壓力機(jī)上橫梁孔系加工方法

齊齊哈爾二機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 （黑龍江 161005）李 新

上橫梁是汽車主傳動(dòng)的重要零件，其孔系加工的幾何精度是關(guān)鍵項(xiàng)目。大型壓力機(jī)上橫梁多在大型數(shù)控銑鏜床上進(jìn)行加工。由于壓力機(jī)橫梁外形尺寸較大（10 670mm×5 870mm×4 285mm），難點(diǎn)主要存在于各孔系間距以及形位公差的保證，橫梁高速軸孔與中間軸，兩中間軸孔，中間軸與偏心軸孔之間均為齒輪嚙合，并且橫梁各孔系均為多排孔，因此各孔系的同軸度以及各孔系間平行度，將直接影響整機(jī)的運(yùn)行精度和運(yùn)行效果；同時(shí)由于孔系較多（見圖1），間距大，在加工過程中容易出現(xiàn)偏差現(xiàn)象，因此對(duì)于現(xiàn)有的設(shè)備和加工能力是一項(xiàng)很大的挑戰(zhàn)。

圖1 橫梁孔系

全部孔系同軸度要求0.05m m以內(nèi)；采用TK6926型數(shù)控鏜銑床鏜孔加工過程中出現(xiàn)孔系同軸度超差的問題。

1.鏜桿受力變形分析

在鏜孔時(shí)，鏜桿的受力變形主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面：一是受扭轉(zhuǎn)力矩而產(chǎn)生的彈性扭轉(zhuǎn)變形；二是受切削力和自重力產(chǎn)生的彈性撓曲變形。后者對(duì)鏜孔精度影響比較大，特別是當(dāng)鏜桿與主軸剛性聯(lián)接懸臂鏜孔時(shí)最為嚴(yán)重，如圖2所示。Fr為切削合力，G為鏜桿自重力，它們以不同形式作用在鏜桿上，使鏜桿產(chǎn)生了彈性撓曲變形。

懸臂鏜桿在鏜孔過程中，受到切削力矩M、切削力Fr及鏜桿自重G的作用，如圖2所示。切削力矩M使鏜桿產(chǎn)生彈性扭曲，主要影響工作的表面粗糙度和刀具的壽命；切削力Fr和自重G使鏜桿產(chǎn)生彈性彎曲（撓曲變形），對(duì)孔系加工精度的影響嚴(yán)重，下面分析Fr和G的影響。

（1）由切削力Fr所產(chǎn)生的撓曲變形。作用在鏜桿上的切削力Fr，隨著鏜桿的旋轉(zhuǎn)不斷地改變方向，由此而引起的鏜桿的撓曲變形fF也不斷地改變方向。由圖3可見，當(dāng)切削力不變時(shí)，刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡仍然呈正圓，只不過所鏜出孔的直徑比刀具調(diào)整尺寸減少了2fF。fF的大小與切削力Fr和鏜桿的伸出長度有關(guān)，F(xiàn)r愈大或鏜桿伸出愈長，則fF就愈大。但應(yīng)該指出：在實(shí)際生產(chǎn)中由于加工余量的變化和材質(zhì)的不勻，切削力Fr是變化的，因此刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡不可能是正圓。同理，在被加工孔的軸線方向上，由于加工余量和材質(zhì)的不勻，或者采用鏜桿進(jìn)給時(shí)，鏜桿的撓曲變形也是變化的。

圖2 鏜桿受力分析

圖3 切削力對(duì)鏜桿撓曲變形的影響

（2）鏜桿自重G所產(chǎn)生的撓曲變形。鏜桿自重G在鏜孔過程中，其大小和方向不變。因此， 由它所產(chǎn)生的鏜桿撓曲變形?G的方向也不變。高速鏜削時(shí)，由于陀螺效應(yīng)，自重所產(chǎn)生的撓曲變形很小；低速精鏜時(shí)，自重對(duì)鏜桿的作用相當(dāng)于均布載荷作用在懸臂梁上，使鏜桿實(shí)際回轉(zhuǎn)中心始終低于理想回轉(zhuǎn)中心一個(gè)?G值。G愈大或鏜桿懸伸愈長，則?G愈大，如圖4所示。

