軋輥深孔加工工藝研究
2015-11-12 來源:寶鋼軋輥科技有限責(zé)任公司 作者:王進(jìn)義
摘要: 由于目前在機(jī)加工行業(yè)內(nèi)加工高精度深孔是一個(gè)很大的難題,沒有一種很好的解決辦法,通常的加工辦法往往加工效果差,精度低,因此,本文介紹了一種軋輥生產(chǎn)過程中高精度端部深孔的加工工藝方案,對(duì)如何選擇機(jī)床設(shè)備、定位基準(zhǔn)和裝夾方法、工藝規(guī)程及參數(shù)的選擇以及內(nèi)孔尺寸公差的測量方法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,解決了一些加工工藝難題,和加工深孔的難題。
0 引言
在普通鉆床、車床、鏜銑床上加工,大孔采用車床或鏜床先進(jìn)行鉆加工、然后進(jìn)行鏜加工。通常講的深孔一般是指長徑比大于10 的孔,而對(duì)于長徑比大于50mm 的深孔而言由于受到加長鉆頭剛性的影響,在加工過程中要保證加工的不偏心實(shí)現(xiàn)起來有很大的困難。
1 軋輥深孔的加工
1.1 深孔加工的特點(diǎn)
孔加工的幾大問題:排屑、散熱和導(dǎo)向問題,主要表現(xiàn)在:
①鉆孔時(shí)不能直接觀察刀具的切削狀況,工作過程中只能憑借聽聲音、看切屑、摸振動(dòng)等外觀現(xiàn)象來判斷切削過程是否正常;
②孔的長徑比大、鉆桿細(xì)而長、剛性低、易振動(dòng)、鉆孔易走偏,因此,支撐及導(dǎo)向十分重要;
③切削熱不易散出,工作條件惡劣,必須采用有效的冷卻方式。
1.2 軋輥深孔加工難點(diǎn)分析
工件深孔如圖1 所示,材料為H13 鍛鋼,成品重量3555kg,裝配圖如圖2 所示,出口產(chǎn)品。設(shè)計(jì)要求:孔深5050mm 由三個(gè)臺(tái)階孔組成,最外端內(nèi)孔粗糙度Ra0.8,里面兩深孔為60 度錐面連接,同軸度準(zhǔn)0.1mm,裝配深度450mm,裝配間隙端部塞尺0.1 塞不進(jìn),過盈量0.28-0.35mm。針對(duì)這種總長較長,長徑比大、同軸度要求高的精密產(chǎn)品,加工此種產(chǎn)品的難度如下:
①軋輥噸位較重長度較長裝夾定位困難;
②內(nèi)孔較深,粗糙度Ra0.8,同軸度≤準(zhǔn)0.1mm;
③裝配過盈量0.28 -0.35mm, 裝配輥頸部分長450mm,必須保證裝配面的圓柱度
④輥身淬火,因此熱裝時(shí)溫度不能高于回火溫度,增加了裝配的難度,同時(shí)對(duì)孔的尺寸精度要求提出了更高的要求。
在此種情況下,加工此類深孔對(duì)位置及加工效果要求較高,加工難度大,為此本文進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探索,制定了切實(shí)有效的加工工藝方案。

1.3 加工設(shè)備的確定
如何正確選擇加工設(shè)備是保證加工質(zhì)量很重要的環(huán)節(jié),加工設(shè)備的選擇是否得當(dāng),對(duì)于產(chǎn)品的加工質(zhì)量,生產(chǎn)效率有很大的影響。該輥內(nèi)孔如在車床上加工難度較大:工件較長,裝夾困難,易變形,需多中心架支撐,并需要設(shè)計(jì)輔助工裝;刀桿處于懸臂狀態(tài),剛性差,加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和讓刀現(xiàn)象;加工兩內(nèi)孔錐度連接面時(shí)加工難度較大。綜上所述,選擇車床加工,不但操作復(fù)雜,生產(chǎn)效率低,加工質(zhì)量無法保證。因此,為縮短加工工序步驟,前期粗鏜孔可采用車床加工,最終工序需采用數(shù)控鏜對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行精加工。鑒于以上狀況,結(jié)合寶鋼軋輥科技有限責(zé)任公司設(shè)備及工件特點(diǎn),確定最終孔的加工選擇在TK6916 數(shù)控鏜床上加工。

