專利名稱：石墨電極連續(xù)加工方法及加工生產(chǎn)線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石墨電極加工方法，尤其是一種石墨電極連續(xù)加工方法，同時還涉及實現(xiàn)該方法的加工生產(chǎn)線，屬于石墨機械加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石墨電極對于冶煉電爐必不可少，其圓柱形基體的端面具有通過〈> 形雙錐外螺紋接頭相互連接的內(nèi)錐螺紋(參見圖1)。十年來，石墨電極的聯(lián)系自動加工始終采用以下基本工藝路線:1、三爪夾外圓，雙端鏜孔刮平面；2、車外圓；3、雙端梳加工錐螺紋。其相關(guān)的加工設備見申請?zhí)枮?3222308.5的中國專利申請文件。在長期實踐中，申請人發(fā)現(xiàn)，石墨電極在現(xiàn)場使用過程中存在的下述問題與其工藝結(jié)構(gòu)有關(guān):1)電極的平均損耗為4-5kg/T鋼，導致生產(chǎn)成本難以降低；2)兩節(jié)電極通過接頭連接后，當連接處附近外圓被夾持時，有時會出現(xiàn)夾緊后電極剪切斷裂的現(xiàn)象；3)為了避免外圓夾持在內(nèi)錐螺紋處，需要現(xiàn)場涂覆標記，既不準確，也不方便。由于石墨電極體積龐大，價格高昂，頻繁更換不僅費工費時，而且不利于節(jié)能，且增加了冶煉生產(chǎn)消耗。因此有必要深入研究，通過工藝結(jié)構(gòu)的改進和工藝方法的優(yōu)化，消除現(xiàn)場使用存在的問題，盡可能延長其平均壽命，從而在保證冶煉質(zhì)量的前提下，有效降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于:針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種可以顯著降低石墨電極耗損的石墨電極連續(xù)加工方法，同時給出相應的加工生產(chǎn)線，從而降低冶煉成本，并有助于節(jié)能。本發(fā)明進一步的目的在于:提出一種完成自動標記涂覆的石墨電極連續(xù)加工方法，從而方便冶煉現(xiàn)場操作， 避免石墨電極應夾持不當而損壞。為了達到以上首要目的，本發(fā)明的石墨電極連續(xù)加工方法包括通過輸送按序銜接的以下工藝步驟:第一步、四爪夾持圓柱狀石墨電極毛坯外圓鏜雙端定位孔；第二步、頂持石墨電極毛坯端面定位孔，車外圓表面；第三步、夾持外圓，鏜雙端錐孔；第四步、夾持外圓，雙端梳加工內(nèi)錐螺紋，并加工朝內(nèi)錐螺紋孔凹陷0.03 ± 0.0I毫米的端面。以上工藝步驟的調(diào)整和變化緣于申請人對石墨電極現(xiàn)場使用情況的深入研究。首先，申請人通過測試分析發(fā)現(xiàn)，通電后電流的集膚服效應將使得理想接觸狀態(tài)的電極圓柱表面具有較大電流，而內(nèi)部電流較小，可是實際上，傳統(tǒng)電極加工工藝不能保證相鄰電極通過接頭連接后，外圓周圈良好接觸(參見圖1，圖中9是相鄰電極，9-1是電極接頭，9-2是夾持裝置)，因此使得電極往往通過內(nèi)部電流導電，結(jié)果電阻較大，容易發(fā)熱，從而導致了石墨電極的平均損耗較高。而改進后的工藝通過加工適當中凹的端面，確保了電極連接后外圓周圈的良好接觸，從而充分形成集膚電流，即因電極具有較大的接觸面積而降低了電阻，又抑制了發(fā)熱，從而使冶煉每噸鋼的電極損耗顯著減少。此外，申請人力學分析和計算發(fā)現(xiàn)，電極夾緊后剪切斷裂的原因源自電極外圓與內(nèi)錐螺紋的同軸度誤差，由于傳統(tǒng)工藝首先夾持石墨毛坯外圓鏜端面孔，夾持時需要較大的夾緊力，而石墨電極毛坯存在熱處理變形，夾持后的彈性變形在鏜孔后恢復，從而無法保證外圓與內(nèi)錐螺紋的同軸度，結(jié)果使用中的接頭連接定位與外圓夾持產(chǎn)生剪切應力，導致斷裂(參見圖1)。改進后的工藝首先鏜端面定位孔，此時的切削量少，夾持力很小，接著以定位孔定位車外圓，再夾持外圓鏜端面錐孔，確保了外圓與內(nèi)錐螺紋的同軸度，因此基本杜絕了使用中的夾持斷裂現(xiàn)象。