圖4 自重對(duì)鏜桿擾曲變形的影響

從以上分析可知：鏜桿在自重和切削力作用下的撓曲變形，對(duì)孔的幾何形狀精度和相互位置精度都有顯著的影響。因此，在鏜孔中必須十分注意提高鏜桿的剛度?？刹扇∠铝写胧旱谝?，盡可能加粗鏜桿直徑和減小懸伸長度；第二，采用導(dǎo)向裝置，使鏜桿的撓曲變形得以約束。

2.采取的措施

（1）考慮到裝配關(guān)系、機(jī)床精度、節(jié)約開支等因素，決定在精加工上橫梁孔系時(shí)，采用掉頭鏜孔、重復(fù)定位、銑工藝帶的方法，同時(shí)利用導(dǎo)向裝置，合理選擇導(dǎo)向套和鏜桿，如圖5、圖6所示。

圖5 加工時(shí)采用的各種規(guī)格導(dǎo)向套

圖6 加工時(shí)采用的自制鏜桿

采用導(dǎo)向裝置鏜孔時(shí)，鏜桿的剛度較懸臂鏜孔時(shí)大大提高。此時(shí)，鏜桿與導(dǎo)向套的幾何形狀精度及其相互的配合間隙將成為影響孔系加工精度的主要因素之一。精鏜時(shí)，切削力很小，F(xiàn)r＜G，切削力不能抬起鏜桿，隨著鏜桿旋轉(zhuǎn)，鏜桿軸頸表面以不同部位沿導(dǎo)套內(nèi)孔上方擺動(dòng)。顯然，刀尖運(yùn)動(dòng)軌跡為一個(gè)低于導(dǎo)套中心的非正圓，直接造成圓度誤差，如圖7所示。

圖7 當(dāng)Fr＜G時(shí)鏜桿在導(dǎo)向套下方的擺動(dòng)

（2）考慮工件孔系長的實(shí)際情況，結(jié)合數(shù)控銑鏜床數(shù)顯定位的特點(diǎn)，采用調(diào)頭鏜的工藝方法（見圖8），先鏜好一端的兩個(gè)孔（C、D），然后將工件調(diào)轉(zhuǎn)180°，用工件側(cè)面拉表校直。此時(shí)未加工的兩孔（A、B）就在鏜頭的一端。為了找準(zhǔn)鏜桿中心與已加工C、D兩孔同軸，在C、D孔中分別裝入測(cè)量套，并在測(cè)量套中穿一測(cè)量軸，以測(cè)量軸的外圓來找正鏜桿中心，并鎖住鏜頭位置，加工出A、B兩孔。

圖8 調(diào)頭鏜的工藝方法

因此，誤差的大小與導(dǎo)套和鏜桿的配合間隙有關(guān)，配合間隙愈大，在切削力作用下，鏜桿的擺動(dòng)范圍愈大，所引起的誤差愈大。采用前后雙導(dǎo)向支承時(shí)，應(yīng)使前后導(dǎo)向的間隙一致。間隙如果過小，鏜桿旋轉(zhuǎn)時(shí)易與導(dǎo)向套抱死，研傷工件。

3.結(jié)語

綜上所述，按鏜桿直徑配鏜導(dǎo)向套內(nèi)孔時(shí)，控制間隙在0.03～0.05mm。加工時(shí)用油槍及時(shí)注油，以潤滑、降低溫度、排屑及防止研傷導(dǎo)向套內(nèi)孔。同時(shí)，精加工時(shí)，適當(dāng)增加走刀次數(shù)，以減少切削力對(duì)孔系同軸度的影響?？紫低S度0.03～0.05mm，達(dá)到設(shè)計(jì)要求； 保證了工件的合理翻轉(zhuǎn)和吊運(yùn)，減少了工件的磕傷和變形，保證了生產(chǎn)周期；采用新工具工裝和檢測(cè)方法，完善工藝的不足；上橫梁其他機(jī)加尺寸整體合格率達(dá)到98%，裝配過程中未出現(xiàn)因機(jī)加工引起的返修問題。