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船舶超長液壓油缸體車床加工工裝淺析

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船舶超長液壓油缸體車床加工工裝淺析

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,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[1-4]。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工件特點分析

分析油缸體工件的結(jié)構(gòu)特點: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)計及制作

根據(jù)工件特點,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1400mm,考慮到加工刀桿長度,首先車床有效加工長度至少3.5m。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[5-7]。船廠做出如下加工方案:配合車床床頭錐孔,制作一個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。

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1700mm,一端焊接堵頭,B段長1600mm,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+0.5mm;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50mm,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200mm,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100mm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±0.015mm。

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。

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,車削兩個方法蘭的背面處的中心架凹臺,檢查外圓跳動情況,必要時,利用紙墊片調(diào)整活頂尖找正,找正后一次車好兩個凹臺,外圓加工至無氧化皮即可,公差保證±0.02mm。(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,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20mm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。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0.075mm,刀桿無振感,走刀20mm,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,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+0.05mm,圓度誤差0.01mm,對比表面粗糙度1.6μm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)計長刀桿工裝,用來加工超長油缸體,經(jīng)實際使用,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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作者:滕曉巖 單位:黃海造船有限公司