船舶超長(zhǎng)液壓油缸體車床加工工裝淺析

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摘要：超長(zhǎng)油缸體內(nèi)孔加工是機(jī)械加工中經(jīng)常遇到的一類問(wèn)題。為了解決普通車床加工超長(zhǎng)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(zhǎng)液壓油缸體內(nèi)孔加工。在設(shè)計(jì)工裝過(guò)程中，從刀桿振動(dòng)方面進(jìn)行解決。對(duì)刀桿設(shè)置滑動(dòng)支撐銅套和刀桿夾持器，在加工過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整刀桿支撐點(diǎn)，能夠有效解決刀桿振動(dòng)問(wèn)題，從而提高超長(zhǎng)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(zhǎng)油缸體加工

客滾船艏艉門的開(kāi)閉油缸、坡道的升降油缸、貨船液壓艙蓋的開(kāi)閉油缸等，都是超長(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)程。傳統(tǒng)常規(guī)加工方法是采用一端懸空長(zhǎng)刀桿進(jìn)行加工，加工過(guò)程中刀桿容易發(fā)生振動(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)易振動(dòng)，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(zhǎng)1400mm，考慮到加工刀桿長(zhǎng)度，首先車床有效加工長(zhǎng)度至少3.5m。其次，采用傳統(tǒng)的單刀車孔法無(wú)法達(dá)到工件精度要求。傳統(tǒng)車床加工長(zhǎng)內(nèi)孔使用的刀桿，刀桿懸臂較長(zhǎng)，刀頭距離刀桿固定點(diǎn)距離太遠(yuǎn)，易發(fā)生振動(dòng)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(gè)起到支承刀桿作用的支撐銅套，做一支油缸體2.2倍長(zhǎng)的刀桿，刀桿的一端支承在銅套內(nèi)（間隙配合），另一端通過(guò)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(wú)縫鋼管分成兩段，由A、B制成，A段長(zhǎng)1700mm，一端焊接堵頭，B段長(zhǎng)1600mm，一端焊接堵頭。刀桿A和B通過(guò)內(nèi)外螺紋進(jìn)行連接。刀桿A、刀桿B加工工藝過(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)200mm，車Ф61全長(zhǎng)；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(zhǎng)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(chǔ)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(dòng)和旋轉(zhuǎn)潤(rùn)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(jiàn)圖2。

3工裝的安裝

（1）控制刀桿的安裝過(guò)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(tái)的螺釘擰緊（此時(shí)夾持器已裝夾在刀臺(tái)上，基本找正高度，但不要夾緊），移動(dòng)大溜板，測(cè)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(rùn)滑油，潤(rùn)滑內(nèi)孔，如有卡滯現(xiàn)象，可用墊片或小溜板來(lái)調(diào)整夾持器在刀臺(tái)上的高度及軸向平行度。調(diào)至刀桿A全長(zhǎng)范圍內(nèi)在銅套內(nèi)輕松移動(dòng)，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(guò)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(tái)，凹臺(tái)用作支撐中心架用。操作工藝過(guò)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(cè)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(zhǎng)。（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(tái)，檢查外圓跳動(dòng)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(tái)，外圓加工至無(wú)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(duì)內(nèi)孔尖刀用。下一步就是車油缸內(nèi)孔，操作過(guò)程具體如下。（1）刀桿A和B螺紋連接處松開(kāi)，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(tái)，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(guò)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(zhǎng)、吃刀深度大，會(huì)引起振動(dòng)。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(kāi)車刀壓緊螺釘，換第一把粗車刀，打開(kāi)冷卻液，開(kāi)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(dòng)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(cè)量?jī)?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(rùn)滑油。走刀過(guò)程中，觀察兩側(cè)切削，這一刀吃刀深度較小，刀桿振動(dòng)感消除。走刀約20mm后，退刀、停車，松開(kāi)刀桿A、B連接，用百分表測(cè)量?jī)?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0.075mm，刀桿無(wú)振感，走刀20mm，退刀停車，松開(kāi)刀桿A、B連接，刀桿A插入，百分表測(cè)量?jī)?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(kāi)，刀桿A插入床頭，松開(kāi)四爪卡盤的兩爪，卸下工件，測(cè)量夾持一端尺寸Ф80+0.05mm，圓度誤差0.01mm，對(duì)比表面粗糙度1.6μm達(dá)到。經(jīng)檢測(cè)，加工件滿足圖紙要求。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)普通車床加裝設(shè)計(jì)長(zhǎng)刀桿工裝，用來(lái)加工超長(zhǎng)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(píng)，為解決細(xì)長(zhǎng)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