摘要:基于我公司活塞桿和部分活柱加工深孔需要,經(jīng)過科學(xué)論證、設(shè)計及計算,將公司一臺普通臥式車床改造成雙伸縮立柱中活柱加工φ20 深孔的專用機(jī)床。使用該機(jī)床完成活柱深孔加工工序為公司節(jié)省了可觀的加工費用。
近年來,隨著綜采設(shè)備在煤炭開采行業(yè)中的普及,液壓支架逐漸成為綜采設(shè)備中不可或缺的組成部分。
我公司主要產(chǎn)品為液壓支架, 立柱及千斤頂是液壓支架的重要組成部分。其中絕大多數(shù)側(cè)推千斤頂、抬底千斤頂、底調(diào)千斤頂及部分雙伸縮立柱中的活柱往往需要打深孔, 并且需要打深孔的油缸占整套液壓支架所有油缸的一半左右。
由于目前公司還沒有相應(yīng)的深孔鉆設(shè)備, 需要打深孔的工件全部由外協(xié)單位加工, 而一根活塞桿打深孔的費用最低也在一百元以上, 對公司來說外協(xié)打深孔這一工序的成本太高。所以為降低工件加工費用,公司迫切需要數(shù)套深孔加工設(shè)備。
目前市面上常見的數(shù)控深孔鉆床的價格普遍在20萬元以上,價格較高,而普通臥式車床改造的深孔鉆床費用要低很多。所以綜合考慮加工精度、維護(hù)費用等因素,對普通車床進(jìn)行改造更符合公司的意愿。
1 、總體改造方案
該方案是將普通車床改成φ20 深孔鉆加工車床。需要打其他孔徑的深孔,可以在此基礎(chǔ)上更換部分零部件。改造前,綜合對比了山特維克可樂滿的BTA 深孔鉆及槍鉆的特點。BTA 深孔鉆雖有很高的加工精度,但鉆頭費用、改造成本較高, 并且只能加工φ15.6mm 以上的深孔。而槍鉆則有較大的加工孔徑范圍, 從φ0.98mm 到φ40.5mm,鉆孔深度可達(dá)直徑的100 倍以上,且有較高的表面質(zhì)量、尺寸及形位精度。我公司需要打深孔的活塞桿或活柱深孔直徑有φ8、φ10、φ20、φ25.4mm 等, 所以槍鉆完全能滿足活塞桿打深孔的需要。
考慮到改造成本及活塞桿深孔直線度要求不是太高,采用刀具旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。將普通臥式車床改造為深孔鉆床需要以下設(shè)備:普通臥式車床,托座,旋轉(zhuǎn)夾具,變徑套,托架,槍鉆,高壓霧化冷卻系統(tǒng)。
2、 普通臥式車床選型及改造
我公司活塞桿常用的材質(zhì)為27SiMn 和40Cr,調(diào)制硬度為HB240-280。綜合山特維克可樂滿428.9 槍鉆推薦的切削參數(shù)及外協(xié)單位加工深孔時選用的切削參數(shù), 要改造的臥式車床應(yīng)滿足:床身長度不小于2000mm,進(jìn)給量fn 大于等于0.1mm/r,最高轉(zhuǎn)速n 不小于1000r/min。根據(jù)車床選定條件及公司現(xiàn)有車床選定要改造的臥式車床型號為CW6163B。
圖1 山特維克可樂滿428.9 槍鉆推薦的切削參數(shù)
表1 外協(xié)單位加工深孔時采用的切削參數(shù)
CW6163B車床改造時應(yīng)拆除中心架、尾座和縱向溜板。
3 、 托座
托座主要作用是:①引導(dǎo)槍鉆;②將排出的鐵屑及冷卻水霧排到車床下面的鐵屑箱里, 以免傷人; ③夾緊工件,并帶動工件完成進(jìn)給運動。
與托板連接的各件全部由螺釘及圓錐銷連接, 以保證重新安裝各件后仍保持原有位置。集屑箱上的導(dǎo)向孔為保證與槍鉆和主軸的同軸度, 應(yīng)在托板各件安裝完成后在車床上自鏜。
