一種船舶超長(zhǎng)液壓油缸體車床加工工裝

滕曉巖

摘? 要：超長(zhǎng)油缸體內(nèi)孔加工是機(jī)械加工中經(jīng)常遇到的一類問題。為了解決普通車床加工超長(zhǎng)油缸體內(nèi)孔，該文介紹在普通車床安裝一種工裝，有效解決船舶超長(zhǎng)液壓油缸體內(nèi)孔加工。在設(shè)計(jì)工裝過程中，從刀桿振動(dòng)方面進(jìn)行解決。對(duì)刀桿設(shè)置滑動(dòng)支撐銅套和刀桿夾持器，在加工過程中，通過調(diào)整刀桿支撐點(diǎn)，能夠有效解決刀桿振動(dòng)問題，從而提高超長(zhǎng)液壓油缸體的加工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工? ?加工工藝? ?車床工裝? ?超長(zhǎng)油缸體加工

中圖分類號(hào)：TH137? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）08（b）-0050-03

Lathe Tooling of Marine King Sized Hydraulic Cylinder Block

TENG Xiaoyan

（Huanghai Shipbuilding Co.， Ltd.， Weihai， Shandong Province， 264309 China）

Abstract： The machining of inner bore of king sized cylinder block is a kind of problem often encountered in machining. In order to solve the problem of machining the inner bore of king sized cylinder block by using a normal lathe， this paper introduces the installation of a tooling in ordinary lathe to effectively solve the machining of the inner bore of king sized cylinder block on board of a ship. During the design of tooling， the vibration of cutter rod is the key factor. A sliding supporting copper bush and a holder will be provided for the cutter rod， and the vibration of the cutter rod can be effectively solved by adjusting the supporting point of the cutter rod during the machining， so as to improve the machining quality of the king sized hydraulic cylinder block.

Key Words： Machining; Processing workmanship; Lathe tooling; Machining of king sized cylinder block

客滾船艏艉門的開閉油缸、坡道的升降油缸、貨船液壓艙蓋的開閉油缸等，都是超長(zhǎng)液壓油缸，其油缸加工質(zhì)量直接影響到船員和乘客的生命安全。超長(zhǎng)油缸體內(nèi)孔加工是機(jī)械加工中難度系數(shù)較高的一種，通常工人需要借助其他機(jī)器輔助完成，即使這樣，這也是一個(gè)十分復(fù)雜精密的過程。傳統(tǒng)常規(guī)加工方法是采用一端懸空長(zhǎng)刀桿進(jìn)行加工，加工過程中刀桿容易發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，影響加工質(zhì)量[1-4]。

該文介紹一種利用普通車床安裝工裝進(jìn)行超長(zhǎng)油缸體加工的方法，能夠有效地解決該加工難題。

1? 工件特點(diǎn)分析

分析油缸體工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：工件屬于薄壁深孔加工，自身剛性差，用傳統(tǒng)加工法，刀桿細(xì)長(zhǎng)易振動(dòng)，易產(chǎn)生報(bào)廢現(xiàn)象，需使用特殊附件和工裝才能達(dá)到工件精度要求。

2? 加工方案、工裝設(shè)計(jì)及制作

根據(jù)工件特點(diǎn)，結(jié)合公司設(shè)備情況，了解工件的加工難度，選擇合適的加工設(shè)備。

工件長(zhǎng)1 400 mm，考慮到加工刀桿長(zhǎng)度，首先車床有效加工長(zhǎng)度至少3.5 m。其次，采用傳統(tǒng)的單刀車孔法無法達(dá)到工件精度要求。傳統(tǒng)車床加工長(zhǎng)內(nèi)孔使用的刀桿，刀桿懸臂較長(zhǎng)，刀頭距離刀桿固定點(diǎn)距離太遠(yuǎn)，易發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，內(nèi)孔產(chǎn)生崩刀現(xiàn)象，導(dǎo)致加工精度和粗糙度不滿足要求[5-7]。

