数控镗铣床TKP6513平旋盘用加长刀座的设计

西安煤矿机械有限公司 （陕西 710032） 李 显

1. 设计背景

数控镗铣床TKP6513平旋盘现有刀座装上外圆车刀，只可以加工摇臂行星头的最大外圆至φ650mm左右，而C0N011301系列摇臂行星头的外圆为，密封槽为，现有刀座无法加工，所以需要设计加长刀座。

图 1

2. 设计思路及过程

（1）分析此零件使用性能及关键部位结构。通常TKP6513数控镗铣床加工外圆的方法有：与机床主轴联接的7∶24锥度的刀柄上，装上玉米铣刀或合金铣刀通过G2/G3圆命令来加工，但加工的外圆表面质量差，达不到图样Ra=3.2μm的要求。而通过在此机床的平旋盘滑道上安装底座，底座上安装刀座，刀座上装外圆车刀加工外圆，则可以保证图样表面粗糙度及尺寸公差要求。但因滑道行程（200mm）及机床自带刀座尺寸的限制，目前TKP6513数控镗铣床镗削机壳的最大外圆为φ650mm左右。为加工大于φ650mm的摇臂行星头外圆，需要在现有底座和刀座之间设计一个径向加长的加长刀座。

在正确理解数控镗铣床TKP6513加长刀座的使用性能及关键部位结构的基础上，运用机械零件过渡联接的结构设计；轴与孔的配合、公差；机床重要零件的材料选择；机床重要零件的热处理知识；45中碳钢焊接等知识，进行此零件的结构设计、材料选型及热处理。

（2）将加长刀座的刀块轴1（联接现有刀座）与直角加长轴2（联接现有底座）配合部位设计成一个过渡配合的组件，如图1所示。

（3）考虑到该加长刀座既要整体刚性好、表面硬且耐磨的使用性能要求，又要保证材料的可焊性的要求，选用含碳量为0.42%～0.50%的45调质钢（240～280HBW），提高了材料的强度、硬度、塑性和韧性的综合力学性能。目前大功率采煤机摇臂行星头外圆最大为φ885mm，通过分析计算将刀块轴1选用φ80mm×167mm、直角加长轴2选用φ60mm×380mm的45圆钢，既能满足加工要求，又能满足整体刚性好的使用要求。45钢的可焊性差，但仍能焊接，必须焊前预热，焊后退火以消除应力。

（4）又考虑到该加长刀座的刀块轴与直角加长轴焊接时二者的定位及位置度要求，将其配合部位设计成一个过渡配合的组件，使得其焊前安装定位准确。焊前安装可采取液氮冷装方法，焊接时除了焊前预热焊后退火外，还应采取小电流等焊接工艺方法以消除焊接应力产生裂纹的倾向。

（5）为提高组件的强度，满足其使用性能，除了考虑以上因素外，在刀块轴1的下端设计安装一个M10的紧固螺钉（焊完后加工此螺孔），保证用此加长刀座加工外圆时的安全性能要求。

（6）为了将此90°加长组件与现有的刀座联接，在刀块轴1上端设计一个与φ40H7径向孔夹角45°的2个的槽定位，并用2个M5螺钉联接现有的刀座，即做成了一个加长约350mm的平旋盘用加长刀座。

按此方案设计自制的加长刀座，结构简单，易于加工，强度好、刚性好，解决了在TKP6513数控镗铣床上加工摇臂行星头外圆φ885mm的问题，节约了时间，降低了成本。

笔者同时跟踪了自制加长刀座的加工过程、热处理过程及焊接过程，通过试装调试，对完工后的加长刀座增加了相应的铣扁要求，以保证该加长刀座的安装使用。自制的数控镗铣床TKP6513加长刀座如图2所示。

图 2

3. 应用及效益情况

公司现有的4台数控镗铣床TKP6513平旋盘均可用此加长刀座。历经一年时间，已经用此加长刀座加工或大修了32台大功率采煤机摇臂行星头，各行星头密封槽处的外圆尺寸、公差及表面粗糙度均达到图样产品质量要求。

4. 结语

通过这次加长刀座的成功设计，使得数控车间后续加工更大摇臂行星头密封槽处的外圆成为可能，节省了定制特殊加长刀座的费用和时间、节约了生产成本、提高了生产效率。

[1] 成大先. 机械设计手册[M]. 5版.北京：化学工业出版社，2008.

[2] 孙凤池，王先逵. 机械加工工艺手册[M]. 2版. 北京：机械工业出版社，2007.

[3] 马永杰. 热处理工必读[M]. 北京：化学工业出版社，2009.