复杂空间曲面型嘴型腔的加工

李剑飞

(太原重工股份有限公司-天津滨海公司，天津300460)



复杂空间曲面型嘴型腔的加工

李剑飞

(太原重工股份有限公司-天津滨海公司，天津300460)

摘要：介绍了碳素压机型嘴的加工技术，该型嘴为空间曲面，程序编制难，计算型面空间点较为复杂，切削工作量大，刀具磨损大，加工程序长，本文针对以上难点采用CAD/CAM编程，最终实现了复杂空间曲面的加工。

关键词：碳素挤压机；碳素电极；型嘴

碳素挤压机用于碳素石墨电极的挤压生产，石墨电极广泛应用于电解铝、炼钢等领域。太原重工已生产10余台套的碳素挤压机成套设备，包括：立捣卧挤式、卧捣卧挤式碳素挤压机及其成套设备，其中，12.5 MN碳素挤压机出口巴基斯坦。

型嘴为碳素电极压机中的关键零件之一，为复杂空间曲面型腔，形状复杂，工作量大，加工时间较长，且表面粗糙度要求也较高。

1型嘴加工的难点

(1)型嘴型腔，喇叭口加工面为空间曲面，是由72条纵向截面线和6条横向截面组成的，形状复杂。

(2)加工工作量大，刀具磨损大。

(3)加工程序难编制，计算型面空间点太复杂。

(4)加工程序太长，机床内存空间小。

(5)毛坯为铸件，只进行精加工，CAD/CAM默认的是先粗后精，加工参数难调整。

2型嘴关键工艺方案制定

(1)因型嘴加工量大，加工时间长，加工时刀片不易更换，所以将型嘴型面分成四段加工；一方面便于更换刀具，另一方面可以防止程序加工时，因突然断电或机床故障造成重新加工，节约了加工时间。

(2) 因型嘴二段曲面复杂，自动生成程序占用内存太大，所以又将二段分成二面加工，使程序不超过机床内存。

(3) 一段圆弧曲率半径是R315 mm，所以选用R10 mm，直径250 mm的圆弧刀盘。二段圆弧曲率半径是R113 mm，所以选用直径200 mm的圆弧刀盘。三段、四段最小曲率半径为R32 mm，因刀具有限，所以选用直径80 mm的玉米刀加工。

3选用CAD/CAM

(1)图纸上已知截面线每5°一条，型腔最大直径是1 420 mm，按已知的5°来进行加工，步距为60 mm，形状难以保证。

(2)理想切削点与实际切削点不同，容易造成过切。

针对以上两点，故我们选用了CAD/CAM。

4编程及实现过程

4.1型嘴加工图见图1。型嘴型腔图中显示每90°是由19条纵向截面线和6条横向截面线组成，形状复杂。

图2　型嘴一段加工实体图

图3　型嘴一段加工程序图

图4　型嘴二段实体图

4.2型嘴一段

型嘴一段加工实体图及加工程序图见图2和图3。

4.3型嘴二段

型嘴二段程序分两次生成。型嘴二段曲面四段是一样的，所以先生成一段，然后再镜像。型嘴二段实体图及加工程序图见图4和图5。

4.4型嘴三段

型嘴三段实体图及加工程序图见图6和图7。

4.5型嘴四段

型嘴四段实体图和加工程序图见图8和图9。

图5　型嘴二段加工程序图

图6　型嘴三段实体图

图7　型嘴三段加工程序图

图8　型嘴四段实体图

5结论

(1)随着机械行业的进步，产品的外型越来越复杂，精度越来越高，CAD 普通加工和简单程序很难满足加工要求，或根本无法加工，使用宏程序，应用绘图生成加工程序，满足了行业的要求。

(2)CAD/CAM主要应用于模具的设计与制造，用于加工型嘴，是加工大型零件的首次突破，为将来加工更大更复杂的零件奠定了基础。

图9　型嘴四段加工程序图

(3)首次使用数控机床加工型嘴，保证了设计理念的理想形状，使流阻达到理想状态。

(4)在公司内，利用CAD/CAM加工复杂零件实属首例，攻克了手工无法编程，无法加工复杂零件的难题。

(5)此方法适用于类似零件的加工。

Machining of Model Mouth and Cavity with Complex Space Curved Surface

Li Jianfei

Abstract：This paper introduces the machining technology for model mouth of carbon press. The model mouth has the space curved surface, so programming is difficult, and calculating space points on model surface is more complex, and cutting amount is large, and tool wear is high, and machining time is long. Aiming at the problems mentioned above, CAD/ CAM is used for programming to realize the machining for complex space curved surface.

Key words：carbon press; carbon electrode; model mouth

中图分类号：TG375+.23

文献标志码：B

作者简介：李剑飞(1973—)，男，硕士，工程师，从事锻压设备及轧钢设备的制造技术。电话：13935108940，E-mail：peterli.jf@163.com

收稿日期：2015—08—18