船廠做出如下加工方案：配合車床床頭錐孔，制作一個(gè)起到支承刀桿作用的支撐銅套，做一支油缸體2.2倍長(zhǎng)的刀桿，刀桿的一端支承在銅套內(nèi)（間隙配合），另一端通過刀桿夾持器，夾在車床溜板的刀架上，刀桿中間裝車刀。車刀可分粗車刀、半精車刀、精車刀。示意圖如圖1所示。

2.1 制作刀桿

刀桿用無縫鋼管分成兩段，由A、B制成，A段長(zhǎng)1 700 mm，一端焊接堵頭，B段長(zhǎng)1 600 mm，一端焊接堵頭。刀桿A和B通過內(nèi)外螺紋進(jìn)行連接。刀桿A、刀桿B加工工藝過程，如下所示。

（1）C6140車床。刀桿A：堵頭端鉆中心孔;一夾一頂，裝夾車全長(zhǎng)外圓至Ф60+0.4+0.5 mm;調(diào)頭Ф60外圓伸進(jìn)床頭內(nèi)孔中，夾緊車端面、車M52×2內(nèi)螺紋長(zhǎng)50 mm，配車M52×2堵頭外端鉆中心孔。

刀桿B：堵頭端鉆攻M14×1內(nèi)螺紋，帶保護(hù)錐孔;一夾一頂，裝夾車外圓Ф60-0.05，長(zhǎng)200 mm，車Ф61全長(zhǎng);調(diào)頭夾Ф60外圓，中心架支撐Ф61外圓，車端面，配車M52×2外螺紋。

（2）鉆床：刀桿A螺紋一端100 mm處，鉆Ф14通孔轉(zhuǎn)90°鉆攻M10螺紋。

（3）插床：插14刀方，與高速工具鋼車刀配合，間隙適度。

（4）外圓磨床：裝螺紋堵頭用兩頂尖裝夾磨刀桿A全長(zhǎng)外圓Ф60±0.015 mm。

2.2 制作支撐銅套

支撐銅套用耐磨錫青銅制作而成，外圓是錐面。夾一端車銅套外圓，按床頭孔配錐度，精車錐度，內(nèi)孔加工至尺寸要求，此法以保證錐面和內(nèi)孔的同軸度。內(nèi)孔設(shè)置油線，不延伸至端部，便于儲(chǔ)存滑油。端面斜鉆孔與油線相通，攻內(nèi)螺紋，安裝油杯，供刀桿在支撐銅套內(nèi)孔中移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)潤(rùn)滑。

2.3 制作刀桿夾持器

刀桿夾持器用45鋼鍛制并加工而成，具體情況見圖2。

3? 工裝的安裝

（1）控制刀桿的安裝過精度。

（2）刀桿A和B內(nèi)外螺紋連接旋緊。刀桿A非螺紋端插入銅套中，刀桿B非螺紋端插入夾持器內(nèi)孔并利用車床刀臺(tái)的螺釘擰緊（此時(shí)夾持器已裝夾在刀臺(tái)上，基本找正高度，但不要夾緊），移動(dòng)大溜板，測(cè)試刀桿A在整個(gè)走刀范圍內(nèi)是否卡滯。銅套上的注油孔注入潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑內(nèi)孔，如有卡滯現(xiàn)象，可用墊片或小溜板來調(diào)整夾持器在刀臺(tái)上的高度及軸向平行度。調(diào)至刀桿A全長(zhǎng)范圍內(nèi)在銅套內(nèi)輕松移動(dòng)，然后鎖定小滑板。

（3）刀具需要準(zhǔn)備四把。車內(nèi)孔粗加工用車刀，刀頭采用硬質(zhì)合金YT15。其余采用14方高速工具鋼條，磨削成三把不可調(diào)刀頭。

4? 工裝的使用及油缸體的加工工藝過程

首先，在車床上加工工件兩端的方形法蘭端面及止口，重要的是在兩端方法蘭之間的缸體非加工外圓上，車一凹臺(tái)，凹臺(tái)用作支撐中心架用。操作工藝過程如下。

