榨輥藕孔加工專用機械與設備
2018-5-15 來源： 廣東省湛江農墾第一機械廠 作者：陳錫武
摘要：針對目前糖廠榨輥藕孔加工存在問題，開發出新型的藕孔加工專用設備，解決了不調頭、不注水加工的難題，還能進行其它大型工件的鉆孔、擴孔加工，同時滿足了企業日益嚴峻的環保要求，應用前景廣闊。
關鍵詞：深孔加工；仿形排削槽；干切削
1 、引言
在甘蔗制糖工藝中，壓榨機是必不可少的設備，三輥壓榨機中面輥藕孔（也叫排汁孔）在壓榨的過程有著流出蔗汁的功能，是壓榨過程中非常重要的一環。由于榨輥是易損件，而且榨輥重量大，鑄造需要的時間長，一般都要提前一個榨季做備件。要加工藕孔的面輥加工周期更長，如果備件不充足就會影響糖廠正常生產。
2 、現狀
在機械加工術語中，當鉆孔的深度l與直徑d之比大于6時，視為深孔鉆削。鉆削深孔的鉆頭細長，剛性差，鉆削時鉆頭容易偏斜并與孔壁發生摩擦，同時對鉆頭的冷卻和排屑也較困難。因此，當l/d之比大于20時需要采用專門設計的深孔鉆，才能達到較高的鉆削質量和效率。目前糖廠普遍使用的中Φ610、Φ710、Φ810 壓 榨 機 榨 輥 的 長 度 在 1200 到2200mm之間，藕孔直徑在40mm左右，l/d之比遠遠大于20，目前在使用的加工設備都要調頭加工和注水排削，效率低下，精度低，甚至部分藕孔不通，加上污水處理也是個難題。糖廠急需扭轉這個不利局面，開發出新的藕孔加工專用設備，來滿足生產的需求。
3 、方案和參數的確定
新的藕孔加工專用設備要達到高精度和高效率，就不能在現有設備上小改小鬧，必需要有全新的設計和合理的結構。就得滿足不用調頭加工，不用注水排削等基本要求，還要保證藕孔的精度，提高加工的效率。根據這基本要求，初步打算采取兩頭鉆削，榨輥中間調整的結構方案，結構如圖1所示。
圖1 新型藕孔加工設備示意圖
方案中，可調速鉆削頭提供切削力，通過更換速比齒輪調整輸出轉速，有五級可調，最慢40r/min；進給箱提供進給量，進給轉速可調，可反向快速退出。通過調整臺調整劃好線的榨輥加工孔位置，然后固定工件，兩頭同時鉆削，一邊鉆頭在快鉆削到榨輥中間位置時停止鉆削并快速退出，另一邊繼續鉆削直至鉆穿排汁孔。這樣不但可以解決了不用調頭加工的問題，同時兩頭排汁孔的同軸度偏差大大減小，還能提高一倍以上的效率。確定了初步的方案，選好鉆削頭和進給箱的型號，新型藕孔加工專用設備的基本參數也就確定下來了，如表1所示。
表1 基本參數
4 、要解決的技術難點
新的藕孔加工設備解決了不用調頭加工的問題，提高了加工效率，但由于環保問題不能采用注水的方式來排削和冷卻鉆頭。所以新的藕孔加工設備要取得成功就必須解決的兩個主要難題，一是鉆頭的排削問題，二是鉆頭的冷卻問題。解決好這兩個問題，新的藕孔加工專用設備就可以進入推廣應用了。
5 、鉆頭的排削問題
一般榨輥長度在1200~2000mm，即使不用調頭加工，要鉆孔的深度也在600~1000mm之間，普通鉆頭是無法滿足加工要求的，必須要用到加長桿，這樣鉆頭就不可能像普通鉆頭那樣通過排削槽來排削。如果借鑒鉆頭的排削槽來做加長桿，應該能解決排削問題。但是要在加長桿上加工鉆頭排削槽是一件非常困難的事，只能做成仿排削槽形式，模仿排削槽來排削，具體結構如圖2所示。
圖2 仿形排削槽結構圖
仿形排削槽的排削效果理論上是沒問題的，但還得通過實驗來檢驗。將試驗坯料（Φ80X600）固定在T68臥式鏜床的工作臺上，裝好有仿形排削槽的加長鉆頭，對好中心，然后開始鉆削，并觀察鉆孔的排削情況。通過實驗可以看出，仿形排削槽完全能滿足排削的要求，仿形排削槽螺距的大小決定了排削的快慢，加長桿上的螺距一般比鉆頭上的螺距大一點，這樣方便切削快速地排出。排削的順暢與否也直接關系到鉆頭的冷卻，因為在正常的加工過程中80%切削熱量由切削帶走。
6 、鉆頭的冷卻問題
在深孔加工中，鉆頭的冷卻是個比較復雜的問陳錫武：榨輥藕孔加工專用機械與設備30題。一般加工中降低切削刃溫度最有效的方法是采用切削液冷卻，以輔助排屑和帶走熱量。但是，新的藕孔加工設備方案中為了獲得潔凈、無污染的切屑，省去了切削液及其處理等大量費用，可進一步降低生產成本而采用干切削。
干切削中比較關鍵是鉆頭材料的選擇，要求鉆頭材料具有極高的紅硬性和熱韌性，而且還必須有良好的耐磨性、耐熱沖擊和抗粘結性，比如超細硬質合金。選好了鉆頭還得調好切削量和進給量，兩者選擇得合理，鉆頭摩擦就小，產生的熱量也相對減少，鉆頭的磨損也就小。如何選擇合理的切削量和進給量呢？切削量是按照加工要求確定的，根據藕孔的加工精度、榨輥材料的硬度和鉆頭大小來選擇的。還可以從排出來的切削形狀來判斷，如果切削成3~5mm的片狀，切削量和進給量是選擇合理的；如果是粉狀，鉆頭與榨輥已經在磨了，切削量和進給量是選擇得不合理，需重新設定。
總的來說，要在新型藕孔加工設備上實現干切削，除了要選好鉆頭的材料，還要有順暢的排削和合理切削量、進給量才能達到。解決了這兩個問題之后，新型的藕孔加工設備就可以進入樣機的制作了。
7 、使用效果
經過反復的驗證、修改、研究，終于完成了樣機的制作，并投入生產試用。經過試用，新型藕孔加工設備達到了預期設計的效果，滿足糖廠的加工需要。表2是與糖廠舊深孔鉆對比分析。
表2 新型藕孔加工設備與糖廠舊深孔鉆對比分析表
從表2可以看出，新型藕孔加工設備比糖廠舊深孔鉆減少了一次榨輥調頭裝夾，藕孔的加工精度也大幅度提高，還節省了污水處理的費用，加工效率至少也提高了50%，具有較好的經濟效益和社會效益。值得推廣應用。
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