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(shí)還涉及實(shí)現(xiàn)該方法的加工生產(chǎn)線，屬于石墨機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石墨電極對(duì)于冶煉電爐必不可少，其圓柱形基體的端面具有通過(guò)〈> 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(lái)，石墨電極的聯(lián)系自動(dòng)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(shè)備見申請(qǐng)?zhí)枮?3222308.5的中國(guó)專利申請(qǐng)文件。在長(zhǎng)期實(shí)踐中，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，石墨電極在現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中存在的下述問(wèn)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(dǎo)致生產(chǎn)成本難以降低；2)兩節(jié)電極通過(guò)接頭連接后，當(dāng)連接處附近外圓被夾持時(shí)，有時(shí)會(huì)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(chǎng)涂覆標(biāo)記，既不準(zhǔn)確，也不方便。由于石墨電極體積龐大，價(jià)格高昂，頻繁更換不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí)，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(guò)工藝結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和工藝方法的優(yōu)化，消除現(xiàn)場(chǎng)使用存在的問(wèn)題，盡可能延長(zhǎng)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(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)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(shí)給出相應(yīng)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(jìn)一步的目的在于:提出一種完成自動(dòng)標(biāo)記涂覆的石墨電極連續(xù)加工方法，從而方便冶煉現(xiàn)場(chǎng)操作， 避免石墨電極應(yīng)夾持不當(dāng)而損壞。為了達(dá)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(guò)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(qǐng)人對(duì)石墨電極現(xiàn)場(chǎng)使用情況的深入研究。首先，申請(qǐng)人通過(guò)測(cè)試分析發(fā)現(xiàn)，通電后電流的集膚服效應(yīng)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(shí)際上，傳統(tǒng)電極加工工藝不能保證相鄰電極通過(guò)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(guò)內(nèi)部電流導(dǎo)電，結(jié)果電阻較大，容易發(fā)熱，從而導(dǎo)致了石墨電極的平均損耗較高。而改進(jìn)后的工藝通過(guò)加工適當(dāng)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(qǐng)人力學(xué)分析和計(jì)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(shí)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(fù)，從而無(wú)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(yīng)力，導(dǎo)致斷裂(參見圖1)。改進(jìn)后的工藝首先鏜端面定位孔，此時(shí)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?jǐn)嗔熏F(xiàn)象。實(shí)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(shè)備按序串聯(lián)的以下設(shè)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(jī)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(dá)到進(jìn)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(guò)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(biāo)記線。由此可見，本發(fā)明通過(guò)打破多年來(lái)的傳統(tǒng)工藝布置，在優(yōu)化工藝步驟的同時(shí)通過(guò)改進(jìn)設(shè)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(zhǎng)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(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)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(gè)實(shí)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(jī)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(dòng)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(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為圖7的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一本實(shí)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(shè)備I將以下設(shè)備按序串聯(lián)成連續(xù)的電極加工生產(chǎn)線(輸送設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)可以參見如下中國(guó)專利申請(qǐng)文獻(xiàn):CN200910030352.0全數(shù)控高精度炭塊加工自動(dòng)線、CN03222308.0C電極自動(dòng)加工線:CN02112654.2全數(shù)控石墨電極接頭柔性自動(dòng)加工線):
I)位于對(duì)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(jī)床。雙端錐螺紋梳加工機(jī)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(dòng)力頭5-2，床身中部的橫向軌道上支撐工件托架5-3和對(duì)稱分布與工件托架兩側(cè)的夾緊支架5-4。動(dòng)力頭5-2的箱體上方安置主電機(jī)5-6，該主電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)水平主軸5-7。動(dòng)力頭箱體后側(cè)裝有向動(dòng)力頭各電機(jī)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(dòng)副的徑向?qū)к?。徑向拖?-11上裝有分別由梳刀電機(jī)通過(guò)水平梳刀軸5-9帶動(dòng)的梳刀5-7，以及由端面銑刀電機(jī)通過(guò)端面銑刀軸5-10帶動(dòng)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(dāng)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(jī)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)梳刀和端面銑刀公轉(zhuǎn)，同時(shí)梳刀和端面銑刀分別由各自的電機(jī)驅(qū)動(dòng)自轉(zhuǎn)。