車床鏜削鏜頭改造的研究與應(yīng)用

王 圍 李敬國 田 寧

山東能源重裝集團通力裝備制造有限公司

車床鏜削鏜頭改造的研究與應(yīng)用

王 圍 李敬國 田 寧

山東能源重裝集團通力裝備制造有限公司

車床鏜削鏜頭改造為粗鏜頭—精鏜頭—滾壓器組合安裝一體，實現(xiàn)液壓缸內(nèi)孔的鏜滾壓加工，并解決了液壓油缸大尺寸內(nèi)孔的加工難題

粗精鏜頭、鏜滾壓、改裝、一體

鏜滾壓工藝已成為油缸內(nèi)孔精加工的主要工藝之一，滾壓加工缸體內(nèi)孔不但可在缸體金屬表面層產(chǎn)生塑性變形，修正零件表面的微觀幾何形狀，降低表面粗糙度值，而且同時使缸體表面層晶粒改變纖維組織，形成有利的殘余壓應(yīng)力，提高表面的耐磨性和抗疲勞強度，這對頻繁承載的液壓缸具有特殊的意義。傳統(tǒng)的油缸內(nèi)孔鏜滾壓工藝按粗鏜--半精鏜--精鏜—滾壓進行加工。該加工工藝生產(chǎn)效率低，遇到毛坯不正常時，更是費工費時，還容易打刀，刀具磨損快，使用壽命低。滾壓時工人勞動強度大，不易保證產(chǎn)品質(zhì)量，表面粗糙度不易保證。為了滿足批量生產(chǎn)的工藝需要，本文利用現(xiàn)有的工藝裝備，設(shè)計了專用的粗精鏜頭，采用粗鏜頭—精鏜頭—滾壓器復合一體實現(xiàn)液壓缸內(nèi)孔的鏜滾壓加工，并解決了液壓油缸大尺寸內(nèi)孔的加工難題。

一、機床改裝

本方案液壓油缸內(nèi)孔一次鏜滾加工用的是3Mc630車床，無法實現(xiàn)刀具的冷卻以及排屑。為此，設(shè)計了一套專用夾具﹑冷卻和排屑的油路系統(tǒng)，對設(shè)備進行了改裝，夾具的一端與機床主軸剛性連接，專門設(shè)計了排出鐵屑和冷卻油的集屑箱，冷卻油經(jīng)過濾再流回油箱內(nèi)循環(huán)使用。夾具的另一端是固定在機床導軌面上，利用液壓油缸上的內(nèi)圓倒角和工件端面定位夾緊。鏜滾壓裝置在加工時把鏜桿固定在大拖板箱上，利用機床的大拖板移動進給。由于滾壓器在加工中會產(chǎn)生大量的切削熱量，切下來的鐵屑也無法排出，使刀具和滾壓器極容易損壞。為了解決這一問題，設(shè)計了一套專供冷卻和排屑的油路系統(tǒng)。用油泵向夾具的一端注入足夠的高壓冷卻油，通過導向套進入工件，冷卻滾壓器和刀具。利用高壓油把鐵屑從未加工孔內(nèi)沖走，從夾具的另一端流入集屑箱內(nèi)。通過機床改造，C630成了深孔加工機床，可以完成液壓油缸的加工。

二、滾壓器

滾壓器的基本結(jié)構(gòu)，它由前導向部分﹑工作部分﹑連接部分組成。前導向部分是在進給端設(shè)置一導向套，以便引入粗鏜刀，有效保護粗鏜刀。連接部分主要是滾壓器與鏜桿的連接，大多采用螺紋聯(lián)接。工作部分是滾壓器的主要組成部分，主要有粗鏜刀﹑浮動鏜刀和滾壓頭組成，各自起著不同的作用，但又互相聯(lián)系。

三、鏜刀(粗鏜刀、精鏜刀)

為了預防破壞已加工表面，避免滾壓頭發(fā)生擠死現(xiàn)象，要求已加工的內(nèi)孔表面不允許殘留鐵屑。因此，在設(shè)計粗鏜刀﹑精鏜刀時，要考慮鐵屑向前排的問題，而后用油從待加工孔內(nèi)沖出。粗鏜刀有兩個切削刃，考慮到毛坯的余量不可能完全均勻，切削時兩切削刃的切削力不相等，徑向力不能相互平衡，會產(chǎn)生刀桿的彎曲和震動，粗鏜刀采用跨騎式結(jié)構(gòu)裝配在刀桿上，并在刃口上磨出分屑槽。這樣，刀尖強度好，走刀抗力小，可保證刀具工作時切削刃與刀桿同心，減少刀桿的彎曲和震動，為精鏜做好準備。

