坡口机器人加工耳轴新工艺的制定及应用

王晓琴



坡口机器人加工耳轴新工艺的制定及应用

王晓琴

摘要综合分析同煤集团现有设备性能及加工能力，结合液压支架的耳轴技术要求，针对耳轴原有旧的加工工艺，试验制定了“坡口机器人加工耳轴”的新的加工工艺，提高了耳轴的加工质量和生产效率。

关键词坡口机器人；耳轴；数控切割机；加工工艺

0　引言

液压支架是煤矿井下常用的支护设备，需求量大，修理也较多。液压支架耳轴作为连接液压支架和刮板输送机的重要部件，是放顶煤液压支架上拉后溜千斤顶的一个零件，当放顶煤液压支架推动刮板机前移时，安装在液压支架底梁上的耳轴对后面的刮板机进行拖拽，从而带动后面刮板机前移。因此，耳轴是液压支架极易损坏的工件。

原有的液压支架耳轴加工工艺较传统［1-3］，随着技术的不断发展和进步，旧的加工工艺显示出诸多的缺点。同煤集团中央机场在试制和批量生产过程中总结出一套新的加工工艺，以下将从新旧2种加工工艺的内容和特点方面分析耳轴新旧加工工艺的优缺点。

1　旧加工工艺

1.1旧加工工艺的内容

（1）耳轴的下料加工，一直是在EXA4500数控火焰切割机上进行。由于耳轴是锻件见图1，外形尺寸有差别，只能根据图纸要求的尺寸进行编程，在实际加工耳轴外形的时候首先把耳轴毛坯锻件固定于自制的工作台上，找水平垂直；其次，对工件进行实际测量；最后，选用合适的割嘴，调整风线及割嘴离加工面的高度，在耳轴表面空走确定定位是否合适，然后进行加工见图2。

图1　耳轴毛坯　

图2　耳轴外形加工

（2）加工耳轴厚度方向的槽见图3，由于槽的中心线是人为测量而得，所以加工精度不高，每一件耳轴毛坯的加工都需要测量找点、划线，加大了工人工作量，容易出现废品，降低了工作效率。

图3　耳轴铣槽加工

（3）耳轴“毛坯”需要加工外型和厚度方向铣槽。因此要经常不停调整耳轴的位置，需用天车，或是两个人一起搬，费时费力。

（4）由于耳轴锻件表层氧化皮较厚，数控火焰切割机切割嘴压力不是很大，再加上氧化皮燃点高于其熔点，所以在切割中容易出现切割中断现象，造成切割质量下降和工效降低。火焰切割机虽然对大厚度碳钢的切割，切割费用低。但切割变形大，精度不高，切割速度低，预热穿孔时间长。

1.2旧加工工艺特点

数控火焰切割机生产耳轴效率低，安全隐患多，加工程度不高，工人劳动强度高。

2　新加工工艺

2.1新加工工艺内容

2.1.1前期准备

（1）分析各型号液压支架耳轴的加工工艺路线、图纸技术要求、切割加工面的尺寸及精度要求等基础数据，为编写程序做原始资料做准备；

（2）下料车间接受的耳轴毛坯，是由厂锻造车间锻造出来的，外形尺寸不一致。图4所示的尺寸140 mm，实际毛坯件的尺寸为135 mm～145 mm。对毛坯逐个测绘，把实测数据输入到坡口机器人数据库里，这样形状尺寸一致的归为一类，编一组程序，其它尺寸的再重新编另一组程序。

图4　耳轴尺寸图

2.1.2机器人编程

（1）试验。检查、校正机器人X、Y、Z三轴运动灵敏度和精度，建立X、Y、Z坐标系确定原点；

（2）沿ABCDEF加工面，选取典型数据，输入数据库，根据机器人语言组织结构，编制出ABCDEF加工路线的数控程序；

（3）自动执行第2条编写的程序，模拟运行，检验切割轨迹与欲达到的切割外形是否吻合，如有不符处，在该处重新采集原始数据，调整程序，重新模拟运行反复多次，直到模拟加工轨迹与要求外形尺寸完全符合，达到图纸技术要求，此时的程序确定为最终执行程序；

（4）把耳轴在工作台重新定位，采集GHJKLMNQ加工路线的原始数据，再用同上述相同的方法，编写好GHJKLMNQ轨迹的最终执行程序；

（5）GHJKLMNQ加工面与ABCDEF加工面的不同是前者技术要求留加工余量（单边留2 mm加工余量）。

2.1.3试切割加工产品

把耳轴固定操作台上后，自动执行上述第3步编制的程序，调整火焰风线，使其与被切割的耳轴垂直面保持平行，使用7#割嘴，调整氧气压力≥0.65 MPa，燃气丙烷压力＞0.15 MPa。加工出的首件产品先自检，再让专业验收人员检验，合格率达98%以上。

坡口机器人加工耳轴具有很好的稳定性，提高了切割质量，保证其一致性。降低对工人操作技术的要求，减少了人为误差。机器人加工耳轴可以用平衡吊搬运及翻转，提高了工作效率及安全系数。

2.2新加工工艺的特点

厂里应用坡口机器人一直是加工铆焊结构件的焊接坡口，这次尝试加工耳轴，拓宽了坡口机器人的加工能力，提高了设备使用效率，重要的是新工艺的制定和应用，提高了耳轴的加工精度，降低了生产成本。

3　新旧加工工艺的经济效益对比（见表1）

表1　新旧加工工艺的经济效益对比

从上表可看出坡口机器人加工耳轴无论从生产周期，加工成本或是尺寸精度和形位精度都优于数控火焰切割机，达到生产高效，产品高质量的宗旨。按全年耳轴加工约10 000件，坡口机器人比数控切割机年节约加工费用约50万元。

4　结束语

综上所述坡口机器人加工耳轴优于数控火焰切割机，用坡口机器人加工耳轴不但提升了企业技术水平、稳定了产品质量、提高了生产效率，而且减少劳动力，降低生产成本。坡口机器人加工耳轴，经过半年多的逐步完善、改进和应用，产品全部合格。

参考文献

［1］南红艳，马彪，郑喜平等.超声波淬火在30CrMnTi钢耳轴热处理中的应用［J］.金属热处理，2015（2）：35-37.

［2］谢存禧，张铁.机器人技术及其应用［M］.北京：机械工业出版社，2005.

［3］王笑天.金属材料学［M］.西安：西安交通大学出版社，1989.

Formulation and Application of the New Process of Groove Robot Processing Trunnion

Wang Xiaoqin

Abstract：Based on the comprehensive analysis of existing equipment performance and processing capacity，combining with the trunnion technical requirements of hydraulic support，for the old processing technology of trunnion，the new processing technology of“groove robot processing trunnion”is made by test，the machining quality and production efficiency of the trunnion are improved.

Key words：groove robot；trunnion；CNC cutting machine；processing technology

中图分类号TH161+.1

文献标识码B

文章编号1000-4866（2016）03-0028-02

作者简介

王晓琴，女，1986年出生。2010年毕业于中北大学，现就职于大同同煤集团中央机厂下料车间工艺编程组，助理工程师。

收稿日期：2016-04-25