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一種船舶超長液壓油缸體車床加工工裝

2022-6-21 來源：黃海造船有限公司作者：滕曉巖

摘要：超長油缸體內(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，從刀桿振動方面進(jìn)行解決。對刀桿設(shè)置滑動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問題，從而提高超長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油缸體加工

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刀桿進(jìn)行加工，加工過程中刀桿容易發(fā)生振動現(xiàn)象，影響加工質(zhì)量。

該文介紹一種利用普通車床安裝工裝進(jìn)行超長油缸體加工的方法，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)長易振動，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1 400 mm，考慮到加工刀桿長度，首先車床有效加工長度至少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)車床加工長內(nèi)孔使用的刀桿，刀桿懸臂較長，刀頭距離刀桿固定點(diǎn)距離太遠(yuǎn)，易發(fā)生振動現(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。

孔法無法達(dá)到工件精度要求。傳統(tǒng)車床加工長內(nèi)孔使用的刀桿，刀桿懸臂較長，刀頭距離刀桿固定點(diǎn)距離太遠(yuǎn)，易發(fā)生振動現(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。

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。

圖1 加工工裝安裝使用示意圖

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1700 mm，一端焊接堵頭，B段長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200 mm，車Ф61全長；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)孔中移動和旋轉(zhuǎn)潤滑。

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。

圖2 刀桿夾持器

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)孔并利用車床刀臺的螺釘擰緊（此時(shí)夾持器已裝夾在刀臺上，基本找正高度，但不要夾緊），移動大溜板，測試刀桿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滑油，潤滑內(nèi)孔，如有卡滯現(xiàn)象，可用墊片或小溜板來調(diào)整夾持器在刀臺上的高度及軸向平行度。調(diào)至刀桿A全長范圍內(nèi)在銅套內(nèi)輕松移動，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，凹臺用作支撐中心架用。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。

（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，檢查外圓跳動情況，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，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，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、吃刀深度大，會引起振動。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)卡鉗測量內(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，用百分表測量內(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，百分表測量內(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，測量夾持一端尺寸Ф80+0.05 mm，圓度誤差0.01 mm，對比表面粗糙度1.6 μm達(dá)到。經(jīng)檢測，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)長刀桿工裝，用來加工超長油缸體，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，為解決細(xì)長內(nèi)孔加工提供了參考方案。

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