专利名称：石墨电极连续加工方法及加工生产线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石墨电极加工方法，尤其是一种石墨电极连续加工方法，同时还涉及实现该方法的加工生产线，属于石墨机械加工技术领域。
背景技术：
石墨电极对于冶炼电炉必不可少，其圆柱形基体的端面具有通过〈> 形双锥外螺纹接头相互连接的内锥螺纹(参见图1)。十年来，石墨电极的联系自动加工始终采用以下基本工艺路线:1、三爪夹外圆，双端镗孔刮平面；2、车外圆；3、双端梳加工锥螺纹。其相关的加工设备见申请号为03222308.5的中国专利申请文件。在长期实践中，申请人发现，石墨电极在现场使用过程中存在的下述问题与其工艺结构有关:1)电极的平均损耗为4-5kg/T钢，导致生产成本难以降低；2)两节电极通过接头连接后，当连接处附近外圆被夹持时，有时会出现夹紧后电极剪切断裂的现象；3)为了避免外圆夹持在内锥螺纹处，需要现场涂覆标记，既不准确，也不方便。由于石墨电极体积庞大，价格高昂，频繁更换不仅费工费时，而且不利于节能，且增加了冶炼生产消耗。因此有必要深入研究，通过工艺结构的改进和工艺方法的优化，消除现场使用存在的问题，尽可能延长其平均寿命，从而在保证冶炼质量的前提下，有效降低生产成本。
发明内容
本发明的首要目的在于:针对上述现有技术存在的问题，提出一种可以显著降低石墨电极耗损的石墨电极连续加工方法，同时给出相应的加工生产线，从而降低冶炼成本，并有助于节能。本发明进一步的目的在于:提出一种完成自动标记涂覆的石墨电极连续加工方法，从而方便冶炼现场操作， 避免石墨电极应夹持不当而损坏。为了达到以上首要目的，本发明的石墨电极连续加工方法包括通过输送按序衔接的以下工艺步骤:第一步、四爪夹持圆柱状石墨电极毛坯外圆镗双端定位孔；第二步、顶持石墨电极毛坯端面定位孔，车外圆表面；第三步、夹持外圆，镗双端锥孔；第四步、夹持外圆，双端梳加工内锥螺纹，并加工朝内锥螺纹孔凹陷0.03 ± 0.0I毫米的端面。以上工艺步骤的调整和变化缘于申请人对石墨电极现场使用情况的深入研究。首先，申请人通过测试分析发现，通电后电流的集肤服效应将使得理想接触状态的电极圆柱表面具有较大电流，而内部电流较小，可是实际上，传统电极加工工艺不能保证相邻电极通过接头连接后，外圆周圈良好接触(参见图1，图中9是相邻电极，9-1是电极接头，9-2是夹持装置)，因此使得电极往往通过内部电流导电，结果电阻较大，容易发热，从而导致了石墨电极的平均损耗较高。而改进后的工艺通过加工适当中凹的端面，确保了电极连接后外圆周圈的良好接触，从而充分形成集肤电流，即因电极具有较大的接触面积而降低了电阻，又抑制了发热，从而使冶炼每吨钢的电极损耗显著减少。此外，申请人力学分析和计算发现，电极夹紧后剪切断裂的原因源自电极外圆与内锥螺纹的同轴度误差，由于传统工艺首先夹持石墨毛坯外圆镗端面孔，夹持时需要较大的夹紧力，而石墨电极毛坯存在热处理变形，夹持后的弹性变形在镗孔后恢复，从而无法保证外圆与内锥螺纹的同轴度，结果使用中的接头连接定位与外圆夹持产生剪切应力，导致断裂(参见图1)。改进后的工艺首先镗端面定位孔，此时的切削量少，夹持力很小，接着以定位孔定位车外圆，再夹持外圆镗端面锥孔，确保了外圆与内锥螺纹的同轴度，因此基本杜绝了使用中的夹持断裂现象。