大型平板硫化機橫梁加工方案優化

01

前言（yán）

平板（bǎn）硫化（huà）機是（shì）一種橡膠機械（xiè）製造設備，用於生產鋼帶和（hé）尼龍帶兩種橡膠輸送帶產品。橫梁是平板硫化機主機的關鍵部件，屬於大型焊接結構，分為上梁和下梁（liáng）。如圖1所示，平板硫化機下橫梁規格為16000mm(長)×2200mm(寬)×900mm(高)，材質為Q235B，設計淨重（chóng）約72t，加工焊接毛坯質量約78t。

02

下橫梁加工中存在的問題

2.1空刀時間較長。

由（yóu）於焊接變（biàn）形的存在，下橫梁在銑上下大平麵時，刀具會有較長時間的空轉。如果是一般尺寸較小的焊接結構，由於焊接變形比較小，在（zài）後續的加（jiā）工中，工具空（kōng）轉的時間不會（huì）很長，但是（shì）對於平板硫化機下橫（héng）梁這樣的大型焊接結構，時間浪費是顯而易見的。硫化機下橫梁長寬比（bǐ）為7.27，屬於易變形的箱型焊接（jiē）結構。裝配一個下橫（héng）梁，長度方向的變形一般控製在5 ~ 8mm，變形的最高點或最低點一般靠近長度方向的中間位置，橫梁的變（biàn）形一般（bān）呈弓形，向上或向下彎曲，並（bìng）伴有一定程度（dù）的長度方向的畸變。下橫梁（liáng）的焊接變形如圖2所示。

2.2流程不能集中化（huà）

以往由於數（shù）控加工（gōng）設備數量的限（xiàn）製，以及CAM編程軟件等配套設施的不完善，使得梁的加工過程（chéng）無法（fǎ）最大程度的（de）集中化。目前，公司已陸續購置了6台大型數控加工（gōng）設備，釋放了（le）原龍門移動式數控鏜（táng）銑床(GNC40220mr3)加工橫梁（liáng）的產能，按照新工藝重新安排了原工藝內（nèi）容，提高了加工效率（lǜ）。

2.3單個鑽具（jù）

目前加工下橫梁大平麵的刀具有φ125mm和R6mm麵銑刀，刀具尺寸過小，影響加工效率（lǜ）。工序集中後，鑽孔和攻絲會相對集中，需（xū）要采購鑽具。

03

相應的改進措施

3.1針對下橫梁變形導致的刀具空進問題。

以前粗加工橫梁上下（xià）大平麵的進給路線:放置並找到合適的（de）工件後（hòu），用（yòng）百分表沿長度方向測量變量，找到（dào）最高點，以此為參考點，向下（xià）逐層加工。大（dà）平麵加工的設計餘量（liàng）在7 mm左右，如果算上橫梁的變形（xíng），整個橫梁會有12 ~ 15 mm的切除量，在整個過程中，尤其是最（zuì）初的分層加工過程中，會有大量（liàng）的刀具空轉。原始的處理路線如圖3所示。

改進（jìn）後（hòu）的橫梁沿長度方（fāng）向以1.6m為單（dān）位分為10個加工區域（yù）(見（jiàn）圖4)，每（měi）個區域獨立（lì）進行粗加工。每個區域的加工餘量值是根（gēn）據之前百分表測得的梁平麵變形來確定的，刀軌方（fāng）向也修改為沿寬度（dù）方向進退。加工區域的分段加工如圖5所示。

這樣做的目的是將一（yī）個焊接變形比較大的整體加工麵（miàn）分割成幾個變形比較（jiào）小的加工麵，從而減少空切的時間（jiān），提高橫梁的加工效率。一個加工表（biǎo）麵應劃分成多（duō）少個部分取決於所用刀具的數量和梁（liáng）的實（shí）際變形。對於體積較大、焊接變形較大的結構（gòu）件，各部分的變形是不同的，甚至差別相當大。完全參照電腦中的三（sān）維模型進行加工是不可能的，也是不安全的，必須結（jié）合實際。這類零件的數（shù）控加工一般有兩種（zhǒng）操作方式:①現場準備。在現場，技術人員根據零件的實際（jì）變形情況（kuàng）編寫（xiě）程序，隻需要對每個單獨區分的（de）加工麵修改毛坯餘（yú）量作為參數。②循環（huán）修改型。使用圓形程序進行加工，機床操作者根據每個（gè）單獨劃分（fèn）的加工麵的實（shí）際情況實時（shí）調整毛坯餘量（liàng）參數。這兩種方法都是基於零件變形數據的檢測。