1.4 加工工藝措施
最優(yōu)工藝方案的選擇就是確定一條達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量的最低成本或最少加工時(shí)間的工藝路線。要達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求,首先必須從工藝上保證工件的加工精度。如何在多種加工工藝路線中選擇一種最優(yōu)方案是本文關(guān)注的問題。
1.4.1 孔的加工工藝規(guī)程
①產(chǎn)品半精車后在車床上進(jìn)行鉆導(dǎo)向孔準(zhǔn)100 深100mm;
② 按圖紙要求用深孔鉆進(jìn)行鉆深孔準(zhǔn)100、準(zhǔn)180 及圓錐過渡部分;
③車床上鏜孔準(zhǔn)210(0,+0.029)至準(zhǔn)200,深475mm,車出圓角R5;
④實(shí)配悶頭,并進(jìn)行粗磨、淬火、精車等工序;
⑤拆除悶頭,以外圓為基準(zhǔn),對(duì)準(zhǔn)210(0,+0.029)孔進(jìn)行精鏜加工;
⑥檢驗(yàn)內(nèi)孔尺寸及粗糙度等保證滿足圖紙要求。
1.4.2 精鏜孔時(shí)工件的定位與裝夾
軋輥在鏜床工作臺(tái)上初步定位之后,以鏜床主軸為基準(zhǔn)進(jìn)行找正,確定工件與鏜床之間的相對(duì)位置,找正用百分表測試的方法控制工件在水平方向和垂直方向的誤差,一般控制在0.02mm 以內(nèi)。軋輥找正定位后,為了減少變形和夾緊力,采用壓板將軋輥加緊固定,在安全可靠的前提下,大大減少了加工時(shí)的振動(dòng),提高了加工精度。
1.4.3 切削參數(shù)的選擇
為了避免內(nèi)孔產(chǎn)生圓柱度超差,且內(nèi)孔無法采用磨削加工,因此,采用高速鏜削的方法,切削過程中保證切屑和加工表面的塑性變形小,并提高了表面的加工粗糙度。內(nèi)孔加工是連續(xù)切削,因此采用YT15 鎢鈷鈦類合金刀具進(jìn)鏜加工時(shí)需先進(jìn)行粗鏜加工,粗加工后需根據(jù)外圓檢驗(yàn)鏜桿是否發(fā)生了移動(dòng),檢驗(yàn)無變化后進(jìn)行最終的精鏜加工,為了避免因?yàn)闇囟鹊淖兓绊懠庸ぞ龋瑑?nèi)孔精鏜的最后一刀最好在環(huán)境變化較小的晚上進(jìn)行,并一次性連續(xù)走刀加工完成。
1.4.4 冷卻潤滑
冷卻潤滑液在深孔加工中主要起冷卻、潤滑、沖刷、減振和消聲的作用。加工中產(chǎn)生的切削抗力,消耗很多的能量,而且其切向和徑向分力作用在導(dǎo)向塊上,與孔壁產(chǎn)生較大的摩擦力,都轉(zhuǎn)化為很多的切削熱,這些熱量主要靠冷卻潤滑液把它帶走。冷卻潤滑液在導(dǎo)向塊與孔壁之間建立起液壓支撐,可降低導(dǎo)向塊的摩擦,減小功率消耗。冷卻潤滑液的沖刷作用,是靠一定的壓力和流量的冷卻液將切屑由切削區(qū)沖刷出來,實(shí)現(xiàn)排屑作用。由于在工作區(qū)內(nèi)部充滿了一定壓力的油液,能減弱由切削運(yùn)動(dòng)和摩擦作用所產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音。
1.4.5 尺寸測量
在加工完成后測量內(nèi)孔尺寸時(shí),如果不抽出鏜桿,內(nèi)徑千分尺無法測量,若抽出鏜刀桿,測量后需要重新找正,很不方便。可采用在鏜排上過鏜桿中心位置鉆一安裝內(nèi)徑千分尺的孔,使內(nèi)徑千分尺延長桿能插進(jìn)去,如圖3 所示使用時(shí),只要將將內(nèi)徑千分尺插入鏜桿上徑向孔內(nèi),移動(dòng)工作臺(tái),固定測頭接觸產(chǎn)品內(nèi)孔,用于轉(zhuǎn)動(dòng)微分頭接觸內(nèi)孔,緊固微分頭,然后拿出,便可準(zhǔn)確測量內(nèi)孔的實(shí)際尺寸。

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