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日式”石墨電極錐形螺紋機床加工質量探討

放大字體  縮小字體 發布日期:2015-07-01  作者:鑫欏資訊
       普通功率石墨電極的生產工序多,周期長,能源消耗高,不確定因素多;因石墨電極及接頭的外在加工質量波動而造成的質量事故也屢見不鮮,因此應加強石墨化后產品的機械加工控制,重點關注電極與接頭的加工精度、配合精度以及連接的可靠性。
 
  電極端面接觸趨近100%,間隙趨近于0;螺紋一側全部貼合(面接觸),另一側及齒頂存在合理間隙.這樣的連接可確保所有螺紋牙面均勻受力,連接強度大大增加;在使用過程中,折斷及松脫的幾率減少;通電后電阻率下降,熱膨脹使間隙減小,但不會產生熱壓潰,電極消耗下降且難以燒斷。
 
  在實際加工過程中,由于加工精度差,連接后端面間隙大,螺紋牙部接觸不好,通電后電阻加大,容易產生局部打弧、燒損甚至燒斷;多牙連接變成少牙接觸,而且是點接觸,受力強度下降,加之通電后的振動,電極極容易松脫以至折斷;連接徑向及齒面間隙時大時小,通電后的熱膨脹還會使間隙太小的部分產生局部熱壓潰,也大大地影響著連接強度,加劇了燒損、松脫、折斷的危害。
 
  因此,要實現理想連接,必須同時提高電極和接頭的加工質量。通過實施設備改造,查找存在問題,加強過程控制,完全能夠使實際狀態無限接近理想連接。
 
  1、石墨電極加工質量問題
 
  石墨電極加工質量差主要表現在以下三個方面:1)電極錐形孔螺紋加工精度不符合標準。不能保證任意一支電極與任意一只同規格接頭都可靠連接(即保持互換性);2)電極本體外回軸線與接頭孔軸線不同心。連接后軸線出現“漂移”,同軸度得不到保證,邊緣接觸不到;3)電極上下兩個端面不平行或電極本體軀干中心線與一個端面不垂直。上下兩支電極連接后軸線出現“扭曲”,垂直度得不到保證,端面一邊緊壓接觸,另一邊產生間隙。
 
  特別需要指出的是,由于工作原理的差異,“美式”車床易導致2)、3)兩種現象的發生,而“日式”車床問題主要集中在錐形螺紋孔的加工上131,下面主要分析“日式”車床易出現的問題。
 
  “日式”車床電極錐形孔螺紋加工過程中常見的質量問題如下:
 
  1)平面度“十”方向上所謂的“一點好,三點不好”和“三點好,一點不好”;
 
  2)螺紋孔橢回(即通常說的“扁”);
 
  3)錐形孔整個圓周上有一小段螺紋牙型缺損;
 
  4)螺紋牙型瘦,嚴重時可導致“花牙”;
 
  5)錐形孔口與孔底螺紋一頭正常,另一頭螺紋齒頂不完整;
 
  6)牙型異常。通過接頭與電極孔旋接后,在螺紋牙面出現周期性亮斑(俗稱“西瓜皮”);
 
  7)螺紋孔“中凸氣
 
  2、原因分析
 
  石墨電極的加工質量在很大程度上取決于機床的自身性能,機床本身的各種問題都可能導致加工產品的質量不合格。以下是螺紋加工機床本身常見的一些問題。
 
  2.1馬鞍托架
 
  1)調節不當,支撐托輪偏高或偏低。在電極外圓加工尺寸一致的前提下,若支撐托輪偏高,造成電極加工端抬頭,相當于加大了螺紋加工的吃X深度,加工出來的電極螺紋孔變大;反之若支撐托輪偏低,造成電極加工端下沉,加工出來的電極螺紋孔也大。同時,由于電極的軸線與實際回轉中心線不一致,也會影響端面的平面度控制。
 
  2)托輪轉動不靈活。軸承損壞,或托輪與托架單面摩擦。
 
  3)蝸輪蝸桿磨損或損壞,承重后雙面(或單邊)下沉。電極在旋轉過程中,因螺紋孔仿形與馬鞍托架部位電極外表面的形狀(尤其是單邊下沉),加工出來的螺紋孔呈橢圓。若經過接頭旋接后,齒面甚至出現“拋物線”痕跡。
 
  2.2滾珠絲杠副
 
  1)侍服進給系統的間隙。
 
  2)絲杠螺距誤差的變化。長期使用后,由于機械磨損的客觀存在,機械傳動元件的間隙、導軌副的間隙必然加大,滾珠絲杠的補償值不可避免地也發生變化。一旦磨損或維修后未及時人工補償,原有的位置精度已經不在剛出廠時的狀態,使得加工精度大打折扣。在加工過程中,二軸絲杠間隙超過內控標準,可導致螺紋孔(即結合度)忽大忽小;
 
