TPX6113/2型臥式銑鏜床工作臺輔助支撐架的設計及應用

田永超 劉治層

(永城煤電控股集團有限公司機電制修廠，河南 永城 476600)

TPX6113/2型臥式銑鏜床為通用機床設備，可對箱體、殼體、機座等大型零件進行鏜孔、擴孔、銑平面、切槽等切削加工，廣泛應用于能源、交通、重型、石化機械等行業(yè)，是加工箱體類零件的關鍵設備。

鏜床工作臺主要技術參數(shù)如下：

(1)額定載荷：10 000 kg。

(2)工作面積：1 800 mm×1 600 mm。

(3)行程：橫向2 000 mm、縱向2 000 mm。

在實際生產(chǎn)加工過程中，一些大型零件質(zhì)量雖小于此鏜床額定載荷，但由于裝夾平面遠超工作臺面積，待加工位置偏離重心較遠，在鏜床平臺上無法裝夾，這類零件難以用此型號鏜床進行加工。還有一類零件，雖可裝夾至鏜床工作平臺，但重心臨近平臺邊緣，半邊偏沉，半邊懸空；雖可進行加工，但存在損壞鏜床的風險與隱患。

針對上述情況，本文通過設計一種輔助支撐架，為鏜床工作平臺提供動態(tài)輔助支撐，將本已超出加工能力的零件安全裝夾至工作平臺進行加工，以拓寬鏜床加工范圍，獲得較大的技術經(jīng)濟價值。

1 設計方案

1.1 結(jié)構(gòu)設計及原理

如圖1所示，該支撐架由橫移板、縱移板、中間板、旋轉(zhuǎn)板、上下架體、支撐腿、彈簧和可調(diào)支腿等結(jié)構(gòu)組成。整體呈三角柱結(jié)構(gòu)，截面為等腰三角形。架體靜置高度高于鏜床工作平臺100 mm，支撐工件時，3個彈簧伸縮支座被壓縮100 mm，可提供近30 kN的彈性支撐力，同時可實現(xiàn)自動平衡調(diào)節(jié)。底部可調(diào)支腿用于微調(diào)高度，頂部縱橫滑動平臺在底部滾珠及定位導向裝置帶動下，可分別實現(xiàn)前后左右4個方向的自由滑動。

1.1.1 縱橫滑移及旋轉(zhuǎn)平臺

橫移板、縱移板、旋轉(zhuǎn)盤和平臺底板從上至下依次連接，構(gòu)成了縱橫滑移及旋轉(zhuǎn)平臺，每個板之間通過滾珠滑槽結(jié)構(gòu)進行連接定位，可使每級結(jié)構(gòu)自由滑動或旋轉(zhuǎn)。

平臺底板由方形板制成，底部焊接至三角形上架頂部，上部和旋轉(zhuǎn)盤連接，上平面有4小段圓弧形滑槽，在鋼珠的帶動下，可使上部機構(gòu)左右各微動旋轉(zhuǎn)6°，實現(xiàn)上級結(jié)構(gòu)的平面角度微調(diào)。

旋轉(zhuǎn)盤由圓形板制成，底部和平臺底板連接，上部和縱移板連接，上平面有2個直線型滑槽，在鋼珠的帶動下，可使縱移板縱向水平滑動。

縱移板由方形板制成，底部和旋轉(zhuǎn)盤連接，上部和橫移板連接，上平面有2個直線型滑槽，在鋼珠的帶動下，可使橫移板水平橫向滑動。

橫移板由方形板制成，底部和縱移板連接，上部承載待加工零件底部，可使零件在平臺的帶動下，縱橫滑動。

1.1.2 滾珠滑槽結(jié)構(gòu)

支撐架所有滑動機構(gòu)都由滑槽、隔離銷、鋼珠組成。如圖3所示，兩個隔離銷之間各有1枚鋼珠，鋼珠頂部略高于隔離銷頂面，起滑動承載作用。隔離銷下端通過螺紋連接到下級機構(gòu)上，上端嵌入上級機構(gòu)滑槽中，起隔離導向作用。若沒有隔離銷，采用純鋼珠設計，鋼珠沿一個方向滾動，容易發(fā)生卡死現(xiàn)象。隔離銷的存在，使每枚鋼珠相互獨立，保證其轉(zhuǎn)動靈活。