实现上述加工方法的石墨电极连续加工生产线包括由输送设备按序串联的以下设备:双端定位孔Il床,用于夹持圆柱状石墨电极毛还外圆Il双端定位孔；多刀外圆车床,用于顶持石墨电极毛还端面定位孔,车外圆表面；双端锥孔镗床，用于夹持外圆，镗双端锥孔；梳刀和铣刀轴线具有夹角的双端锥螺纹梳加工机床，用于夹持外圆，双端梳加工内锥螺纹，并铣加工朝内锥螺纹孔凹陷0.03±0.01毫米的端面。为了达到进一步的目的，本发明的还包括第五步:在石墨电极旋转过程中，借助浸蘸油漆的滚轮滚涂距端面大于锥螺纹孔深的外圆，形成安全标记线。由此可见，本发明通过打破多年来的传统工艺布置，在优化工艺步骤的同时通过改进设备、调整工艺控制参数，有效优化了石墨电极，显著延长了石墨电极的使用寿命，降低了冶炼生产成本，并有助于节省电能。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。图1为现有电极夹持状态放大示意图。图2为本发明一个实施例的总体结构示意图。图3为图2的侧视图。图4为图2中的双端锥螺纹梳加工机床结构示意图。图5为图4的夹紧支架处的截面结构示意图。图6为图4动力头部分的放大结构示意图。图7为图2中的石墨电极孔底位置划线机结构示意图。图8为图7的侧视图。
具体实施例方式实施例一本实施例的石墨电极连续加工生产线如图2、图3所示，悬吊式输送设备I将以下设备按序串联成连续的电极加工生产线(输送设备的具体结构可以参见如下中国专利申请文献:CN200910030352.0全数控高精度炭块加工自动线、CN03222308.0C电极自动加工线:CN02112654.2全数控石墨电极接头柔性自动加工线):
I)位于对中上件支架8之后的双端定位孔镗床2，用于夹持圆柱状石墨电极毛坯外圆镗双端定位孔，其基本结构与通用双端镗床类似。2)多刀外圆车床3，用于顶持石墨电极毛坯端面定位孔，车电极毛坯外圆表面，其具体结构参见CN02258173.1电极多刀外圆车床。3)双端锥孔镗床4，用于夹持车加工后的电极外圆，镗双端锥孔，其具体结构参见CN02258172.3电极双端镗孔刮平机床。双端锥螺纹梳加工机床5，其梳刀和铣刀轴线具有夹角，用于夹持石墨电极外圆，双端梳加工内锥螺纹，并铣加工朝内锥螺纹孔凹陷0.03±0.01毫米的端面。其具体结构如图4、图5以及图6所示，床身5-1的两端分别支撑动力头5-2，床身中部的横向轨道上支撑工件托架5-3和对称分布与工件托架两侧的夹紧支架5-4。动力头5-2的箱体上方安置主电机5-6，该主电机通过皮带传动带动水平主轴5-7。动力头箱体后侧装有向动力头各电机供电的滑环箱体5-5。水平主轴5-7的端盘5-15上具有与径向拖板5_11构成移动副的径向导轨。径向拖板5-11上装有分别由梳刀电机通过水平梳刀轴5-9带动的梳刀5-7，以及由端面铣刀电机通过端面铣刀轴5-10带动的端面铣刀5-8，该端面铣刀轴朝主轴方向倾斜，与梳刀轴形成0.02。-0.05°、最佳为0.04°夹角。当加工好端面锥孔的电极工件9支撑在工件托架上，由两侧的夹紧支架夹持后，主轴在主电机的驱动下旋转，带动梳刀和端面铣刀公转，同时梳刀和端面铣刀分别由各自的电机驱动自转。当梳刀在锥孔中通过自转与公转的复合加工出内锥螺纹时，端面铣刀通过自转与公转的复合加工出锥孔外缘的端面，由于端面铣刀轴朝主轴方向倾斜，因此该端面呈朝内锥螺纹孔凹陷0.03±0.01毫米的中凹状。