圖2 托座
1.集屑箱;2.減震套;3.密封圈;4.O 型密封圈;5.鉆套;6.V 鐵;7.托板;8.活塞桿;9.距離套;10.壓板;11.螺母;12.螺柱;13.墊塊;14.導(dǎo)軌座;15.溜板箱
4 、旋轉(zhuǎn)夾具
圖3 旋轉(zhuǎn)夾具
旋轉(zhuǎn)夾具用于將軸扭矩傳遞給槍鉆, 同時將冷卻水霧導(dǎo)入槍鉆。
5 、變徑套
圖4 變徑套
變徑套用于連接主軸和旋轉(zhuǎn)夾具,并傳遞扭矩。
6 、托架
托架放在集屑箱前部, 用于減小槍鉆進(jìn)入托座減震套之前產(chǎn)生的震動。為提高槍鉆與主軸的同軸度,應(yīng)在托架各件安裝之前在車床上自鏜內(nèi)孔,然后再裝入軸承套、軸承及減震套。為增加減震效果,可以根據(jù)槍鉆長度增加托架數(shù)量。
圖5 托架
1.螺釘;2.軸承套;3.擋圈;4.軸承;5.減震套;6.托架
7 、槍鉆
根據(jù)山特維克可樂滿的深孔鉆樣本, 選擇428.9-20000-1800-036 整體硬質(zhì)合金鉆頭,036 號驅(qū)動器。
8、 高壓霧化冷卻系統(tǒng)
高壓霧化冷卻系統(tǒng)是一種冷卻刀具的比較特殊的裝置。加工過程中可以根據(jù)鉆削尺寸的不同,調(diào)整冷卻液壓力與流量, 冷卻液和高壓空氣在氣液混合閥內(nèi)呈霧化狀態(tài)。霧化的冷卻液通過旋轉(zhuǎn)夾具和槍鉆上的冷卻液孔,被強(qiáng)制輸送至切削區(qū)域,以達(dá)到冷卻切削刃、潤滑導(dǎo)向部位的效果, 并將切屑強(qiáng)制帶出工作區(qū)域 。
這一系統(tǒng)跟傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)有較大區(qū)別: 通常的冷卻系統(tǒng)采用的冷卻液是切屑專用油、水或乳化液。機(jī)床采用這種冷卻方式需要有專用的冷卻液回收裝置, 并且機(jī)床必須有比較良好的密封性能, 否則會造成嚴(yán)重浪費, 導(dǎo)致加工成本過高并污染環(huán)境。而這種高壓霧化冷卻系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)主要是壓縮氣體, 消耗的冷卻液非常少。冷卻液在加工時會跟壓縮氣體充分混合,最大限度地保護(hù)刀具,而且排出的冷卻液不必回收,對機(jī)床的密封性沒有太高的要求。
圖6 高壓霧化冷卻系統(tǒng)
9 、槍鉆的重磨
槍鉆使用一段時間后,刃部會磨損,進(jìn)而造成加工面質(zhì)量下降,直線度降低,生產(chǎn)效率降低,機(jī)床負(fù)載加大,嚴(yán)重時會導(dǎo)致工件或設(shè)備損毀。所以,槍鉆必須定時重磨。活塞桿加工深孔時,一般在每次重磨后,連續(xù)加工20 米左右時進(jìn)行重磨 。
圖7 槍鉆重磨時切削刃幾何參數(shù)
10 、結(jié)語
深孔鉆削在油缸加工過程中是一道必不可少的工序。槍鉆加工深孔因具有很高的加工效率、較高的表面質(zhì)量、較高的尺寸精度及直線度,在煤炭機(jī)械行業(yè)和其他行業(yè)迅速發(fā)展。
將其他機(jī)床改造成深孔鉆床用于生產(chǎn)具有加工質(zhì)量較高,改造成本較低的優(yōu)點,逐漸受到很多企業(yè)的青睞,也有力推動了深孔鉆削技術(shù)在我國各領(lǐng)域的發(fā)展。
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