的 长 度和 刀 盘 直 径 以 及 刀 具 切 入 和 切 出 工 件 距 离 的 需要 ,工 作 进 给 行 程 等 于 加 工 表 面 长 度 、 刀 盘 直 径 与切 入 和 切 出 长 度 之 和 :C =L + b1 +D + b2切 入 长 度 b1与 切 出 长 度 b2取 决 于 装 卸 被 加工 零 件 的 方 便 性 。 可 以 根 据 工 作 台 宽 度 、 台 面 长度 及 工 作 进 给 长 度 选 择 铣 削 工 作 台 。4. 4 铣 刀 盘 的 选 用 及 设 计 。铣 刀 盘 的 选 用 及 设 计 是 机 床 能 否 完 成 加 工 工艺 要 求 的 关 键 。41411 根 据 被 加 工 零 件 选 择 刀 盘 直 径 。按 B = 0. 8D 计 算 并 选 标 准 值 。41412 根 据 切 削 速 度 、 生 产 批 量 及 刀 具 耐 用度 选 择 刀 片 材 质 。41413 刀 盘 齿 数 可 根 据 机 床 工 作 进 给 速 度 、加 工 精 度 等 因 素 选 择 ,采 用 疏 齿 、 一 般 齿 或 者 密 齿刀 盘 。41414 高 效 精 密 加 工 往 往 选 用 带 宽 刃 修 光齿 的 刀 盘 。 但 是 要 注 意 ,宽 刃 切 削 时 随 着 切 削 刃的 逐 渐 磨 损 ,切 削 的 轴 向 抗 力 也 增 加 。 因 此 必 须增 加 刀 片 夹 紧