由于外圆车后，电极外圆直线度误差(0.06mm,因此以之夹持镗孔及梳加工螺纹后，螺纹中心线与外圆同轴度< 0.10mm。使用时，两端面适当中凹的石墨电极连接后，确保了外圆周圈的良好接触，导电时形成集肤电流，在降低电阻的同时抑制了发热，从而使冶炼每吨钢的电极损耗显著减少到l-2kg/T 钢。此外，双端锥螺纹梳加工机床5的夹紧支架如图5所示，床身5-1上安置由双向螺杆驱动的纵向前、后夹紧拖板5-14和5-13，纵向前、后夹紧拖板上分别安置相对的夹紧钳口 5-4-1，夹紧钳口具有对称的上下夹紧斜面。夹持工件时，与传统三点夹持结构相比，四点夹持更容易保证石墨电极的外圆与内锥螺纹同心，从而更有利于保证相邻电极的可靠连接。该双端锥螺纹梳加工机床5的其它结构细节可以参见CN03220355.1石墨电极双螺纹梳加工机床、CN200620125239.2数控炭电极锥面及螺纹加工机床、CN03112972.2石墨电极双螺纹梳加工机床、CN99229425.8数控电极螺纹梳刀加工机床的有关描述。4)位于检测设备6之后的石墨电极孔底位置划线机7，用于在石墨电极旋转过程中，借助浸蘸油漆的滚轮滚涂距端面大于锥螺纹孔深的外圆，形成安全标记线。该石墨电极孔底位置划线机7的具体结构如图7和图8所示，底座7-1的中部具有位于升降油缸7-2之上的工件支撑翻转装置7-3，工件支撑翻转装置7-3的两旁分别具有支撑在升降导柱7-4上的划线装置，两升降导柱7-4通过水平的升降支架7-5与升降油缸7-2的活塞杆衔接，因此可以在升降油缸带动下，驱使划线装置升降运动。划线装置由划线滚轮7-6和位于划线滚轮下的油漆盒7-7构成。划线滚轮7-6的轮轴与液压马达的输出轴传动连接。当石墨电极9在输送装置带动下滚到工件支撑翻转装置7-3上静止稳定并对中后，升降架7-5在升降油缸7-2的带动下上升，进而驱使位于升降导柱7-4之上的划线装置上升，直至旋转滚轮7-6接触石墨电极工件外圆表面。之后，旋转滚轮7-6在液压马达驱动下通过链轮传动开始旋转，并带动工件旋转缓缓旋动，实现相互之间的纯滚动，在此过程中，旋转滚轮从油漆盒中廳起油漆涂覆在石墨电极外圆接触位直，从而自动形成孔底标记线，避免了现场手工划线的麻烦。本实施例石墨电极连续加工生产线的其它内容可参考文献还有CN200620073076.8全数控万能炭块磨床、CN200520070093.1七工位电极接头加工生产线、CN99229426.6、数控电极接头螺纹双梳刀加工机床。加工时，生产线的设备排布自动实现了第一步、四爪夹持圆柱状石墨电极毛坯外圆镗双端定位孔；第二步、顶持石墨电极毛坯端面定位孔，车外圆表面；第三步、夹持外圆，镗双端锥孔；第四步、夹持外圆，双端梳加工内锥螺纹，并加工朝内锥螺纹孔凹陷0.03±0.01毫米的端面；第五步、检测后在石墨电极旋转过程中，借助浸蘸油漆的滚轮滚涂距端面大于锥螺纹孔深的外圆，形成安全标记线。实践证明，采用本实施例制造的石墨电极与接头连接后，端面无间隙，接触率趋近100%，通电时，80%以上电流从接触良好的端面最大直径处通过，电阻很小，不到20%的电流从接头连接处通过，发热很少，消除了因电阻发热导致的烧断现象，使用寿命显著延长，因此有效降低了冶炼生产成本，节省了电能。
权利要求
1.一种石墨电极连续加工方法，包括通过输送按序衔接的以下步骤: 第一步、四爪夹持圆柱状石墨电极毛坯外圆镗双端定位孔； 第二步、顶持石墨电极毛坯端面定位孔，车外圆表面； 第三步、夹持外圆，镗双端锥孔； 第四步、夹持外圆，双端梳加工内锥螺纹，并加工朝内锥螺纹孔凹陷0.03 ±0.0l毫米的端面。