  2軸絲杠間隙超過內控標準,可導致螺紋牙型異常等嚴重后果。
 
  2.3機床導軌
 
  1)正常磨損。在長期的使用過程中,由于兩個接觸面存在不同程度的摩擦,使摩擦副表面產生了不同程度的磨損,影響了加工精度和生產效率。
 
  2)接觸面嚴重積灰。車床保養、潤滑不到位。
 
  2.4卡盤
 
  1)卡爪夾不緊。三爪不在一個同心圓上,卡盤積灰嚴重。
 
  2)氣壓不夠。壓縮空氣水分大、壓力低。加工螺紋時,卡爪沒夾緊電極,致使電極在轉動過程中縱向竄離原工位或出現電極轉速相對滯后于走X的現象。
 
  2.5飛X體及軸承座
 
  1)主軸錐孔和梳XX柄聯接不可靠。材料、錐度不匹配和更換v柄操作不當均有可能。
 
  在切削過程中,主軸錐孔和梳XX柄均會在離心力的作用下發生徑向膨脹,膨脹量的大小隨旋轉速度的增大而增大,配合面間呈現出很復雜的接觸狀態和應力狀態。在主軸錐孔和X柄均采用同類材料的情況下,前者的膨脹量總是大于后者,從而降低了聯接的可靠性;若主軸錐孔和梳XX柄的材料性能匹配不當,后果將更嚴重。上述變化在常用轉速下一般被忽略不計,但轉速較高時,離心力產生的徑向膨脹會降低聯接面間的接觸應力,導致梳XX柄相對主軸錐孔位置的變化并使X具在徑向切削力的作用下發生彎曲,直接影響加工精度和螺紋表面粗糙度。
 
  主軸錐孔和梳XX柄聯接的徑向間隙隨旋轉速度的提高呈平方關系增長,且在整個接觸錐面上,這種變化是不均勻的;加上飛X體錐度柄較長,很難實現全長無間隙配合。梳XX柄大端處的間隙比其它部分間隙大,徑向間隙的變化呈喇叭口形,且隨著轉速的提高,喇叭口趨勢更加明顯,該間晾不僅會引起X具的徑向圓跳動,影響X具系統的動平衡;而且會使得主軸與梳XX柄間的聯接變松,導致梳XX柄在軸向夾緊力的作用下向主軸后端移動,引起X柄軸向定位誤差。因此,一般只要求配合前段70%以上接觸,而后段往往會有一定間晾。
 
  如果通過提高過盈量來抵消高速旋轉時主軸與X柄間的間隙,以保證主軸錐孔和梳XX柄聯接在高速下仍有可靠的接觸的話,過大的過盈量需拉X機構產生很大的拉力,對換X非常不利,還會使主軸端部膨脹,對主軸前軸承有不良影響。
 
  2)梳X主軸軸承調整不合理。主軸部件性能的指標主要是旋轉精度、剛度和速度適應性。特別需要指出的是,旋轉精度決定于主軸以及軸承的制造和裝配質量。游隙太大,造成軸竄動;游隙太小,軸承發熱。
 
  3)平面X固定不牢。
 
  2.6切削X其
 
  3)目前,電極錐形孔螺紋的切削X具(梳X)材質主要有高速鋼、45.鋼鑲嵌硬質合金或全硬質合金等。相比而言,高速鋼材質的梳X耐用度較差。
 
  1)X具磨削后變形:鑲嵌硬質合金梳X的刃磨一般先用人造金鋼石砂輪磨削硬質合金部分,而后再用普通砂輪把整個面磨平。由于45#鋼鑲嵌硬質合金梳X的硬質合金部分的膨脹率比X架的要低,在磨削過程中,如果吃X深度、切削速度以及走X量控制不當的話,在經過4一5次磨削后,往往就會導致梳X變形,加工出來的電極螺紋孔用塞規檢測明顯感覺“中凸”X齒碰損;理論錐度實際錐度日
 
  3)梳X與飛X體不匹配,動平衡差。
 
 
  2.7電極本體
 
  加工過程中,電極跳動厲害。主要因為石墨化程度不夠;自重較輕。
 
  2.8其他
 
  1)鑲條(塞鐵)。主要是磨損或變形,造成松動或爬行。
 
  2)壓板(鉤鐵)。磨損后,加工產生抖動。漫貓咖啡
 
  3、解決措施
 
  1)利用數控系統的誤差補償功能,在有限的范圍內對伺服進給系統的間距和螺距誤差進行一定的補償。
 
  2)對機床定期進行檢測,人工刮研、修復導軌及其它摩擦副,使其保持應有的精度。
 
  3)經常檢查梳X主軸軸承的運行狀態、潤滑情況,調整好軸承游隙,并根據季節變化合理選擇潤滑脂。
 
  4)嚴格工藝控制,切實做好首支電極質檢人員復檢確認制度,增加操作人員自檢頻率。
 
  5)對螺紋加工用梳X實行全程管理,周期檢驗,強制報廢。
 
 
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