實現(xiàn)上述加工方法的石墨電極連續(xù)加工生產(chǎn)線包括由輸送設備按序串聯(lián)的以下設備:雙端定位孔Il床,用于夾持圓柱狀石墨電極毛還外圓Il雙端定位孔；多刀外圓車床,用于頂持石墨電極毛還端面定位孔,車外圓表面；雙端錐孔鏜床，用于夾持外圓，鏜雙端錐孔；梳刀和銑刀軸線具有夾角的雙端錐螺紋梳加工機床，用于夾持外圓，雙端梳加工內(nèi)錐螺紋，并銑加工朝內(nèi)錐螺紋孔凹陷0.03±0.01毫米的端面。為了達到進一步的目的，本發(fā)明的還包括第五步:在石墨電極旋轉(zhuǎn)過程中，借助浸蘸油漆的滾輪滾涂距端面大于錐螺紋孔深的外圓，形成安全標記線。由此可見，本發(fā)明通過打破多年來的傳統(tǒng)工藝布置，在優(yōu)化工藝步驟的同時通過改進設備、調(diào)整工藝控制參數(shù)，有效優(yōu)化了石墨電極，顯著延長了石墨電極的使用壽命，降低了冶煉生產(chǎn)成本，并有助于節(jié)省電能。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。圖1為現(xiàn)有電極夾持狀態(tài)放大示意圖。圖2為本發(fā)明一個實施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的側(cè)視圖。圖4為圖2中的雙端錐螺紋梳加工機床結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖4的夾緊支架處的截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖4動力頭部分的放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為圖2中的石墨電極孔底位置劃線機結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為圖7的側(cè)視圖。
具體實施例方式實施例一本實施例的石墨電極連續(xù)加工生產(chǎn)線如圖2、圖3所示，懸吊式輸送設備I將以下設備按序串聯(lián)成連續(xù)的電極加工生產(chǎn)線(輸送設備的具體結(jié)構(gòu)可以參見如下中國專利申請文獻:CN200910030352.0全數(shù)控高精度炭塊加工自動線、CN03222308.0C電極自動加工線:CN02112654.2全數(shù)控石墨電極接頭柔性自動加工線):
I)位于對中上件支架8之后的雙端定位孔鏜床2，用于夾持圓柱狀石墨電極毛坯外圓鏜雙端定位孔，其基本結(jié)構(gòu)與通用雙端鏜床類似。2)多刀外圓車床3，用于頂持石墨電極毛坯端面定位孔，車電極毛坯外圓表面，其具體結(jié)構(gòu)參見CN02258173.1電極多刀外圓車床。3)雙端錐孔鏜床4，用于夾持車加工后的電極外圓，鏜雙端錐孔，其具體結(jié)構(gòu)參見CN02258172.3電極雙端鏜孔刮平機床。雙端錐螺紋梳加工機床5，其梳刀和銑刀軸線具有夾角，用于夾持石墨電極外圓，雙端梳加工內(nèi)錐螺紋，并銑加工朝內(nèi)錐螺紋孔凹陷0.03±0.01毫米的端面。其具體結(jié)構(gòu)如圖4、圖5以及圖6所示，床身5-1的兩端分別支撐動力頭5-2，床身中部的橫向軌道上支撐工件托架5-3和對稱分布與工件托架兩側(cè)的夾緊支架5-4。動力頭5-2的箱體上方安置主電機5-6，該主電機通過皮帶傳動帶動水平主軸5-7。動力頭箱體后側(cè)裝有向動力頭各電機供電的滑環(huán)箱體5-5。水平主軸5-7的端盤5-15上具有與徑向拖板5_11構(gòu)成移動副的徑向?qū)к墶较蛲习?-11上裝有分別由梳刀電機通過水平梳刀軸5-9帶動的梳刀5-7，以及由端面銑刀電機通過端面銑刀軸5-10帶動的端面銑刀5-8，該端面銑刀軸朝主軸方向傾斜，與梳刀軸形成0.02。-0.05°、最佳為0.04°夾角。當加工好端面錐孔的電極工件9支撐在工件托架上，由兩側(cè)的夾緊支架夾持后，主軸在主電機的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，帶動梳刀和端面銑刀公轉(zhuǎn)，同時梳刀和端面銑刀分別由各自的電機驅(qū)動自轉(zhuǎn)。