2.根据权利要求1所述的石墨电极连续加工方法，其特征在于:还包括第五步、在石墨电极旋转过程中，借助浸蘸油漆的滚轮滚涂距端面大于锥螺纹孔深的外圆，形成安全标记线。
3.—种石墨电极连续加工生产线，其特征在于包括由输送设备按序串联的以下设备: 双端定位孔镗床，用于夹持圆柱状石墨电极毛坯外圆镗双端定位孔； 多刀外圆车床，用于顶持石墨电极毛还端面定位孔，车外圆表面； 双端锥孔镗床，用于夹持外圆，镗双端锥孔； 梳刀和铣刀轴线具有夹角的双端锥螺纹梳加工机床，用于夹持外圆，双端梳加工内锥螺纹，并铣加工朝内锥螺纹孔凹陷0.03±0.01毫米的端面。
4.根据权利要求3所述的石墨电极连续加工生产线，其特征在于:还含有石墨电极孔底位置划线机，用于在石墨电极旋转过程中，借助浸蘸油漆的滚轮滚涂距端面大于锥螺纹孔深的外圆，形成安全标记线。
5.根据权利要求3或4所述的石墨电极连续加工生产线，其特征在于:所述双端锥螺纹梳加工机床的床身两端分别支撑动力头，床身中部的横向轨道上支撑工件托架和对称分布与工件托架两侧的夹紧支架；所述动力头的箱体上方安置主电机，所述主电机通过皮带传动带动水平主轴。
6.根据权利要求5所述的石墨电极连续加工生产线，其特征在于:所述水平主轴的端盘上具有与径向拖板构成移动副的径向导轨；所述径向拖板上装有分别由梳刀电机通过水平梳刀轴带动的梳刀，以及由端面铣刀电机通过端面铣刀轴带动的端面铣刀，所述端面铣刀轴朝主轴方向倾斜，与梳刀轴形成0.02° -0.05°的夹角。
7.根据权利要求6所述的石墨电极连续加工生产线，其特征在于:所述双端锥螺纹梳加工机床的床身上安置由双向螺杆驱动的纵向前、后夹紧拖板，所述纵向前、后夹紧拖板上分别安置相对的夹紧钳口，所述夹紧钳口具有对称的上下夹紧斜面。
8.根据权利要求4所述的石墨电极连续加工生产线，其特征在于:所述石墨电极孔底位置划线机的底座中部具有位于升降油缸之上的工件支撑翻转装置，所述工件支撑翻转装置的两旁分别具有支撑在升降导柱上的划线装置；两升降导柱通过水平的升降支架与升降油缸的活塞杆衔接；所述划线装置由划线滚轮和位于划线滚轮下的油漆盒构成，所述划线滚轮的轮轴与液压马达的输出轴传动连接。
全文摘要
本发明涉及一种石墨电极连续加工方法及加工生产线，属于石墨机械加工技术领域。其技术方案为由输送设备按序串联的以下设备且实现相应的工序双端定位孔镗床，用于夹持圆柱状石墨电极毛坯外圆镗双端定位孔；多刀外圆车床，用于顶持石墨电极毛坯双端定位孔，车外圆表面；双端锥孔镗床，用于夹持外圆，镗双端锥孔；梳刀和铣刀轴线具有夹角的双端锥螺纹梳加工机床，用于夹持外圆，双端梳加工内锥螺纹，并铣加工朝内锥螺纹孔凹陷0.03±0.01毫米的端面。本发明通过打破多年来的传统工艺布置，在优化工艺步骤的同时通过改进设备、调整工艺控制参数，有效优化了石墨电极，显著延长了石墨电极的使用寿命，降低了冶炼生产成本，并有助于节省电能。
文档编号B28D1/16GK103182744SQ20111046048
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者陈善元, 戴爱国, 朱强, 叶佩青 申请人:泰兴市晨光高新技术开发有限公司, 陈善元, 戴爱国, 朱强