首台数控重型曲轴铣车复合加工机床研究.pdf

设计与研究测gnandR es∞嗍 首 台 数 控 重 型 曲 轴 铣 车 复 合 加 工 机 床 研 究 。 王虹王顺江 齐重数控装备股份有限公司研发中心，黑龙江齐齐哈尔161005 摘要为船舶工业提供精良装备，填补了我国在大型曲轴IJ U T装备领域的空白。 关键词大型曲轴；车削刀架；旋风刀架；随动中心架 中图分类号TH l 22文献标识码B St udy 013f ir stsetC N Cheavycrankt urni ng-m i l l i ng com pl exm achi ni ng m achi ne W A N GH ong，W A N GShunji ang Qiqi harH eavy C N CEquipm ent Co．，Lt d．，Q i qi har161005，C H N A bst ract Supply excel l ent equi pm ent for shi ppi ngi ndust ry，fi Ⅱi n ar eaof l arget ype crankshaft m achiningequi p- m ent． K eyw or dsl ar gecrankshaft ；t urni ngcar ri age；whi rl w i ndcarri age；fol l ow upst eady 中国造船业从2004年占世界造船13％。到目前 造船位居世界第二，80％曲轴需要进口。而国外对我 国限制出口、供货期长，严重制约了我国造船业的发 展。由于大型船用曲轴具有重量大、精度要求高、制造 工艺复杂等特点，其所需的成套加工设备制造难度极 大。国际上只有德国掌握成套设备的设计、制造技术。 我国尚属空白，所需设备全部依赖进口。后来日本、中 国、捷克先后研制出加工曲轴机床。我国研制的数控 重型曲轴铣车复合加工机床技术优于日本、捷克。 数控重型曲轴铣车复合加工机床是2009年国家 科技重大专项研究课题，2010年底试车成功。目前在 武汉铸锻重工有限责任公司、青岛海西曲轴生产基地 连续运转3年，状况良好。图1是加工出来的万吨巨 轮上用合格成品曲轴。 图1成品曲轴 国家科技重大专项2009ZX 04002051 该机床主要完成万匹马力以上船舶用柴油机半组 合曲轴热装后的整体加工。曲轴精度要求圆度为 0．025m m ，粗糙度R。为0．4斗m 。该机床的最大特点是 在一台机床上完成主轴颈、法兰和曲拐颈见图2的精 加工，刀具采用成形宽刀刃切削，粗糙度可达R 。0．4 m m 以内。主要技术指标均达到国际先进水平见表1。 图2曲轴示意图 ． 表1国内外对比 对比项目齐重数控德国济根日本本间 拉刀自动自动手动 双电动机平衡有有 无 中心架补偿有有无 圆度／ram 0．02 O ．020．025 粗糙度R。／m m 0．350．35O．5 1主要技术指标 1．1CW Tl 00X 120／120LM C 转盘内孔直径为1m ，最大工件重量为120t ，最大 甍糌 糊基 一 粉 瞄 输蟠獠阔 蹶备曲。 茹 ㈣㈣。㈣。 ㈣洲∽㈣ 工件长度为12m ，最小开档距为138m nl ，切削主轴颈 直径范围为380～630m m ，切削曲拐颈直径范围为 380～620 m m ，C轴分度精度为0．002。。 主要用于35M C 、135M C 、S42M C 、46M C 、IA6M C 和S50M C．C等型号曲轴加工。 1．2C W Tl 30145／180L．M C 转盘内孑L直径为1．3m ，最大工件重量为180t，最 大工件长度为14．5m ，最小开档距为160m m ，切削主 轴颈直径范围为500～910m m ，切削曲拐颈直径范围 为500～910m m ，C轴分度精度为0．002。。 主要用于S50M C、60M C、60M CC 、70M C 、 S70M CC、6K 80M C ．C等型号曲轴加工。 2机床结构 机床主要由床身、主轴箱、卡盘、尾座、车削刀架、 旋风刀架、液压系统、电气与数控系统及行车等组成， 见图3。 该机床的控制采用SI EM EN S840D 数控系统，共 有5个进给轴、2个旋转轴。 2．1床身 床身分工件床身和刀架床身，中心架和尾座在工件 床身上移动，车削刀架、旋风刀架在刀架床身上移动。 悚势fr车 图3机床结构 2．2 车削刀架 车削刀架主要用于完成主轴颈、发兰的精加工，具 有自动拉刀、自动锁紧、吸振功能滑板式车削刀架结 构，刀具采用弹性成形宽刀刃加工技术。 2．3旋风刀架 旋风刀架主要用于完成曲拐颈精加工，是数控重 型曲轴铣车复合加工机床的核心部件，其结构复杂，多 项新技术新工艺填补国内空白；实现了自动开合、自动 拉刀、自动锁紧、刀盘定向停功能保证了曲轴大偏心 拐颈的加工精度及稳定性。 2．4主轴箱 主轴箱用于驱动曲轴回转加工主轴颈及法兰，加 枷岂慧耋铬 Desi gnandR踟心设计与研究 工曲拐颈时的c轴精确分度，同时带有双电动机偏载 自动平衡功能 2．5卡盘 卡盘卡持工件及回转用，虽然卡盘卡持力很大但 卡爪截面很小，是弹性卡爪。 2．6中心架 中心架不但支撑工件，而且大型柴油机曲轴是由 多个曲柄和主轴红套组装而成的，因此曲轴各主轴颈 同轴度偏差较大，在工件加工前，找正困难，研制出具 有自动调整、补偿主轴颈偏心功能的随动装置，保证曲 轴平稳的围绕机床主轴轴心线旋转，并解决了曲轴自 身挠度问题。 2．7尾座 尾座在此机床中只起到操作者安装工件时校准的 作用，尾座主轴为测量主轴，安装在精密轴承上，针盘 指示器通过手轮沿曲轴的端部旋转，直到曲轴端面的 跳动达到最小值时，才可以调整中心架。 2．8行车 行车为中心架准备的辅助工具，由于机床中心高 在2Il l以上，为便于中心架及工件调整，在机床前侧装 有电动行车，操作人员可通过行车从一个中心架到任 意一个中心架上工作。 3结语 本文对数控重型曲轴铣车复合加工机床各部件功 能介绍归纳为 1主轴箱双电动机偏载自动平衡技术、减振功 能的滑板式车削刀架、随动中心架、卡盘弹性卡爪和成 形宽刀刃刀具是满足大型柴油机曲轴主轴颈加工的特 殊需求。 2主轴箱C轴精确分度，开合式分体旋风刀架， 卡盘弹性卡爪，成形宽刀刃刀具是满足大型柴油机曲 轴拐颈加工的特殊需求。 以上两点是保证曲轴表面粗糙度值达到R 。0．4 Ixm 以内的必要条件，是其它车削机床难以实现的。 参考文献 [1]现代实用机床设计手册编委会．现代实用机床设计手册上下册 [M ]北京机械工业出版社．2006 第一作者王虹，男，1956年生，高级工程师，从事 机床的设计与开发工作。 编辑汪艺 收稿日期20131018 文章编号140225 如果您想发表对本文的看法。请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置。 87