當梳刀在錐孔中通過自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的復合加工出內(nèi)錐螺紋時，端面銑刀通過自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的復合加工出錐孔外緣的端面，由于端面銑刀軸朝主軸方向傾斜，因此該端面呈朝內(nèi)錐螺紋孔凹陷0.03±0.01毫米的中凹狀。由于外圓車后，電極外圓直線度誤差(0.06mm,因此以之夾持鏜孔及梳加工螺紋后，螺紋中心線與外圓同軸度< 0.10mm。使用時，兩端面適當中凹的石墨電極連接后，確保了外圓周圈的良好接觸，導電時形成集膚電流，在降低電阻的同時抑制了發(fā)熱，從而使冶煉每噸鋼的電極損耗顯著減少到l-2kg/T 鋼。此外，雙端錐螺紋梳加工機床5的夾緊支架如圖5所示，床身5-1上安置由雙向螺桿驅(qū)動的縱向前、后夾緊拖板5-14和5-13，縱向前、后夾緊拖板上分別安置相對的夾緊鉗口 5-4-1，夾緊鉗口具有對稱的上下夾緊斜面。夾持工件時，與傳統(tǒng)三點夾持結(jié)構(gòu)相比，四點夾持更容易保證石墨電極的外圓與內(nèi)錐螺紋同心，從而更有利于保證相鄰電極的可靠連接。該雙端錐螺紋梳加工機床5的其它結(jié)構(gòu)細節(jié)可以參見CN03220355.1石墨電極雙螺紋梳加工機床、CN200620125239.2數(shù)控炭電極錐面及螺紋加工機床、CN03112972.2石墨電極雙螺紋梳加工機床、CN99229425.8數(shù)控電極螺紋梳刀加工機床的有關(guān)描述。4)位于檢測設備6之后的石墨電極孔底位置劃線機7，用于在石墨電極旋轉(zhuǎn)過程中，借助浸蘸油漆的滾輪滾涂距端面大于錐螺紋孔深的外圓，形成安全標記線。該石墨電極孔底位置劃線機7的具體結(jié)構(gòu)如圖7和圖8所示，底座7-1的中部具有位于升降油缸7-2之上的工件支撐翻轉(zhuǎn)裝置7-3，工件支撐翻轉(zhuǎn)裝置7-3的兩旁分別具有支撐在升降導柱7-4上的劃線裝置，兩升降導柱7-4通過水平的升降支架7-5與升降油缸7-2的活塞桿銜接，因此可以在升降油缸帶動下，驅(qū)使劃線裝置升降運動。劃線裝置由劃線滾輪7-6和位于劃線滾輪下的油漆盒7-7構(gòu)成。劃線滾輪7-6的輪軸與液壓馬達的輸出軸傳動連接。當石墨電極9在輸送裝置帶動下滾到工件支撐翻轉(zhuǎn)裝置7-3上靜止穩(wěn)定并對中后，升降架7-5在升降油缸7-2的帶動下上升，進而驅(qū)使位于升降導柱7-4之上的劃線裝置上升，直至旋轉(zhuǎn)滾輪7-6接觸石墨電極工件外圓表面。之后，旋轉(zhuǎn)滾輪7-6在液壓馬達驅(qū)動下通過鏈輪傳動開始旋轉(zhuǎn)，并帶動工件旋轉(zhuǎn)緩緩旋動，實現(xiàn)相互之間的純滾動，在此過程中，旋轉(zhuǎn)滾輪從油漆盒中廳起油漆涂覆在石墨電極外圓接觸位直，從而自動形成孔底標記線，避免了現(xiàn)場手工劃線的麻煩。本實施例石墨電極連續(xù)加工生產(chǎn)線的其它內(nèi)容可參考文獻還有CN200620073076.8全數(shù)控萬能炭塊磨床、CN200520070093.1七工位電極接頭加工生產(chǎn)線、CN99229426.6、數(shù)控電極接頭螺紋雙梳刀加工機床。加工時，生產(chǎn)線的設備排布自動實現(xiàn)了第一步、四爪夾持圓柱狀石墨電極毛坯外圓鏜雙端定位孔；第二步、頂持石墨電極毛坯端面定位孔，車外圓表面；第三步、夾持外圓，鏜雙端錐孔；第四步、夾持外圓，雙端梳加工內(nèi)錐螺紋，并加工朝內(nèi)錐螺紋孔凹陷0.03±0.01毫米的端面；第五步、檢測后在石墨電極旋轉(zhuǎn)過程中，借助浸蘸油漆的滾輪滾涂距端面大于錐螺紋孔深的外圓，形成安全標記線。實踐證明，采用本實施例制造的石墨電極與接頭連接后，端面無間隙，接觸率趨近100%，通電時，80%以上電流從接觸良好的端面最大直徑處通過，電阻很小，不到20%的電流從接頭連接處通過，發(fā)熱很少，消除了因電阻發(fā)熱導致的燒斷現(xiàn)象，使用壽命顯著延長，因此有效降低了冶煉生產(chǎn)成本，節(jié)省了電能。
權(quán)利要求
