“組合拆分”加工半圓槽滑套

德州聯(lián)合石油機(jī)械有限公司(山東 253034）侯祖剛 駱亞敏

我公司生產(chǎn)的四孔滑套，用于傳遞特殊花鍵的轉(zhuǎn)矩。受生產(chǎn)條件和加工設(shè)備的限制，一直沒有找到大幅提高生產(chǎn)效率的方法。從圖1可以看出，工件形狀并不復(fù)雜，內(nèi)孔中的4個(gè)R15mm半圓槽是加工的難點(diǎn)和重點(diǎn)，公司缺少這方面的專用設(shè)備，外協(xié)加工的費(fèi)用也居高不下，半圓槽工序一度成為制約生產(chǎn)的瓶頸，費(fèi)工費(fèi)力，還出現(xiàn)不少廢品。公司決定，在現(xiàn)有的數(shù)控車床和普通鉆床基礎(chǔ)上，開拓思路，尋求新的工藝方案。以前，我們曾嘗試過兩種不同的加工方法。

圖1 四孔滑套

1.開放式加工

(1)鋸床下料:φ120mm×30mm無縫管，長度105mm(重6kg)。

(2)數(shù)控車床:車外圓，去平兩端面，粗精車φ65mm通孔至尺寸 (見圖2)。

(3)數(shù)控銑床:卡外圓，按φ65mm內(nèi)孔找正，粗精銑4個(gè)R15mm半圓槽至尺寸。

優(yōu)點(diǎn):一次裝夾粗精車內(nèi)孔至成品尺寸，容易保證尺寸公差和表面精度。數(shù)控車床設(shè)備資源多，加工效率高，便于組織規(guī)?；a(chǎn)。銑削4個(gè)R15mm半圓槽時(shí)為開放式加工，進(jìn)刀和退刀時(shí)沒有太多的限制和干涉。不必采用圓弧切入切出的進(jìn)退刀方式，排屑流暢，冷卻充分，銑削刀具可實(shí)現(xiàn)高速切削。

缺點(diǎn):開放式銑削半圓槽，需要多臺(tái)數(shù)控銑床，企業(yè)一次性投資太大。銑槽工序安裝找正困難，很難保證4個(gè)R15mm半圓槽與φ65mm內(nèi)孔之間的位置精度要求。粗銑時(shí)需要去除很大一部分加工余量，刀具磨損較快。精銑時(shí)需要小直徑的整體硬質(zhì)合金銑刀，價(jià)格昂貴，破損后很難再做到重復(fù)利用。

圖2 開放式加工示意圖

2.封閉式加工

(1)鋸床下料:φ120mm圓鋼，長度 105mm(重9kg)。

(2)普通車床:車外圓，平兩頭端面，鉆φ32mm通孔。

(3)立式鉆床:夾外圓，上專用鉆模，鉆4個(gè)φ29.7mm內(nèi)孔，φ29.7mm平底鉆靠平4個(gè)φ29.7mm孔底端面。鉸4個(gè)φ30mm內(nèi)孔至尺寸，保證尺寸和表面粗糙度要求 (見圖3)。

(4)普通車床:夾外圓找正，車對φ65mm通孔，清除毛刺。

優(yōu)點(diǎn):充分利用公司現(xiàn)有普通切削設(shè)備，使用價(jià)格低廉的鉆頭、鉸刀等常規(guī)刀具，以鉆模工裝精確定位，完成4個(gè)φ30mm內(nèi)孔的鉆鉸加工，最后車削φ65mm通孔至尺寸，除料后形成4個(gè)R15mm半圓槽。減少特殊工藝環(huán)節(jié)對高端設(shè)備的依賴。

圖3 封閉式加工示意圖

缺點(diǎn):工序車削內(nèi)孔時(shí)，車刀為斷續(xù)切削，主軸轉(zhuǎn)速上不去，刀具進(jìn)給也不能放得太快。上工序節(jié)省下的時(shí)間又浪費(fèi)在去除內(nèi)孔余量上，整體效率不高。刀刃受沖擊力的影響，容易出現(xiàn)破損，切屑也容易劃傷R15m圓槽表面。更重要的是長期使用此種加工方法，會(huì)破壞車床精度，造成零部件損壞。

