超机床范围加工大输送机滚筒的工艺方法

林泉

（柳州职业技术学院，柳州545006）



超机床范围加工大输送机滚筒的工艺方法

林泉

（柳州职业技术学院，柳州545006）

摘要：本文旨在介绍实际情况下，现场对大带式输送机进行滚筒修复，并对加工中存在的问题进行分析，调整滚筒变形工艺，优化加工参数，同时探析超出机床使用范围加工大输送机设备的设计，分析其加工工艺，提出具体的加工方案。

关键词：大输送机滚筒加工工艺成品

1 提出问题

某矿业公司的煤矿研制出第1钢绳芯带式的输送机，机长约1247.2m，输送带宽约1.2m，倾角约为17°，输煤量可达370～650t,由2台ZD26529-58型的直流为400kW的电动机作动力，经由ZHLR-130K减速器带动其滚筒旋转。停车时，滚筒两端制动盘采用盘形闸进行制动；而正常工作时，是靠液压系统把盘形闸松开，再由滚筒去托动输送带来运输煤炭。结构如图1所示。

图1 车床扩大使用范围示意图

在一次火灾事故中，滚筒上20mm带有花纹的橡胶板被烧毁，制动盘因受热变形可达40mm，最小变形处也达到2.3mm。鸡西矿业公司机电厂承担了这次的抢修任务：1件卸载滚筒和2件驱动滚筒。

数控机床是一种集机械、液压、气动、电气等技术为一体的机电一体化产品，在机械制造的设备中属于高精度、高柔性化和高自动化的工作机器。自重位于10～30t的机床属于大型机床，自重在30～100t范围内的属于重型机床，自重大于100t的机床是超重型的机床。重型数控机床被广泛用于大型、特大型的零件加工，类似于国防军工、船舶、航天航空、能源、冶金、交通运输（铁路、汽车）等主要的支柱产业，且服务于许多国家重点项目。

为了提高机床的工作效率，需要优化其工业参数，建构一种数值模拟与算法优化相结合的优化方法。目前，已有的加工参数优化方法有：在实验基础上的优化方法、在数值模拟基础上的优化方法、在专家知识基础之上的优化方法和在优化算法基础之上的优化方法。其中，前两种优化方法都是在加工试验所产生的数据和经验的基础得到的较好工艺参数。这两种加工方法需要大量的切削试验以及长期生产实践所积累的经验，这样虽然可以得到比较贴合实际的加工参数，但是其成本太高、耗费时间太长、效率较低，因此推广起来相当困难。而以数值模拟为基础的优化算法则依靠计算机技术，采用数值模拟的方法对复杂的非线性过程进行评估和优化。目前，较常用的软件有MATLAB-GUIDE、MARC和VERICUT等。

2 分析问题

由于零件的尺寸都不是很大，如果分解后逐一修复，则可以在通用的机床上进行加工。这样一来，组装时容易发生变形，势必影响组装的精确度和正常使用。如果采用整体的修复方法，则厂内的设备无法满足。因此，经过工人精心测量和分析，制定了自己的修复方案。

3 工艺方案

3.1 将器械进行整形

把制动盘原用13个M30大小的螺钉安装在滚筒端面，这样它变形很大，同时可以用几个油压千斤顶，在几个点将盘面的顶压平；使用多个火焰焊，在盘的适当位置进行加热；盘冷却时用锤敲击加热部位，这样可以最大程度减少并消除盘内部的应力；最后把敲打的部位用300℃低温烘烤，让其自然冷却，这样有利于降低其硬度，提高其塑性。然后，当工件降至室温后再撤掉千斤顶。经测量，发现回弹量仅为1mm，盘的平面可控制在2mm以内，盘的效果比较理想。

3.2 用车床来加工滚筒

（1）固定支架。在机床外边的地面上，在与床身平行的位置上固定好2个支架，每个支架上都用一个活动托板来支撑皮带轮的轴承支座，并将其与轴承支座固定到一起。另外，支架上还有一个M42丝母6。除此之外，托板上还有丝杠7，用其来调整零件和床身的距离。另外，还要考虑将其纵向位置上的联轴器400mm外的圆柱面被作为皮带轮，所以还要强调与卡盘上所卡的主动皮带轮的契合性。所选择的支架高度，还应将工件上2个角形的滚动轴承座4固定，工件才能旋转。

