TPX6113/2 型卧式铣镗床工作台辅助支撑架的设计及应用
2022-5-24 来源： 永城煤电控股集团有限公司机电制修厂 作者：田永超 刘治层
摘要: 为保证 TPX6113 /2 型卧式铣镗床使用安全，提升其加工超长、超重零件的能力，通过设计辅助支撑架扩大镗床工作平台承载面积，拓宽镗床加工范围，利用弹性支撑原理，使支撑架跟随零件一起运动，并提供动态弹性平衡支撑，解决大零件装夹困难问题，为小机床加工大零件提供一种新的加工思路。
关键词: 卧式铣镗床; 支撑架; 工作台; 加工范围; 大零件
TPX6113 / 2 型卧式铣镗床为通用机床设备，可对箱体、壳体、机座等大型零件进行镗孔、扩孔、铣平面、切槽等切削加工，广泛应用于能源、交通、重型、石化机械等行业，是加工箱体类零件的关键设备。镗床工作台主要技术参数如下:
( 1) 额定载荷: 10 000 kg。
( 2) 工作面积: 1 800 mm×1 600 mm。
( 3) 行程: 横向 2 000 mm、纵向 2 000 mm。
在实际生产加工过程中，一些大型零件质量虽小于此镗床额定载荷，但由于装夹平面远超工作台面积，待加工位置偏离重心较远，在镗床平台上无法装夹，这类零件难以用此型号镗床进行加工。还有一类零件，虽可装夹至镗床工作平台，但重心临近平台边缘，半边偏沉，半边悬空; 虽可进行加工，但存在损坏镗床的风险与隐患。
针对上述情况，本文通过设计一种辅助支撑架，为镗床工作平台提供动态辅助支撑，将本已超出加工能力的零件安全装夹至工作平台进行加工，以拓宽镗床加工范围，获得较大的技术经济价值。
1、设计方案
1．1 结构设计及原理
如图 1 所示，该支撑架由横移板、纵移板、中间板、旋转板、上下架体、支撑腿、弹簧和可调支腿等结构组成。整体呈三角柱结构，截面为等腰三角形。架体静置高度高于镗床工作平台 100 mm，支撑工件时，3 个弹簧伸缩支座被压缩 100 mm，可提供近 30 k N 的弹性支撑力，同时可实现自动平衡调节。底部可调支腿用于微调高度，顶部纵横滑动平台在底部滚珠及定位导向装置带动下，可分别实现前后左右 4 个方向的自由滑动。
1．1．1 纵横滑移及旋转平台
横移板、纵移板、旋转盘和平台底板从上至下依次连接，构成了纵横滑移及旋转平台，每个板之间通过滚珠滑槽结构进行连接定位，可使每级结构自由滑动或旋转。
平台底板由方形板制成，底部焊接至三角形上架顶部，上部和旋转盘连接，上平面有 4 小段圆弧形滑槽，在钢珠的带动下，可使上部机构左右各微动旋转6°，实现上级结构的平面角度微调。
旋转盘由圆形板制成，底部和平台底板连接，上部和纵移板连接，上平面有 2 个直线型滑槽，在钢珠的带动下，可使纵移板纵向水平滑动。
纵移板由方形板制成，底部和旋转盘连接，上部和横移板连接，上平面有 2 个直线型滑槽，在钢珠的带动下，可使横移板水平横向滑动。
横移板由方形板制成，底部和纵移板连接，上部承载待加工零件底部，可使零件在平台的带动下，纵横滑动。
1．1．2 滚珠滑槽结构
支撑架所有滑动机构都由滑槽、隔离销、钢珠组成。如图 3 所示，两个隔离销之间各有 1 枚钢珠，钢珠顶部略高于隔离销顶面，起滑动承载作用。隔离销下端通过螺纹连接到下级机构上，上端嵌入上级机构滑槽中，起隔离导向作用。若没有隔离销，采用纯钢珠设计，钢珠沿一个方向滚动，容易发生卡死现象。隔离销的存在，使每枚钢珠相互独立，保证其转动灵活。
1．1．3 上下架体
上架体由工字钢焊接而成，下架体由钢板焊接而成，两者之间通过 3 个支腿和弹簧进行连接。上下架体呈等腰直接三角形结构，为上部平台提供支撑，上架支腿插入下架支腿中，在导向块的导向作用下，同时在弹簧的支撑作用下，使得上架体可在下架体中纵向弹性升降。
1．1．4 升降调节支撑机构
3 个支腿弹簧可带动平台随待加工零件的纵横移动进行动态自动平衡支撑，和下架底部手动调节的 3个可调支腿配合使用，可根据需要调节弹簧压缩量，为承载待加工零件提供适宜支撑力。
1．2 使用步骤及流程
( 1) 将支撑架放置到镗床导轨一端，让导轨端部插入架体内部，使支撑架尽可能近地接近镗床工作平台，以便提供更为稳固的纵向支撑力，同时，初步核对待加工零件加工幅度范围，保证在不挪动支撑架的前提下，满足零件加工一个工序的运动幅度。
( 2) 找正支撑架。通过测量，尽量让支撑架中心轴线和镗床工作台中心轴线重合，并保证纵、横移板滑槽和工作台纵、横向平移轨迹的平行度，以减小滑动阻力。由于旋转盘有跟随零件自动找正的功能，即使初步找正略有偏差，后期也可自动调节。找正的最佳效果是让平台承载零件后，旋转盘不动作，无需通过旋转调整平行度偏差。
( 3) 将待加工零件放置于镗床工作平台和支撑架顶部，尽量让零件重心置于镗床工作平台内部，这样支撑架仅提供反向支撑力，更为安全可靠。零件将支撑架顶部压至和工作台水平时，通过底部可调支腿调节支撑高度，经过试验，找到能够将待加工零件支撑到和镗床工作平台产生倾斜间隙的临界点，然后略微调低，以提供最为稳固又适宜的弹性支撑力。
( 4) 进行负荷试运行调试。开机操作镗床，纵横方向分别微动镗床工作平台，观察支撑架顶部纵移板、横移板、旋转盘随镗床工作平台纵横移动的灵活程度，保证各方向滑动无卡塞、失稳等问题后，根据零件加工幅度范围，在纵、横 2 个方向上往复试验，确定能满足一个工序的加工幅度范围后方可进行加工。
2、使用实例
永城煤电控股集团有限公司机电制修厂是集煤矿机电设备制造、维修为一体的现代化企业。该厂利用TPX6113 / 2 型卧式铣镗床加工 SGZ800 刮板机机头架时，此零件总长 3．25 m，总重 7 t 有余，重量临近机床最大承重，长度远超机床平台范围，重心偏离平台中心位置，用镗床进行铣面、镗孔、钻孔等工艺加工时，存在一定的加工难度和风险。采用本设计的辅助支撑架后，解决了加工难题，实现了零件各工序的切削加工。现场使用效果图如图 4 所示。
3、结语
本设计立足生产加工实际，根据镗床设备性能设计制作而成，在一定程度上合理拓宽了镗床加工范围，将本不可能完成的加工任务变为了可能，创造了极大的经济社会效益。本设计的成功应用，也为如何充分挖掘企业现有设备潜能，提升企业生产加工能力提供了新思路。
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