中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司 (黑龍江齊齊哈爾 161042)劉治國(guó)

在日常產(chǎn)品的加工過(guò)程中我們會(huì)經(jīng)常遇到帶有階梯孔的產(chǎn)品。階梯孔的類型包括通孔階梯孔，如大型的缸體;又有盲孔階梯孔，如沉頭螺栓的把合孔。根據(jù)階梯孔尺寸的大小及深淺，通常將階梯孔的加工方法分為銑削加工、車削加工、深孔鉆加工。

本文以產(chǎn)品錠桿的加工為例，詳細(xì)介紹一種新的大型長(zhǎng)階梯孔的加工方法。通過(guò)工藝創(chuàng)新、加工輔具的設(shè)計(jì)及超聲波壁厚儀在實(shí)際加工中的應(yīng)用，開(kāi)創(chuàng)出一種新的大型階梯孔加工方法。錠桿產(chǎn)品示意圖如圖1所示。

圖1

1.產(chǎn)品加工中存在的技術(shù)難題

如圖1所示，錠桿的內(nèi)孔尺寸共有7個(gè)，尺寸變化范圍較大，并且內(nèi)孔尺寸的變化不是規(guī)律性的由小到大。加工工序復(fù)雜，并且不能通過(guò)單一機(jī)床對(duì)其進(jìn)行加工。其中φ1125 mm×4287 mm兩側(cè)的最小內(nèi)孔尺寸分別為 φ1000 mm及 φ815 mm，并且φ1125 mm內(nèi)孔長(zhǎng)度長(zhǎng)，無(wú)法使用鏜床及深孔鉆對(duì)其進(jìn)行加工，所以只能通過(guò)車床對(duì)φ1125 mm內(nèi)孔進(jìn)行加工。普通方法通過(guò)使用加長(zhǎng)刀桿對(duì)其進(jìn)行加工，由于切削部位最多需伸出3 m多長(zhǎng)，刀桿剛性嚴(yán)重不足，刀具振動(dòng)嚴(yán)重，刀具易損，表面粗糙度無(wú)法保證。并且加工過(guò)程存在讓刀現(xiàn)象，加工效率極低。

2.加工內(nèi)孔臥車輔具的設(shè)計(jì)

通過(guò)審圖可以發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品除φ1125 mm內(nèi)孔以外，其余部位的加工可以通過(guò)階梯孔的常用加工機(jī)床深孔鉆、鏜床及車床完成。因此該產(chǎn)品加工的重點(diǎn)與難點(diǎn)是如何通過(guò)臥車對(duì)φ1125 mm×3287 mm內(nèi)孔進(jìn)行加工。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一套適用于臥車加工階梯孔的專用輔具 (見(jiàn)圖2)。

圖2

如圖2所示，鏜桿前端裝有軸承，軸承內(nèi)圈配有工藝堵，鏜桿后端直接裝配工藝堵。加工時(shí)將該輔具穿在產(chǎn)品內(nèi)孔中間并固定于機(jī)床兩頂尖上，機(jī)床床頭頂尖與鏜桿前面裝有軸承的工藝堵接觸，尾座頂尖與鏜桿后面工藝堵接觸，上活后在床尾通過(guò)支架將鏜桿固定，這樣機(jī)床旋轉(zhuǎn)時(shí)鏜桿不會(huì)隨著機(jī)床的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)鏜桿上的橫向上刀機(jī)構(gòu)7帶動(dòng)錐齒輪6轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)滑板5的橫向進(jìn)給，刀具固定在刀夾3中，實(shí)現(xiàn)了刀具的橫向進(jìn)給;將縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)2與機(jī)床刀架子進(jìn)行聯(lián)接，通過(guò)機(jī)床刀架子的縱向移動(dòng)帶動(dòng)切削機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)軌4進(jìn)行縱向進(jìn)給。加工示意圖如圖3所示。由于鏜桿固定在機(jī)床兩頂尖中間，極大提高了刀桿的剛性，刀具振動(dòng)明顯減小。