精鏜，以提高加工表面質(zhì)量，為滾壓作好準備。其精鏜刀徑向尺寸可以調(diào)整。加工余量控制在0.15-0.2mm，為便于排屑，同粗鏜刀一樣，也做成雙重偏角(15°及30°)和雙重刃傾角(-25°及-8°)，這樣，切削刃長，切屑薄，使切削力減小，減少工件變形，從而修正了粗鏜刀對工件加工誤差的影響。

四、滾壓頭

滾壓頭既起滾壓作用，又起著導向和剛性支承作用，以減少刀桿的彎曲和震動。滾壓頭是由相同尺寸的兩排滾柱在軸向上排列組成，它既起導向作用，又起滾壓作用。第一排滾柱起滾壓作用，同時也增強剛性和起到導向作用。經(jīng)滾壓后，工件表面產(chǎn)生一層冷硬層，可提高液壓油缸的耐磨性。滾壓時，滾柱的過盈量不宜太小，否則，會使精鏜過的孔表面細小刀痕無法滾壓掉，表面粗糙度達不到要求；過盈量也不宜過大，過盈量過大將使?jié)L壓阻力過大，易使孔的母線偏移。滾柱與滾道的接觸也不宜過小，這樣有利于防止工件母線偏移。第二排滾柱用于第二次滾壓，修正一次滾壓的彈性恢復。經(jīng)過二次滾壓后，表面粗糙度值達到≤0.1μm。

在液壓油缸內(nèi)孔加工過程中，鏜桿受到的切削力和擠壓力很大，其剛性的好壞也將影響導向性和加工質(zhì)量。因此，在允許的條件下盡可能加粗刀桿，提高刀桿的剛性。為了增加剛性，減輕重量，鏜桿一般都做成空心的。

五、結(jié)束語

(1)粗精鏜復合加工，只需一次安裝便可完成整個加工過程，避免了多次定位誤差的積累，從而保證了工件質(zhì)量的穩(wěn)定性；用滾壓技術(shù)，有利于提高工件的精度和表面質(zhì)量，而且經(jīng)過滾壓后工件表面建立起冷硬層，可增加表面耐磨性，確保產(chǎn)品的品質(zhì)，為進一步提高精度和質(zhì)量提供可能性。

(2)用普通機床代替一臺傳統(tǒng)的深孔鏜床和一臺珩磨機，可減少設(shè)備投資，減小生產(chǎn)場地面積，有效地減低了生產(chǎn)成本。一次裝夾完成)道工序加工，省去多次裝夾定位時間﹑減少各工序之間的輔助時間，縮短加工工時，提高生產(chǎn)效率。實踐表明，過去完成三道工序加工需要花費4h，現(xiàn)采用鏜滾復合加工只需25-40min。

(3)排屑和冷卻是影響質(zhì)量的重要因素。由于復合加工對排屑的要求比較高，在已加工表面上不允許有切屑，而且加工中會產(chǎn)生大量的熱量，因此加工中要有足夠流量的冷卻乳化液，沖走非加工面上的切屑，同時帶走滾壓時的熱量。

(4)復合加工對滾壓器的安裝和制造精度要求高，刀具和滾壓元件的工藝參數(shù)選擇要科學，粗鏜﹑精鏜和滾壓的余量梯度要合理，這是進一步提高加工精度和表面質(zhì)量的關(guān)鍵。

(5)通過適當增大鏜滾頭的外徑，可加工￠75-￠350mm內(nèi)孔，擴大應(yīng)用范圍，對單件小批生產(chǎn)具有推廣意義。

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[3]姬愛玲，陳科家，羅紅霞.缸筒內(nèi)孔復合鏜滾加工.新技術(shù)新工藝，2005(7)

[4]王維新.內(nèi)孔滾壓加工及其影響因素的分析.西北輕工業(yè)學院學報，2002(4)