先进加工技术在工程机械行业中的应用

徐州重型机械有限公司 （江苏 221004） 李 云

1. 加工设备的选用

工程机械大量使用臂架类结构，例如起重机伸臂、挖掘机动臂等，镗孔需要保证较高的同轴度，各企业大多选择卧式双面镗铣加工中心进行加工（见图1），目前该设备多是直接采购国内外品牌机床，例如意大利FTP、日本三菱、意大利COLGAR以及沈阳机床等，该设备需要定期校验两根镗杆之间的同轴度，一般要求同轴度不得大于0.1mm，为提高加工的自动化程度，一般都带有雷尼绍测量系统，能进行自动对刀、自动进行坐标补偿，缩短了加工辅助时间，提高加工效率。

高端数控设备的大量应用，对操作人员也提出了更高的要求，需要操作人员不仅掌握数控设备操作技能，还需掌握数控系统的高级编程语言，了解数控系统中的坐标系旋转、自动补偿等功能，熟悉设备的保养维护，目前大多数工程机械企业的操作人员，不具备这样的技能素质，出现数控系统功能利用率低的情况，需要企业在这些方面对操作人员进行培训。

2. 数控刀具

（1）镗削刀具：工程机械的臂架类部件中，轴套孔一般由钢管整体焊接而成，常选用27SiMn等焊接性能好，又易于切削加工的材料，这种轴套孔经常设计成活动铰点的形式，加工时需要粗、精镗保证同一组孔的同轴度，而且经常需要加工轴套孔的内侧端面，如图2所示。

图 2

目前公司在加工图2所示结构件的时候，使用双面对镗机床来粗、精镗该组孔保证同轴度，由于拼点误差、焊接变形等原因，焊接完毕后，工件两个套筒的同轴度偏差较大，导致粗镗刀切削量ap不均匀， 会造成刀片磨损严重，影响寿命，根据上述情况，我们试用了伊斯卡的HTP tangpluge刀具（见图3），能以平行Z轴的方向快速插铣套筒，线速度vC可以达到150m/min，背吃刀量ap最大可以达到15mm，较好的解决了这个问题。

（2）反铣刀具：在工程机械的大型结构件中，经常需要加工轴套铰点孔的内侧，传统的方法是使用白钢条进行反刮加工，这种方法的优点是刀具成本较低，但是加工时机床与工件振动较大，加工面表面粗糙度不好，甚至会降低机床精度，由于目前各大刀具厂家的标准盘式反铣刀，加工的直径范围较小，不能满足加工需求， 针对这一问题 ，各刀具厂家提出了以下解决办法。

第一是使用大直径刀盘非标反铣刀进行加工，从铰点孔的外侧进刀，如图4所示，这种刀具的优点是反铣的直径范围较大，缺点是刀具较重、刀盘较大，无法放入刀库，只能手动换刀，为了减轻重量，降低工人手动换刀的劳动强度，可以选择铝合金等轻质材料作为刀体，为了增加刀具的切削平稳性，也可以使用螺栓将刀盘固定在主轴端面上。

第二，使用偏心式非标反铣刀进行加工，从铰点孔的孔内进刀，如图5所示，这种刀具的优点是，反铣的直径范围较大，刀具较轻，可以放入刀库，缺点是参与切削的刀片数量较少，编程较复杂，需要选择合理的切削参数，才能达到较理想的加工效果。

图4 大刀盘反铣刀

图5 偏心式非标反铣刀

（3）工装方面：为提升机加工效率，结构件机加工夹具，要求带有检测功能，提高找正工件的精度，图6所示为挖掘机动臂的加工夹具，具有激光对线装置，能发射醒目的红色激光束，该激光束平行于机床的X轴，并处于夹具的横向中分面上，加工前工人需要用盒尺测量铰点孔两外端面至激光束的距离，然后调整夹具保持两侧距离相等，这样就取消了划线工序，而且不需要使用镐针沿着X轴找正，保证了产品加工的一致性，降低工人的劳动强度。

图6 挖机动臂机加工夹具

为了提升结构件可靠性，工程机械各企业，需要立足自制一些形位公差检具，例如部分工程机械结构件，有铰点孔同轴度的检验要求，需要一些简易的同轴度检测样轴（见图7） ，与激光跟踪仪、三坐标检测机相比，同轴度样轴价格低、易保养的优势，目前卡特彼勒、厦工等企业都配置相关样轴，便于操作工人自检使用。

图7 同轴度样轴

先进的数控加工技术作为工程机械制造过程中的关键技术，很大程度上决定了结构件的可靠性，甚至会影响到整机性能，因此随着数控加工技术的研究应用，将进一步提升工程机械产品的制造水平。