1.一種石墨電極連續(xù)加工方法，包括通過輸送按序銜接的以下步驟: 第一步、四爪夾持圓柱狀石墨電極毛坯外圓鏜雙端定位孔； 第二步、頂持石墨電極毛坯端面定位孔，車外圓表面； 第三步、夾持外圓，鏜雙端錐孔； 第四步、夾持外圓，雙端梳加工內(nèi)錐螺紋，并加工朝內(nèi)錐螺紋孔凹陷0.03 ±0.0l毫米的端面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨電極連續(xù)加工方法，其特征在于:還包括第五步、在石墨電極旋轉(zhuǎn)過程中，借助浸蘸油漆的滾輪滾涂距端面大于錐螺紋孔深的外圓，形成安全標記線。
3.—種石墨電極連續(xù)加工生產(chǎn)線，其特征在于包括由輸送設備按序串聯(lián)的以下設備: 雙端定位孔鏜床，用于夾持圓柱狀石墨電極毛坯外圓鏜雙端定位孔； 多刀外圓車床，用于頂持石墨電極毛還端面定位孔，車外圓表面； 雙端錐孔鏜床，用于夾持外圓，鏜雙端錐孔； 梳刀和銑刀軸線具有夾角的雙端錐螺紋梳加工機床，用于夾持外圓，雙端梳加工內(nèi)錐螺紋，并銑加工朝內(nèi)錐螺紋孔凹陷0.03±0.01毫米的端面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨電極連續(xù)加工生產(chǎn)線，其特征在于:還含有石墨電極孔底位置劃線機，用于在石墨電極旋轉(zhuǎn)過程中，借助浸蘸油漆的滾輪滾涂距端面大于錐螺紋孔深的外圓，形成安全標記線。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的石墨電極連續(xù)加工生產(chǎn)線，其特征在于:所述雙端錐螺紋梳加工機床的床身兩端分別支撐動力頭，床身中部的橫向軌道上支撐工件托架和對稱分布與工件托架兩側(cè)的夾緊支架；所述動力頭的箱體上方安置主電機，所述主電機通過皮帶傳動帶動水平主軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨電極連續(xù)加工生產(chǎn)線，其特征在于:所述水平主軸的端盤上具有與徑向拖板構(gòu)成移動副的徑向?qū)к?；所述徑向拖板上裝有分別由梳刀電機通過水平梳刀軸帶動的梳刀，以及由端面銑刀電機通過端面銑刀軸帶動的端面銑刀，所述端面銑刀軸朝主軸方向傾斜，與梳刀軸形成0.02° -0.05°的夾角。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的石墨電極連續(xù)加工生產(chǎn)線，其特征在于:所述雙端錐螺紋梳加工機床的床身上安置由雙向螺桿驅(qū)動的縱向前、后夾緊拖板，所述縱向前、后夾緊拖板上分別安置相對的夾緊鉗口，所述夾緊鉗口具有對稱的上下夾緊斜面。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨電極連續(xù)加工生產(chǎn)線，其特征在于:所述石墨電極孔底位置劃線機的底座中部具有位于升降油缸之上的工件支撐翻轉(zhuǎn)裝置，所述工件支撐翻轉(zhuǎn)裝置的兩旁分別具有支撐在升降導柱上的劃線裝置；兩升降導柱通過水平的升降支架與升降油缸的活塞桿銜接；所述劃線裝置由劃線滾輪和位于劃線滾輪下的油漆盒構(gòu)成，所述劃線滾輪的輪軸與液壓馬達的輸出軸傳動連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石墨電極連續(xù)加工方法及加工生產(chǎn)線，屬于石墨機械加工技術(shù)領(lǐng)域。其技術(shù)方案為由輸送設備按序串聯(lián)的以下設備且實現(xiàn)相應的工序雙端定位孔鏜床，用于夾持圓柱狀石墨電極毛坯外圓鏜雙端定位孔；多刀外圓車床，用于頂持石墨電極毛坯雙端定位孔，車外圓表面；雙端錐孔鏜床，用于夾持外圓，鏜雙端錐孔；梳刀和銑刀軸線具有夾角的雙端錐螺紋梳加工機床，用于夾持外圓，雙端梳加工內(nèi)錐螺紋，并銑加工朝內(nèi)錐螺紋孔凹陷0.03±0.01毫米的端面。本發(fā)明通過打破多年來的傳統(tǒng)工藝布置，在優(yōu)化工藝步驟的同時通過改進設備、調(diào)整工藝控制參數(shù)，有效優(yōu)化了石墨電極，顯著延長了石墨電極的使用壽命，降低了冶煉生產(chǎn)成本，并有助于節(jié)省電能。
文檔編號B28D1/16GK103182744SQ20111046048
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者陳善元, 戴愛國, 朱強, 葉佩青 申請人:泰興市晨光高新技術(shù)開發(fā)有限公司, 陳善元, 戴愛國, 朱強