AWC机架现场扩孔机设计

AWC机架现场扩孔机设计

解决攀钢热轧板厂三期技改工程（立辊轧机宽度自动控制系统（AWC））改造后，需对现有的立辊轧机机架进行扩孔，以便安装长行程伺服油缸。立辊轧机机架扩孔如果送入设备制造厂进行加工，质量保证可靠，但机架还原难于保证安装质量、精度。为了降低技改工程费用，决定在立辊轧机现场对机架进行扩孔加工。经过潜心研究，结合现场实际情况设计专用扩孔设备——专用镗床。再结合专用设备的扩孔工艺，提出了切实可行的解决方案，该方案具有经济、实用、可行等特点。

设计的特色：解决了现场安装及镗杆的刚度问题；满足了扩较大孔的要求；此专用设备镗刀系统采用卧式镗床的平旋盘结构，可方便调整刀具切削深度；导轨采用组合式导轨，使运动平稳，安装便捷；支撑采用组合机床型式支撑，便于拆卸安装，可大大提高生产率。

1 绪论

1.1 设计目的和意义

攀枝花新钢钒股份有限公司为了适应钢铁市场需求，实现了全连铸，热轧系统进行了大规模的改造，以提高热轧产品质量、成材率和作业效率，以及为冷轧提供高质量的原料，同时提高热轧产品的市场占有率。为了提高热轧板的外观增强带钢的市场竞争力，决定在热轧板厂三期技改工程中，对现有的E1、E2立辊轧机进行改造增添宽度自动控制系统（AWC），使热轧带钢产品质量达到国内先进水平。

立辊轧机宽度自动控制系统（AWC）改造用长行程伺服液压缸替代原电动机械侧压系统，为保证缸的行程满足原侧压轧辊位置变化要求，在安装伺服油缸位置，需对现有的立辊轧机机架孔进行扩孔，以便安装长行程伺服油缸。

立辊轧机机架扩孔实施方案比较突出，如果拆除，送入设备制造厂进行加工，质量保证可靠，但机架还原难于保证安装质量。为了降低技改工程建设费用，决定在立辊轧机现场对机架进行扩孔加工。

为了采用经济实用的方案解决机架现场扩孔，结合现场实际情况设计专用扩孔设备，再结合专用设备编制详细的扩孔工艺，提出了切实的解决方案，该方案具有经济、实用、可行等特点。

1.2 扩孔技术要求

E1立辊轧机机架：所加工孔从Φ300mm扩孔至Φ520mm，孔实际长度292mm,上下孔中心距1500mm，孔与油缸间隙单边5mm。

E1立辊轧机机架下孔相对地面标高为+200mm，上孔标高为+1700mm，安装面标高为-1600mm。

E2立辊轧机机架：所加工孔从Φ260mm扩大到Φ420mm，孔的实际长度108mm，上下孔中心距1240mm，孔与油缸间隙单边5mm。

E2立辊轧机机架下孔相对地面标高为+320mm，上孔标高为+1560mm，安装面标高为-1600mm。

1.3 应解决的问题

如何对较大孔进行扩孔，刀杆系统的稳定性；现场条件的限制问题；由于机架未拆卸下来只能在机器上加工扩孔，必须考虑现场空间大小问题,以及专用镗床的生产成本问题。

1.4 设计项目的发展情况

专用镗床主要用于特殊孔的加工，结构简单，应用范围较广。国内外专用镗床主要向标准化、高精度、高生产率方向发展，以适应复杂多变的生产环境。

1.5设计原理

该专用镗床主要由刀具系统、变速装置、动力装置构成。

镗刀可分为镗刀头和镗刀块。

镗杆按支撑形式分为悬臂式和双支撑式镗杆。

变速装置可由齿轮变速或电机无极变速装置构成，本课题考虑到机械结构及成本因素，选用齿轮组变速。

动力装置主要由各类电机供给。

本设计根据现有坐标镗床及相关组合机床综合设计利用刀具在导轨上做进给运动，导轨类似CA6140导轨。利用组合支架提供不同高度的孔加工。

2 总体设计

2.1 总体设计原则

①采用成熟的经验或经分析实验验证了的方案；②结构简单，零部件数量少；多用标准化、通用化零部件；③重视维修性，便于检修、调整、拆换；④重视关键零件的可靠性和材料选择；⑤充分运用故障分析成果，及时反馈，尽早改进。