圖3

但是該輔具使用時(shí)也存在一定的不足之處，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

首先，鏜桿在中間，無(wú)法通過(guò)使用內(nèi)徑尺測(cè)量?jī)?nèi)孔尺寸來(lái)保證鏜桿與產(chǎn)品軸線的平行。如需調(diào)整產(chǎn)品與鏜桿軸線的平行度，需先試加工一段距離，卸活、卸鏜桿后對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果重新將鏜桿穿進(jìn)產(chǎn)品內(nèi)孔中上機(jī)床，調(diào)整產(chǎn)品或者鏜桿。此方法操作繁瑣，且需要反復(fù)卸活、測(cè)量、上機(jī)床，浪費(fèi)人力物力，反復(fù)上機(jī)床時(shí)產(chǎn)品的找正誤差與機(jī)床本身及其輔具的精度對(duì)兩軸線平行的調(diào)整會(huì)造成一定的累積誤差，影響產(chǎn)品加工過(guò)程的精度。并且最后的調(diào)整結(jié)果不能直觀地表現(xiàn)出來(lái)，加工存在一定的盲目性。

其次，鏜桿上的上刀機(jī)構(gòu)為簡(jiǎn)易的棘輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)并存在一定間隙，不能準(zhǔn)確確定每次的上刀量，兩軸線平行度調(diào)好以后φ1125 mm內(nèi)孔加工時(shí)尺寸無(wú)法測(cè)量，不能確定產(chǎn)品內(nèi)孔的加工余量。

3.加工中采取的措施

為了彌補(bǔ)該輔具在使用時(shí)存在的問(wèn)題，我們針對(duì)上述問(wèn)題對(duì)工藝方案進(jìn)行了一系列改進(jìn)。

(1)利用深孔鉆將內(nèi)孔加工至φ815 mm，再將圖1右端φ1060 mm內(nèi)孔加工出來(lái)，調(diào)頭，將圖1中φ815 mm內(nèi)孔右端部分統(tǒng)一加工至φ1000 mm。

(2)上鏜床利用三面刃及丁字鏜頭將φ1110 mm及φ1050 mm內(nèi)孔加工至符合圖樣要求。

(3)產(chǎn)品在上車床加工φ1125 mm內(nèi)孔前兩端先配工藝堵，上磨床把外圓尺寸磨削一致。加工前先在兩端外圓余量上磨兩條測(cè)量帶，使用壁厚儀測(cè)壁厚，確保磨后外圓與內(nèi)孔同軸，作為后續(xù)φ1125 mm內(nèi)孔加工時(shí)的測(cè)量及找正基準(zhǔn)。

(4)卸工藝堵上臥車夾一側(cè)，另一側(cè)架托輥。利用加長(zhǎng)刀桿在φ1125 mm內(nèi)孔兩端100 mm長(zhǎng)使用切刀加工內(nèi)孔至符合圖樣要求，作為后續(xù)加工和測(cè)量基準(zhǔn)。

(5)上鏜桿加工，試加工一段，利用壁厚儀在外圓長(zhǎng)度方向測(cè)量出的相對(duì)值確定兩軸線的偏差(壁厚儀的相對(duì)值可以精確到0.01 mm)，從而直觀地將兩軸線的傾斜量反映出來(lái)。操作者可以輕松地?fù)?jù)此調(diào)整產(chǎn)品與鏜桿的角度，來(lái)保證產(chǎn)品與鏜桿軸線相互平行。避免了反復(fù)卸活、上活及找正等不必要的麻煩。

(6)另外，亦可使用壁厚儀測(cè)量出φ1125 mm兩端已加工好的100 mm基準(zhǔn)與未加工部位的壁厚差值確定加工余量及每刀的上刀量，使加工變得簡(jiǎn)單易行。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該產(chǎn)品的加工及臥車加工內(nèi)孔輔具的設(shè)計(jì)與使用，我們探索出了一種全新的階梯孔加工方法，使大型長(zhǎng)階梯孔的加工變得簡(jiǎn)單易行。通過(guò)對(duì)工藝的細(xì)化，成功地彌補(bǔ)了臥車加工內(nèi)孔輔具的不足，有效保證了產(chǎn)品質(zhì)量。