當(dāng)梳刀在錐孔中通過(guò)自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的復(fù)合加工出內(nèi)錐螺紋時(shí)，端面銑刀通過(guò)自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的復(fù)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(shí)，兩端面適當(dāng)中凹的石墨電極連接后，確保了外圓周圈的良好接觸，導(dǎo)電時(shí)形成集膚電流，在降低電阻的同時(shí)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(jī)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(dòng)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(duì)的夾緊鉗口 5-4-1，夾緊鉗口具有對(duì)稱的上下夾緊斜面。夾持工件時(shí)，與傳統(tǒng)三點(diǎn)夾持結(jié)構(gòu)相比，四點(diǎn)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(jī)床5的其它結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)可以參見CN03220355.1石墨電極雙螺紋梳加工機(jī)床、CN200620125239.2數(shù)控炭電極錐面及螺紋加工機(jī)床、CN03112972.2石墨電極雙螺紋梳加工機(jī)床、CN99229425.8數(shù)控電極螺紋梳刀加工機(jī)床的有關(guān)描述。4)位于檢測(cè)設(shè)備6之后的石墨電極孔底位置劃線機(jī)7，用于在石墨電極旋轉(zhuǎn)過(guò)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(biāo)記線。該石墨電極孔底位置劃線機(jī)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(dǎo)柱7-4上的劃線裝置，兩升降導(dǎo)柱7-4通過(guò)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(dòng)下，驅(qū)使劃線裝置升降運(yùn)動(dòng)。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(dá)的輸出軸傳動(dòng)連接。當(dāng)石墨電極9在輸送裝置帶動(dòng)下滾到工件支撐翻轉(zhuǎn)裝置7-3上靜止穩(wěn)定并對(duì)中后，升降架7-5在升降油缸7-2的帶動(dòng)下上升，進(jìn)而驅(qū)使位于升降導(dǎo)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(dá)驅(qū)動(dòng)下通過(guò)鏈輪傳動(dòng)開始旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)緩緩旋動(dòng)，實(shí)現(xiàn)相互之間的純滾動(dòng)，在此過(guò)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(dòng)形成孔底標(biāo)記線，避免了現(xiàn)場(chǎng)手工劃線的麻煩。本實(shí)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(xiàn)還有CN200620073076.8全數(shù)控萬(wàn)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(jī)床。加工時(shí)，生產(chǎn)線的設(shè)備排布自動(dòng)實(shí)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(cè)后在石墨電極旋轉(zhuǎn)過(guò)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(biāo)記線。實(shí)踐證明，采用本實(shí)施例制造的石墨電極與接頭連接后，端面無(wú)間隙，接觸率趨近100%，通電時(shí)，80%以上電流從接觸良好的端面最大直徑處通過(guò)，電阻很小，不到20%的電流從接頭連接處通過(guò)，發(fā)熱很少，消除了因電阻發(fā)熱導(dǎo)致的燒斷現(xiàn)象，使用壽命顯著延長(zhǎng)，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(guò)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(guò)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(biāo)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(shè)備按序串聯(lián)的以下設(shè)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(jī)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(jī)，用于在石墨電極旋轉(zhuǎn)過(guò)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(biāo)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(jī)床的床身兩端分別支撐動(dòng)力頭，床身中部的橫向軌道上支撐工件托架和對(duì)稱分布與工件托架兩側(cè)的夾緊支架；所述動(dòng)力頭的箱體上方安置主電機(jī)，所述主電機(jī)通過(guò)皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)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(dòng)副的徑向?qū)к?；所述徑向拖板上裝有分別由梳刀電機(jī)通過(guò)水平梳刀軸帶動(dòng)的梳刀，以及由端面銑刀電機(jī)通過(guò)端面銑刀軸帶動(dòng)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(jī)床的床身上安置由雙向螺桿驅(qū)動(dòng)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(duì)的夾緊鉗口，所述夾緊鉗口具有對(duì)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(jī)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(dǎo)柱上的劃線裝置；兩升降導(dǎo)柱通過(guò)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(dá)的輸出軸傳動(dòng)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(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。其技術(shù)方案為由輸送設(shè)備按序串聯(lián)的以下設(shè)備且實(shí)現(xiàn)相應(yīng)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(jī)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(guò)打破多年來(lái)的傳統(tǒng)工藝布置，在優(yōu)化工藝步驟的同時(shí)通過(guò)改進(jìn)設(shè)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(zhǎng)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(hào)B28D1/16GK103182744SQ20111046048
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)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(guó), 朱強(qiáng), 葉佩青 申請(qǐng)人:泰興市晨光高新技術(shù)開發(fā)有限公司, 陳善元, 戴愛國(guó), 朱強(qiáng)