3.組合拆分加工

眾所周知，金屬切削方式中，車削的效率最高，其次是鉆削。當(dāng)鉆孔部位不是一個(gè)完整的圓柱體時(shí)，可以采用組合鑲裝的方法，增加一段相同的材料補(bǔ)齊缺口，為后續(xù)的孔加工做好準(zhǔn)備。工藝人員經(jīng)過反復(fù)論證，保留了搖臂鉆床+鉆模定位的4個(gè)φ30mm內(nèi)孔加工方法，使用公司現(xiàn)有的壓力機(jī)設(shè)備，制定“組合拆分”的工藝方案。有效避免了斷續(xù)車削存在的弊端。

工藝步驟如下:

(1)下料:φ120mm×30mm無縫管，長度105mm(重 6kg)。φ70mm圓鋼，長度 105mm(重3kg)。

(2)數(shù)控車床:精車無縫管外圓，平兩端面，精車φ65mm通孔至尺寸。精車圓鋼至φ65mm工藝堵頭尺寸，平端面，倒鈍尖角 (見圖4)。

圖4 組裝示意圖

(3)壓力機(jī):將工藝堵頭壓入滑套內(nèi)孔，過盈量0.02～0.04mm。

(4)普通車床:卡架，去平滑套兩端面即可。

(5)普通鉆床:上鉆模定位，鉆鉸4個(gè)φ30mm內(nèi)孔至圖樣尺寸。

(6)壓力機(jī):將工藝堵頭壓出滑套內(nèi)孔，加工完畢。

注意事項(xiàng):工藝堵頭選擇與滑套相同的材質(zhì)和熱處理要求，保持兩者的材料硬度和熱膨脹系數(shù)一致，過盈配合的間隙要求較為嚴(yán)格，滑套內(nèi)孔和工藝堵頭的外圓要嚴(yán)格按照工藝規(guī)定的尺寸和表面粗糙度要求加工。為保證尺寸的一致性，必須使用高精度的數(shù)控車床，操作者負(fù)責(zé)將φ65mm實(shí)測尺寸的公差帶位置寫在工件端面上，鑲裝時(shí)分組配合，保證過盈量φ0.02～φ0.04mm。壓入堵頭時(shí)，工件內(nèi)孔要涂抹潤滑油，加工完4個(gè)φ30mm內(nèi)孔;壓出堵頭時(shí)，壓力機(jī)用力要平穩(wěn)均勻。

4.綜合效益分析

“組合拆分”的工藝方案與“封閉式加工”比較，原材料投入相差不多，加工過程卻明顯改善。省去了斷續(xù)車削φ65mm內(nèi)孔工序的工時(shí)和刀具費(fèi)用，優(yōu)勢不言而喻。和“開放式加工”比較，雖然增加了一段材料，但提高了加工效率和設(shè)備利用率。兩者之間的優(yōu)劣得失，要做具體的分析。

(1)原材料成本方面，工藝堵頭采用φ70mm×105mm圓鋼，重約3kg，按照當(dāng)前的鋼材價(jià)格和加工費(fèi)用，不超過20元，壓力機(jī)“組裝拆分”的費(fèi)用很低 (2元)，剩余的廢料和切屑還可以回收一部分成本，總共增加成本不超過22元。

(2)加工成本方面，省去了數(shù)控銑床工序的外協(xié)加工費(fèi)用 (80元)，以普通鉆床代替數(shù)控銑床完成高難度工序的加工，既保證了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度，又節(jié)約了購置設(shè)備的巨額費(fèi)用。

5.結(jié)語

“組合拆分”的工藝方案作為一種嶄新的加工方法，以增加一段材料的代價(jià)換取加工效率的大幅提升。在實(shí)際生產(chǎn)中取得了很好的效果，既可以快速去除內(nèi)孔余量，又可以不破壞半圓槽的已加工表面，生產(chǎn)效率提高了3倍，產(chǎn)品利潤顯著提高。