（2）将合成树脂作为材料固定支架。工件粗糙与否，对支架的稳定性起着重要作用。由于切削时工件会发生震动，因此要将工件固定到支架上，这里的粘合剂要采用合成树脂材料。这种合成树脂粘合剂具有粘结强度大的特点，可以把地脚的螺丝钉和水泥地面紧紧粘连成为一个整体，因而可把支架快速、牢固地安装起来。

（3）调整支架。要确保支架顶部与机床的主轴线严格平行，以保证加工过后的工件精确度。因此，可以在支架的底面用3个可调的斜铁把每个支架都垫起，然后进行水平方向的调整，将各个支架用3个地脚的螺栓紧紧固定在地面上，然后把工件固定在支架上，最后检查工件与机床之间的契合度。

超长工件只需要加工内腔或只需要加工外形的（如图2所示）。在允许加工部位的毛坯基准面上钻，铰工艺孔直径8～10mm。

图2 超长工件加工外形示意图

（4）调整横向拖板。由横向丝杠带动的车床，横向拖板可以当做自动走刀使用。螺丝母的位置一般是A，这样就限制了横向拖板不可以过量前倾。但是，因为工件一般安装在床身的外侧，所以就造成了加工时刀架上的刀杆9要伸出去很长一段距离。如果震动的幅度过大，则不利于切削。为了缩短刀杆悬臂的长度，将横托板转动180°，螺母A位移到A′的位置上。经过调整后，横托板朝着外侧走刀的终点移动350mm，这样刀杆悬臂大大缩短，大大降低了粗糙度，提高了生产质量。

（5）将制动盘的工作面进行滚轮式的加工。利用特制的滚压工具，将精车后的制动盘的工作面做最后的滚压加工。这样可以减小制动盘工作面的粗糙度，提高制动盘工作面的硬度、耐磨性；保证了闸片和制动盘的精确度，使图纸要求的垂直度、同轴度得到保证。

4 结论

（1）通过对超机床工作范围的大输送机滚筒的工艺切割方法进行探讨，有针对性地对铣削加工过程进行优化设计。根据机床的刀具系统特征以及铣削模型提出的算法，是基于传统算法的最新铣削工艺参数技术。

（2）对于重型数控机床来说，加工的成品零件一般是大型或者特大型，其加工的参数变化范围比一些普及型以及中档的数控机床的范围小，且参数调动的比重大。

（3）通常来说，在对节点寻求最优化组合前，需要首先检查网络节点的可行性。对于每个变量设置一层一层的循环体系，顺序检查。而当处于最外面的循环变量只是变化一轮时，最内层的循环变量基本已经循环过N轮。所以，一般情况下，我们可以采用盲人探路的方法进行排查，如图3所示。

图3 盲人探路方法示意图

参考文献

［1］王国法.煤矿综采自动化成套技术与装备创新和发展［J］.煤炭科学技术，2013，（11）：1-5，9.

［2］王琴.带式输送机滚筒的平衡［J］.煤矿机械，2013，（3）：49-51.

［3］杨双艳.基于ANSYS的带式输送机滚筒分析与设计研究［J］.水力采煤与管道运输，2013，（3）：25-27.

［4］吕正东，赵飞.管状带式输送机安装技术［J］.安徽建筑，2014，（4）：187-190.

［5］Hou Y.，Li C.The Dynamics Modeling and Simulation of Spindle System of Ultra-high Speed Grinding Machine Tool［J］.Solid State Phenomena，2011，（175）：206-210.

Process for Processing Large Conveyor Roller of Super Machine Tool Range

LIN Quan
（Liuzhou Vocational and Technical College, Liuzhou 545006）

Abstract:This article aims to introduce the problems exist in the actual circumstances, the scene of large belt conveyor to drum repair and processing and the drum deformation process to adjust, to optimize the processing parameters, beyond the range of machine tools to use to large processing conveyor equipment design and machining process were analyzed, and put forward the specific processing scheme.

Key words:large conveyor, roller, processing technology, finished product

基金项目：2015年度广西高校科研项目立项“超机床范围加工大输送机滚筒的工艺方法”（项目编号：KY2015LX638）。