普通鏜床改造加工大型轉(zhuǎn)子支架磁軛孔

為了解決風力發(fā)電機組轉(zhuǎn)子支架上磁極孔的加工以及公司生產(chǎn)線如何提產(chǎn)增效的問題，對機床進行改造，根據(jù)工件特點設計加工裝置，不僅實現(xiàn)了磁極孔的加工，而且利用了廢舊鏜床，節(jié)省了購買新機床的一大部分成本。通過后期應用對比，該裝置降低了工人勞動強度，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期，不僅降低了加工成本，還提高了生產(chǎn)效率，達到降本增效的目的。1序言風電是當今世界迅速發(fā)展的一種綠色清潔能源，其中轉(zhuǎn)子支架是風力發(fā)電機組中的關(guān)鍵零部件。某公司設計的4.5MW以上轉(zhuǎn)子支架具有工件直徑大、磁極安裝孔多的特點，磁極孔分布在轉(zhuǎn)子支架磁軛內(nèi)表面，而且是盲孔，只能從內(nèi)側(cè)進行加工。傳統(tǒng)的加工方法是制作大型鉆模，然后將轉(zhuǎn)子支架與鉆模套裝，并進行對線確定起始位置，操作人員再使用磁力鉆按照鉆模位置在工件內(nèi)部引孔、卸鉆模后按照深度要求鉆成，整個過程費時費力。大型鉆模制作成本較高，適合批量加工，而且人工成本較大，大型鉆模本身經(jīng)濟性很差，難以適應市場及技術(shù)的變化。另外，大型轉(zhuǎn)子也可采用6.3m數(shù)控車銑復合機床在工件完成車削之后進行磁軛內(nèi)部點孔（如果全部孔都鉆削完成，則對機床性能要求太高且成本太高），然后進行鉗工鉆孔。雖然節(jié)省了鉆模及人工利用鉆模引孔的時間，但是占用車銑復合機床的成本并對車削工序的產(chǎn)量會造成一定的擠壓，不利于公司提產(chǎn)增效。2工件加工要素及機床改造的設計分析某轉(zhuǎn)子支架工件直徑5.5m、高1.97m（見圖1）質(zhì)量約16.5t，磁軛內(nèi)徑上分布1120個M8磁極孔（見圖2），螺紋有效深度20mm。根據(jù)加工要素，首先機床需要具備從磁軛內(nèi)側(cè)鉆孔的條件，其次還需要工件或者加工裝置進行角度旋轉(zhuǎn)，按圖樣規(guī)定的分布在圓周方向的角度進行加工。這是兩個基本前提條件，二者都具備即可基本滿足方案繼續(xù)執(zhí)行。對于設備來說，一般數(shù)控龍門銑床安裝附件頭可以實現(xiàn)，但是由于工件直徑與高度的限制，需要的機床型號較大，龍門銑床寬度基本在6m才能滿足，而且需要回轉(zhuǎn)功能，所以龍門銑床就會受到限制。一般龍門銑床的工作臺都是平臺固定式，有特殊需要的話旁邊可以增加定制回轉(zhuǎn)工作臺，但是也只是滿足加工工件外徑上的孔，所以龍門銑床不適用加工該工件。鏜床具有回轉(zhuǎn)工作臺，可以根據(jù)工件直徑選定工作臺尺寸，或外加支撐工裝（相當于延伸工作臺）。一般鏜床附件頭結(jié)構(gòu)是L形，也有C形，目前加工該工件就需要C形結(jié)構(gòu)附件頭完成，但是工件較高，最下方一排孔距磁軛端面距離達到1400mm左右，一般標準的C形附件頭無法滿足高度要求，所以需要自制完成。圖1某轉(zhuǎn)子支架外形尺寸圖2某轉(zhuǎn)子支架磁極孔尺寸3機床改造設計方案及加工原理3.1機床改造輔助加工裝置結(jié)構(gòu)設計方案

