壓路機振動輪外圓及內(nèi)孔加工工藝

孔祥意，吳玉柱，楊曉勇，梁亞

徐工集團工程機械股份有限公司道路機械分公司 江蘇徐州 221004

高級工程師 孔祥意

1 序言

壓路機是路面施工機械集群中的重要裝備，其中振動壓路機又分為單鋼輪壓路機和雙鋼輪壓路機。用于瀝青面層壓實的雙鋼輪壓路機振動輪的加工要素多、精度要求高、加工工序長并且加工工藝對裝備投入的影響較大，這里重點介紹雙鋼輪壓路機振動輪的內(nèi)孔和外圓加工方法以及工序流程的分析和選擇。

2 雙鋼輪壓路機特點及振動輪制造現(xiàn)狀

2.1 雙鋼輪壓路機振動輪的特點

雙鋼輪壓路機（見圖1）是路面壓實的最后一道工序的常用設(shè)備，當壓路機振動輪與路面充分接觸時是最理想的狀態(tài)，這樣會獲得較好平整度和密實度的路面層，可以延長路面的使用壽命。

圖1 雙鋼輪壓路機及振動輪

雙鋼輪壓路機的技術(shù)參數(shù)較多，包括整機質(zhì)量、激振力和振動頻率等，見表1。振動輪內(nèi)孔和外圓的加工質(zhì)量以及合理的匹配技術(shù)參數(shù)，對壓實效果具有重要影響。

表1 某品牌13t典型雙鋼輪壓路機參數(shù)

2.2 目前振動輪主要采用的加工工藝方法

壓路機振動輪需要經(jīng)過圓筒的卷制、焊接、鏜孔、車端面（雙鋼輪還需要車外圓）、鉆孔和攻螺紋等一系列工序完成加工，目前振動輪主要采用先鏜內(nèi)孔，再以內(nèi)孔為基準，采用心軸工裝裝夾，然后車削外圓的工藝方法。

由于壓路機振動輪需要外圓與內(nèi)孔同心，在鏜孔找正過程需要花費大量的時間。鏜孔加工時以外圓為基準，外圓的圓度和找正點數(shù)的多少決定了鏜孔中心線是否能和外圓的母線平行，如出現(xiàn)找正偏差或輪圈圓度超差，經(jīng)過車外圓后就出現(xiàn)輪圈壁厚不均勻的情況，進而影響振動輪壓實的效果。

3 振動輪加工特性分析

由于振動輪的封口板內(nèi)孔加工位置距離端面超過500mm，振動輪內(nèi)部是空心結(jié)構(gòu)且壁厚一般≤20mm，造成振動輪剛性較差，因此在焊接后會出現(xiàn)收縮變形，導(dǎo)致了加工過程中加工余量不均勻，存在生產(chǎn)效率低和表面質(zhì)量差等問題，并且難以控制。

影響雙鋼輪輪圈加工壁厚的主要因素有兩種：一是受力因素，由于輪圈內(nèi)部支撐距離端面較遠且壁厚較薄，在車外圓受到外力的作用下，會出現(xiàn)局部變形； 二是振動因素，在車削振動輪外圓時，作用在外圓上的徑向切削力，在振動輪圓度較差的情況下刀具會出現(xiàn)跳動，導(dǎo)致振動輪表面質(zhì)量差。

4 先車外圓后鏜孔工藝方法研究及控制點

振動輪的內(nèi)孔精度為IT6～IT8級，加工精度要求較高，且4組內(nèi)孔同軸度要求≤0.05mm，需要在高精度的數(shù)控鏜銑加工中心上鏜孔，采用先車外圓后鏜孔的方式，可以將支撐振動輪的工裝支撐裝置做成固定式，接觸面相對于先鏜孔后車外圓，可調(diào)節(jié)的工裝更大，在鏜孔過程中不需要找正，且加工過程更平穩(wěn)，如圖2所示。