3.2針對下橫梁的加（jiā）工工藝安排問（wèn）題

當原有機床能滿足要求時，加工過程是分散的。優化後的工藝流程要求所有加工（gōng）工序在一台設備上完成，大大節省（shěng）了工（gōng）藝流程的時間。優化前後的工藝區別在於，將原來安排在其他鑽床上的孔（kǒng）加工步驟全部集中在GNC40220mr3上，大大縮短了工藝流程（chéng），提高了效率。到底是工序集中能提高一個零件的效率，還是工序分解能提高效率，不能一概而（ér）論。如果屬（shǔ）於傳統製造業，加工的零件複雜，工序盡量集中，可以最大限度地縮短（duǎn）工藝流程，減少中間工序，充分發揮其綜合特性；如果屬於流水線製造行業，工序分散可以充分發揮其（qí）專業化、精細化的工（gōng）藝特點，效率可能更高。

3.3針對刀（dāo）具問（wèn）題

在刀（dāo）具方麵（miàn），更換了規格較大的粗加工麵銑（xǐ）刀，並根據新（xīn）工藝的要求增加了一部分鑽頭刀（dāo）具。下橫梁數控加工刀具清單見表1。

原來粗加（jiā）工用的（de）是FMR-125RD12-Z6麵銑刀，刀紋型號是RDKW1204MO。現在換成了MFB245R14C60SN12麵銑刀，刀紋型號為SNMU1206ANSN-GH。兩種（zhǒng）刀具相關參數對比見表2。從（cóng）表2可以看出，新刀具的性能優（yōu）於舊刀具，效率更高。

鑽具都是新增加（jiā）的工具。加工下橫梁需要鑽M30、M24、M20、M12四種螺紋孔，都屬於淺孔鑽（zuàn）。前三種（zhǒng）螺紋孔用相應規格的U型鑽加（jiā）工。M12螺紋孔由於尺寸（cùn）原因，仍（réng）然（rán）用普通麻花鑽加工。與普通麻花鑽相比，U鑽轉速更快，效率更高，冷卻（què）效率更高，刀杆（gǎn）剛性（xìng）更好，孔的加工精度更有（yǒu）保證。此外，由於刀（dāo）粒可以更換（huàn），所以其互換性（xìng）和適應性對於加工不同材質的零件（jiàn）是最好的。

螺紋刀具有兩種（zhǒng），一種是螺紋銑刀，一種（zhǒng）是機用（yòng）絲錐。M20以下螺紋采用絲錐加工（gōng），M20以上螺紋采用螺紋銑削加工（gōng）。帶合金塗層的絲錐比普通機用絲錐更適合攻螺（luó）紋（wén）的速度更高，且不易折斷。單刃螺紋銑刀的效（xiào）率不如梳（shū）齒螺紋銑刀，但用途更（gèng）廣，可以節省大量成本。

04

流程優化效果

根據選定的優化方向，重新調（diào）整下橫梁的加工方案，按照（zhào）新（xīn）工藝編製數控加工程序，並在實際加工過（guò）程中進行效果檢驗（yàn）。

工藝改進後，下橫梁數控加工共有55道工序，純加工時間為56.6h，期間下橫梁翻轉兩次，加（jiā）上（shàng）其他輔助時間，總加工（gōng）時間為75.4h，舊工藝（yì）耗時（shí）93小時，加工效率提高了18.92%。

05

結束語

大型焊接結（jié）構（gòu）件集中加工的嚐試取得了良好（hǎo）的工藝優化效果，為類似（sì）零件的（de）數控加工提供了經驗（yàn）。這種新方法不僅提（tí）高了數控加工的效率，也為機床數控刀具的選擇和配置（zhì）提供了參考。