針對筆者公司現(xiàn)有的一臺舊式普通鏜床（2B660大型落地鏜床）主體，借用其床身主體，因為床身較高，滿足加工轉(zhuǎn)子支架的行程，所以考慮加裝懸臂、動力頭、數(shù)控操作系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)工作臺及水箱（滿足切削液循環(huán)供給），根據(jù)這一思路，進行結(jié)構(gòu)設計及機床原有部分的維修檢查保養(yǎng)。

（1）機床改造具體如下。

1）恢復原功能。對機床、生產(chǎn)線存在的故障部分進行診斷并恢復。

2）購置4000mm×4000mm回轉(zhuǎn)工作臺，然后新制φ5600mm支撐工裝，中心有止口定心，與工件中法蘭內(nèi)徑相配合，找正后固定在回轉(zhuǎn)工作臺上，回轉(zhuǎn)工作臺安裝在原普通鏜床前方新規(guī)劃的地基內(nèi)。

3）購置動力頭，根據(jù)磁軛最下方空間寬度定制動力頭的外形尺寸，動力要求滿足一般高速鉆使用，配置ER20夾頭[1]，夾持φ6.8mm及φ8.6mm高速鉆，適應高速鉆孔的要求。

4）自制加長懸臂[2]，高度1400mm，下方固定板與動力頭配合連接，安裝定位，調(diào)整垂直后，保證動力頭加工時的剛性和穩(wěn)固性。

5）數(shù)控改造。在普通機床高度方向上加裝數(shù)顯裝置，回轉(zhuǎn)工作臺及動力頭加裝數(shù)控系統(tǒng)，改造成NC機床、CNC機床[3]。

6）機床翻新：為提高機床精度、效率和自動化程度，對機械、電氣部分進行翻新[4]，對機械部分重新裝配加工，恢復原精度。機床改造后的整體概況、懸臂及動力頭、冷卻系統(tǒng)如圖3～圖5所示。圖3機床改造后整體概況圖4機床改造后懸臂及動力頭圖5機床改造后冷卻系統(tǒng)（2）機床維護保養(yǎng)需要進行如下維護保養(yǎng)：機械維修，零部件更換，精度恢復，機床機械檢查及清理，機床數(shù)控系統(tǒng)檢查，機床各加工軸的定位精度補償，機床液壓單元、導軌潤滑，單元、主軸冷卻系統(tǒng)等檢查和疏通，機床水平及幾何精度調(diào)整，所有接近開關(guān)、限位開關(guān)位置調(diào)整，以及伺服增益和水平檢查等。3.2加工原理及過程簡述

加工流程：回轉(zhuǎn)工作臺遠離機床主軸→工件放置，工裝中心固定→回轉(zhuǎn)工作臺靠近機床主軸（確保機床加裝的懸臂高于工件表面）→懸臂下落至工件端面對刀，旋轉(zhuǎn)工作臺→坐標清零，運行程序開始加工磁軛→加工完成后升起懸臂→回轉(zhuǎn)工作臺遠離機床主軸。

在整個加工過程中，每加工1個孔，工作臺按程序角度旋轉(zhuǎn)；懸臂上安裝的動力頭進行深度進給，保證加工孔的深度；懸臂只完成上下行程的行動，每加工1圈孔，懸臂上下運行一定的高度差；3軸相互配合完成整個加工過程。4結(jié)束語通過對動力頭安裝高速鉆在工件上不斷試加工，調(diào)整加工參數(shù)，試出最佳的參數(shù)（轉(zhuǎn)速與進給配合最佳），保證工件的質(zhì)量，無論是孔徑、孔距、孔深還是孔表面粗糙度，保證攻螺紋后滿足圖樣及工藝要求，同時使刀具和機床發(fā)揮出最佳的加工性能。

經(jīng)過對比，之前依靠車銑復合機床點孔后，需要4名鉗工同時使用磁力鉆鉆孔加工，并且鉗工只有白班加工，磁極孔加工完后再對轉(zhuǎn)子其他部位進行加工，每天只能出產(chǎn)1臺，勞動強度較大；現(xiàn)在由改造后的機床加