磁悬浮轨排异形工件加工方法

郭江海，胡小斌，冯来义，蔡永强，王琛，杨涛

中铁宝桥集团有限公司 陕西宝鸡 721006

1 序言

高速磁悬浮车辆具有零污染，无需燃油，无有害气体排放，噪声小，乘坐舒适，爬坡能力强，以及加速、减速快等优点。磁悬浮轨排是承载磁悬浮车辆运行的线路装备，车辆通过悬浮在轨排上面实现平稳运行。传统的磁悬浮轨排生产需要人工装夹定位，采用单工位加工作业，生产耗时长，设备和人工占用多，不仅生产效率低，而且操作人员劳动强度很高，加工方法亟待改善。磁悬浮轨排的主要部件是异形工件，其属于异形非对称截面型材，国内无成形产品，不仅型号各异，而且工件表面和孔群加工精度要求很高。一根异形工件长度13m，采用传统方法至少需要9h才能完成加工。工艺创新后，单根异形工件加工时间大约只有30min，不仅效率大幅提高，而且制造精度更高。

2 异形工件加工内容及要求

异形工件形状复杂，其需加工面及其序号如图1所示，孔加工截面如图2所示。面1～面11总共11个面，均需要加工，加工量为3～5mm，要求表面粗糙度值Ra=6.3μm。工件长度最长为13m，工件数量达13000件，不仅加工面多，而且批量大。如果逐个面加工，不仅加工效率低，而且由于存在多次装夹，因此加工精度很难保证。

图1 异形工件需加工面及其序号

图2 异形工件孔加工截面

3 加工方法

由于此工件外形比较特殊，需加工面多，且加工精度及几何公差要求很高，为此采用加工工序集中、一次装夹多面同时加工的方法，分工位进行加工。

3.1 工位一

工位一如图3所示，工件一次装夹，同时加工面1、面11、面10和面9。加工时采用强力电磁吸盘，以面4为定位基准面，面8为辅助支撑面，在面3、面5之间采用液压缸与球面顶紧杆组合工装进行工件的装夹，工装一端装有液压缸，另一端装有球面顶紧杆，活塞杆在液压油的作用下顶紧面3，工件向面3方向移动，直至面5紧靠球面顶紧杆。面1与面9利用装在机床立柱上的两个侧铣削动力头加工，面10、面11利用安装于机床前后横梁上的铣削动力头进行加工。面1、面11、面10和面9的加工如图4所示。

图3 工位一

图4 面1、面11、面10和面9的加工

3.2 工位二

工位二如图5所示，工件一次装夹，同时加工面2～面8，共7个面。加工时采用强力电磁吸盘，以面11为定位基准面，面10为辅助支撑面，面1、面9之间采用液压缸与定位块组合工装进行工件的装夹，面2、面4、面6和面8利用装在工作台侧面的3个铣削动力头加工，面3、面5和面7利用装在前端位置、两端带支撑横跨工作台的组合刀具与铣削动力头进行加工。面2～面8的加工如图6所示。

图5 工位二

图6 面2～面8的加工

3.3 工位三

工件利用装夹工装一次装夹于机床工作台上，采用刀库及换刀机械手进行不同直径孔的加工，加工时装夹原理与工位二类似。

4 结束语

本文以磁悬浮轨排异形工件为例进行工艺改进，改进后的加工及装夹方法不仅能满足大批量生产要求，而且能大幅提高生产效率与加工质量。其中的创新点和经验总结如下。

1）异形工件所有表面和通长全部需要切削加工，为此采用工序集中、分工位及多面同时加工的方法。

2）工序集中后所要加工的表面不能作为加工时的装夹定位面，避免干涉。

3）异形工件多面加工时，采用底面电磁夹紧、侧面定位及两侧辅助支撑的装夹方式。利用强力电磁吸盘、液压缸及定位块组合工装实现快速定位与装夹。