2.2 工艺分析

设计主要参数

E1立辊轧机机架：所加工孔从Φ300mm扩孔至Φ520mm，孔实际长度292mm,上下孔中心距1500mm，孔与油缸间隙单边5mm。

E2立辊轧机机架：所加工孔从Φ260mm扩大到Φ420mm，孔的实际长度108mm，上下孔中心距1240mm，孔与油缸间隙单边5mm。

由于加工孔和加工余量较大，并且只能在现场机器上进行扩孔，普通扩孔钻及通用性镗床无法满足加工要求，需要利用专用镗床进行扩孔，可利用多次进刀完成大余量的切削。

2.3 总体方案的比较

2.3.1 刀杆的安装形式

刀杆的形式及卧式镗

床的工艺范围如图：

刀杆的安形式：

①刀杆直接装于主轴之

上。

②刀杆安装在平旋盘

上。

比较以上方案的优缺点：

①此方案对主轴的旋转

图2.1 卧式镗床的工艺范围

精度、刚度、承载能力要求较高，刀具的最

大伸长量需达到292mm，具有较大不稳定性，且刀杆较粗，且重力作用较大，将产生较大挠度，影响加工精度。

②此方案因刀杆与主轴不同轴，则产生一定的离心力，不能达到动平衡，但可利用加配重的方法，解决这一问题；又因平旋盘的质量较大一些，具有惰轮的作用，储备一定的动能，不易在加工条件发生变化时停转，刀具能方便装夹，容

易调整长度，能实现一把刀具加工，并使刀具的径向伸出长度缩短，对主轴的性能要求降低，主轴只须传递一定的转矩即可，刀杆具有较强的刚度。

2.3.2 进给方式

进给方式可分为：机械传动进给，手动进给。

由于此专用扩孔机，为现场改造设备时使用，不直接用于工厂生产，为节约成本，简化变速机构，采用手轮进给方式，通过对铁屑颜色的判别，调试每刀进给的最佳进给量。

按铁屑颜色、形状酌情调整速度；当采用高速钢镗刀正常切削钢材时，切屑应成白色，切屑呈蓝色时说明切削速度选高了；使用硬质合金镗刀切削时，正常的切屑应呈蓝色，当出现火花时说明切削速度选高了，出现黑色切屑则是切削速度未选足。

2.3.3 升降运动形式

升降运动选择：①可利用滑座在立柱导轨上进行上下升降运动，由于为垂直运动且重力较大，人工较为吃力，需采用电机驱动，这样将增加扩孔机的复杂性，自身重量及生产成本。②由于四个孔具有固定高度位置，可利用工厂中经常使用的支架设备，变换不同的高度位置；使主轴箱水平放置于道轨上，可使安装更加容易，导轨刚度更高，由于部分孔的高度较高，需增加辅助支撑，提高支撑刚度；这样设计将大大简化设备、降低重量。但生产时间因安装支架而有所增加。2.3.4 机床运动的分配

由于现场机架固定不动，因此在镗孔时，进给和升降运动必须由刀具运动完成，这样将影响加工精度，一般情况为刀具只做切削运动，而工件进给实现金属切削，但本设计中属于特殊情况，需增加机床刚度，提高加工质量。

2.3.5 选择传动形式和支撑形式

为了简化机床结构、降低生产成本，采用交流异步电机驱动机械装置传动，它具有传递功率大，变速范围较广，传动比准确、工作可靠等优点。电机与主轴箱之间利用带轮连接，具有过载保护、减小振动等优点；电机安装于主轴箱外部，可减少热源传递热量到主轴箱影响加工精度。

机床形式采用卧式结构，其结构类似于CA6140尾座，可便于安装，其结构具有较高的刚度。