圖2 鏜孔工裝及固定示意

4.1 先車外圓后鏜孔的主要工藝流程

先車外圓后鏜孔的主要工藝內(nèi)容和先鏜孔后車外圓基本一致，主要是將車外圓的工序調(diào)整到鏜孔前，以外圓作為鏜孔的基準，主要工藝流程如下。

1）用工裝將輪圈內(nèi)壁進行均勻支撐，8個支撐點對稱逐步擰緊。

2）粗、精 車 振 動 輪 外 圓，外 圓 直 徑（1300±1）mm，車端面并倒R過渡圓角。

3）以輪圈外圓為基準吊至鏜孔工裝固定，找正外圓上下中心位置，確認左右對稱。

4）分別鏜兩端內(nèi)孔φ320H7，φ210H7，孔口倒角1mm×45°。

5）鉆兩端M16-6H螺紋底孔至φ14mm，攻螺紋并去毛刺。

4.2 先車外圓后鏜孔方法的控制點

在先車外圓后鏜孔工藝方法優(yōu)化的研究中，結(jié)合加工過程中存在的一些問題，總結(jié)了如下控制點。

內(nèi)孔支撐工裝采用多點支撐：由于振動輪輪圈在經(jīng)過卷圓、焊接一系列工序后，輪圈會出現(xiàn)不規(guī)則變形，且輪圈的壁厚較薄，如果支撐點較少，在車外圓時會出現(xiàn)無法對輪圈圓度矯正或支撐力過大造成輪圈變形的問題，最少需要設(shè)置8個支撐點，如有條件可以設(shè)置12個支撐點。

車加工基準的選擇：在車兩端面時，要注意以兩端封口板為基準，在測量時盡量以內(nèi)孔位置作為測量起始點，可以防止在后道鏜孔工序锪止口時壁厚不均勻。

鏜孔工序支撐點的選擇：在鏜孔時，振動輪由于受到軸向力，如果裝夾不牢靠會出現(xiàn)軸向竄動，因此需要用鏈條將振動輪緊固，為了防止緊固造成輪圈變形，保證支撐點在壓緊點的工裝裝夾原則，鏜孔工裝的支撐點盡量靠近封口板位置，如圖2中鏈條捆綁位置指示。

5 鏜和車先后加工順序的優(yōu)缺點分析

5.1 加工資源需求分析

雖然振動輪的加工順序目前普遍采用先鏜內(nèi)孔后車外圓的方式，但其使用的設(shè)備和先車外圓后鏜內(nèi)孔的設(shè)備基本一致。鏜孔加工主要使用鏜銑加工中心或數(shù)控鏜銑床，如圖3a所示，對于一些自動化程度較低的設(shè)備，需要采用大型Z3080搖臂鉆床以鏜孔的內(nèi)孔作為基準，模鉆軸承座等零件的安裝孔；車外圓普遍采用落地車床，根據(jù)控制形式分為普通落地車床和數(shù)控落地車床，如圖3b所示。

圖3 振動輪鏜孔及車外圓設(shè)備

5.2 兩種加工工藝的優(yōu)缺點對比

先鏜孔后車外圓和先車外圓后鏜孔各有優(yōu)缺點，對鏜孔效率、車外圓效率和找正時間等參數(shù)進行比較，見表2。先車外圓后鏜孔的加工方法具有明顯的優(yōu)勢，如對輪圈壁厚均勻性要求較高，且該機型的產(chǎn)量規(guī)模較大，較為適宜采用此方法。

表2 先鏜孔后車外圓與先車外圓后鏜孔比較

6 結(jié)束語

振動輪的兩種加工方法各有特點，從加工質(zhì)量對施工質(zhì)量的影響來看，兩種加工方法基本相當，主要是對于整體設(shè)備投資較高的鏜銑加工中心占用時間有所區(qū)別。由于壓路機的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)量不同，雙鋼輪壓路機的占比也不同，對于雙鋼輪生產(chǎn)批量較小的企業(yè)，可以采用先鏜孔后車外圓的方式；對于生產(chǎn)批量較大的企業(yè)，可以采用先車外圓后鏜孔的方式，以降低高端設(shè)備的占用率。