（1）卡盤定位一端內(nèi)孔，另一端利用中心架支撐工件外圓，車削端面，測(cè)量保證另一端留有余量。

（2）工件調(diào)頭，車削另一端，保證工件的總長(zhǎng)。

（3）卡盤安裝工件定位一端內(nèi)孔，另一端利用活頂尖找正頂緊，車削兩個(gè)方法蘭的背面處的中心架凹臺(tái)，檢查外圓跳動(dòng)情況，必要時(shí)，利用紙墊片調(diào)整活頂尖找正，找正后一次車好兩個(gè)凹臺(tái)，外圓加工至無氧化皮即可，公差保證±0.02 mm。

（4）一撐一架，車兩端止口，車一段內(nèi)孔，以備對(duì)內(nèi)孔尖刀用。

下一步就是車油缸內(nèi)孔，操作過程具體如下。

（1）刀桿A和B螺紋連接處松開，將刀桿A插入車床床頭錐形銅套內(nèi)孔中，并安裝調(diào)整中心架。

（2）四爪卡盤夾一端方法蘭，位置找正車好的凹臺(tái)，另一端用中心架架住。

（3）刀桿A與刀桿B聯(lián)接旋緊，錐形銅套內(nèi)孔加油。

（4）車刀插入刀桿方孔中，通過螺釘壓緊車刀，這把刀必須使油缸內(nèi)孔加工成整圓，吃刀深度盡量小，由于是單面吃刀，刀桿長(zhǎng)、吃刀深度大，會(huì)引起振動(dòng)。如果內(nèi)孔一次不能夠去掉氧化皮，可繼續(xù)第二次進(jìn)刀加工。

（5）松開車刀壓緊螺釘，換第一把粗車刀，打開冷卻液，開始走刀。觀察刀兩側(cè)切削是否均勻，如果不均勻，需要重磨車刀倒角。這一刀吃刀深度較大，刀桿有振動(dòng)感。切屑較多，但在切削液的噴射下很順利地排除，然后利用內(nèi)卡鉗測(cè)量?jī)?nèi)孔尺寸至Ф（79+0.1）mm。

（6）第一刀加工到末端，車刀從銅套與油缸體之間的空間抽出，大溜板退到走刀起點(diǎn)，換第二把刀，銅套內(nèi)孔加注潤(rùn)滑油。走刀過程中，觀察兩側(cè)切削，這一刀吃刀深度較小，刀桿振動(dòng)感消除。走刀約20 mm后，退刀、停車，松開刀桿A、B連接，用百分表測(cè)量?jī)?nèi)孔尺寸滿足Ф（80-0.1）mm后，旋緊刀桿A、B繼續(xù)走刀。

（7）第二刀加工完畢，車刀也是從銅套與油缸體之間的空間抽出，大溜板退到走刀起點(diǎn)。換第三把精車刀，銅套內(nèi)孔繼續(xù)加油。精車刀刃磨鋒利，吃刀深度只有0.075 mm，刀桿無振感，走刀20 mm，退刀停車，松開刀桿A、B連接，刀桿A插入，百分表測(cè)量?jī)?nèi)孔尺寸，尺寸符合要求后，旋緊刀桿A、B聯(lián)接，繼續(xù)走刀。

（8）精車完畢，刀頭從銅套與油缸體空間抽出，大溜板退到起點(diǎn)，刀桿A、B聯(lián)接松開，刀桿A插入床頭，松開四爪卡盤的兩爪，卸下工件，測(cè)量夾持一端尺寸Ф80+0.05 mm，圓度誤差0.01 mm，對(duì)比表面粗糙度1.6 μm達(dá)到。經(jīng)檢測(cè)，加工件滿足圖紙要求。

5? 結(jié)語

通過普通車床加裝設(shè)計(jì)長(zhǎng)刀桿工裝，用來加工超長(zhǎng)油缸體，經(jīng)實(shí)際使用，油缸體加工精度完全滿足要求，獲得船東的一致好評(píng)，為解決細(xì)長(zhǎng)內(nèi)孔加工提供了參考方案。

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