1.1.3 上下架體

上架體由工字鋼焊接而成，下架體由鋼板焊接而成，兩者之間通過3個支腿和彈簧進行連接。上下架體呈等腰直接三角形結(jié)構(gòu)，為上部平臺提供支撐，上架支腿插入下架支腿中，在導向塊的導向作用下，同時在彈簧的支撐作用下，使得上架體可在下架體中縱向彈性升降。

1.1.4 升降調(diào)節(jié)支撐機構(gòu)

3個支腿彈簧可帶動平臺隨待加工零件的縱橫移動進行動態(tài)自動平衡支撐，和下架底部手動調(diào)節(jié)的3個可調(diào)支腿配合使用，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)彈簧壓縮量，為承載待加工零件提供適宜支撐力。

1.2 使用步驟及流程

(1)將支撐架放置到鏜床導軌一端，讓導軌端部插入架體內(nèi)部，使支撐架盡可能近地接近鏜床工作平臺，以便提供更為穩(wěn)固的縱向支撐力，同時，初步核對待加工零件加工幅度范圍，保證在不挪動支撐架的前提下，滿足零件加工一個工序的運動幅度。

(2)找正支撐架。通過測量，盡量讓支撐架中心軸線和鏜床工作臺中心軸線重合，并保證縱、橫移板滑槽和工作臺縱、橫向平移軌跡的平行度，以減小滑動阻力。由于旋轉(zhuǎn)盤有跟隨零件自動找正的功能，即使初步找正略有偏差，后期也可自動調(diào)節(jié)。找正的最佳效果是讓平臺承載零件后，旋轉(zhuǎn)盤不動作，無需通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整平行度偏差。

(3)將待加工零件放置于鏜床工作平臺和支撐架頂部，盡量讓零件重心置于鏜床工作平臺內(nèi)部，這樣支撐架僅提供反向支撐力，更為安全可靠。零件將支撐架頂部壓至和工作臺水平時，通過底部可調(diào)支腿調(diào)節(jié)支撐高度，經(jīng)過試驗，找到能夠?qū)⒋庸ち慵蔚胶顽M床工作平臺產(chǎn)生傾斜間隙的臨界點，然后略微調(diào)低，以提供最為穩(wěn)固又適宜的彈性支撐力。

(4)進行負荷試運行調(diào)試。開機操作鏜床，縱橫方向分別微動鏜床工作平臺，觀察支撐架頂部縱移板、橫移板、旋轉(zhuǎn)盤隨鏜床工作平臺縱橫移動的靈活程度，保證各方向滑動無卡塞、失穩(wěn)等問題后，根據(jù)零件加工幅度范圍，在縱、橫2個方向上往復試驗，確定能滿足一個工序的加工幅度范圍后方可進行加工。

2 使用實例

永城煤電控股集團有限公司機電制修廠是集煤礦機電設備制造、維修為一體的現(xiàn)代化企業(yè)。該廠利用TPX6113/2型臥式銑鏜床加工SGZ800刮板機機頭架時，此零件總長3.25 m，總重7 t有余，重量臨近機床最大承重，長度遠超機床平臺范圍，重心偏離平臺中心位置，用鏜床進行銑面、鏜孔、鉆孔等工藝加工時，存在一定的加工難度和風險。采用本設計的輔助支撐架后，解決了加工難題，實現(xiàn)了零件各工序的切削加工。現(xiàn)場使用效果圖如圖4所示。

3 結(jié)語

本設計立足生產(chǎn)加工實際，根據(jù)鏜床設備性能設計制作而成，在一定程度上合理拓寬了鏜床加工范圍，將本不可能完成的加工任務變?yōu)榱丝赡?，?chuàng)造了極大的經(jīng)濟社會效益。本設計的成功應用，也為如何充分挖掘企業(yè)現(xiàn)有設備潛能，提升企業(yè)生產(chǎn)加工能力提供了新思路。