石橫（héng）特鋼超長輥套的高效加工實踐
2020-5-28 來源： 石橫特鋼集（jí）團有限公司 作者：吳（wú）德寶
摘要：加工長輥套內孔時，一般采（cǎi）用鏜床懸伸鏜削法或車床長刀杆車削（xuē）法，因鏜刀杆或車刀杆伸出較長，剛性差，導致加工精度差、效率低。通過采用鏜（táng）床支撐法和車床鏜削法進（jìn）行（háng）加工試驗對（duì）比，確定（dìng）采用車床鏜（táng）削法加工長輥套內孔，操作簡單，精度高，加工（gōng）效率提（tí）高2倍以上。
關（guān）鍵（jiàn）詞：超長輥（gǔn）套；車床；鏜（táng）床
石橫特鋼在為客戶（hù）加工一種鑲嵌式（shì）超長輥套時，采用離心鑄件，鑄件在（zài）粗加工後多（duō）次進行熱（rè）處（chù）理工（gōng）藝，保證了輥套材（cái）質及硬度均勻（yún）性要求。其工藝路線為：離心鑄造（zào）→粗加工→熱處（chù）理（lǐ）→精加工輥套內（nèi）孔→輥軸熱裝（zhuāng）→精（jīng）加工輥軸及輥（gǔn）套。輥套通常采用鏜床（chuáng）鏜削內孔或在車床架中心架車削內孔的加工方式，加工效率（lǜ）低，一直影響著交貨工期要（yào）求。通過（guò）原因分析，製定了提高加工（gōng）效（xiào）率的有效措施。
1 、超長輥套加工效率低的原因分析（xī）
1.1 刀具係統剛性差
在鏜床上鏜削（xuē）內孔或車床上（shàng）車削內孔時，但因鏜床主軸或車床刀杆伸（shēn）出較長，刀杆（gǎn）為（wéi）懸臂支撐，加工過程中刀杆受切削力作用（yòng）產生彈性變形，加（jiā）工內孔呈現錐孔，內孔兩端直徑尺寸偏差約 0.07 mm 左右，無法達到圖紙設計要求。因（yīn）輥套（tào）內孔兩端直徑尺寸偏差大，無法實現互換（huàn）裝配，隻能先加工（gōng）輥套內孔（kǒng）再配做輥軸，加工效率（lǜ）較低（dī），配做錐度輥軸時費時費力，一（yī）直製約生產進度和加工精度的提高。
1.2 加工方法不當
由於鏜刀刀杆或車刀刀杆直徑受被加工孔的限製，刀杆截（jié）麵尺寸相對較小，刀杆伸出較長（zhǎng），剛性差，加工內孔時（shí）容易產生變（biàn）形和振動。為了保證鏜孔質量，精鏜（táng）時（shí）采用試切（qiē）法，並選用比粗鏜內孔更小（xiǎo）的切削深度和進（jìn）給量，並多次走刀，以消除內孔的錐度偏差。因（yīn）采（cǎi）用較低的切削用量，導致（zhì）加工效率低下。
2 、提高加工效率的措施
2.1 鏜床支撐（chēng）鏜削法
鏜床（chuáng）支撐鏜削法就是利用鏜床尾座支柱（zhù）與主軸箱同時支撐鏜杆鏜削（xuē）工（gōng）件（jiàn）的方法。其操作步驟如下：根據鏜床空間結構，製作加長主軸刀杆，刀杆中間裝有鏜削小（xiǎo）刀杆（gǎn）。加工時，主軸加長（zhǎng）刀杆（gǎn）一（yī）端插入主軸內孔，穿過輥套內孔後，另（lìng）一端（duān）支撐在尾座立柱套筒中，通過調整鏜削小刀杆徑向伸（shēn）長和工作（zuò）台移動，完成內孔的鏜削。
因每次加工前都必須找正鏜杆前後支（zhī）撐（chēng）的（de）同軸（zhóu）度（dù），裝夾找正複雜，用時較長。同（tóng）時，鏜杆外圓與立柱套筒存在回轉間隙，當切削力大於刀杆自重時，刀具無論處於任何切削位（wèi）置，切削力推動鏜杆（gǎn）緊靠在與切削位置相反的套筒內（nèi）表麵，隨著鏜杆的轉動（dòng），鏜杆表麵（miàn）以一固定部位沿導套的整個內圓表麵滑（huá）動。因此，導套的圓度誤差將引起被加工孔的圓（yuán）度（dù）誤差。精鏜（táng）時（shí），切削力很小，通常（cháng）小於刀杆自重，切削力不能抬起鏜杆。隨著鏜杆的旋轉，鏜（táng）杆軸（zhóu）頸以不同部位沿導套內孔的下方擺動，直接（jiē）造成了（le）被加工孔的（de）圓度誤（wù）差。配合（hé）間隙越大，在切削力的作用下，鏜杆的擺動範（fàn）圍越大，所引起的誤差也就越大。
此外，在采用前後雙導向支撐時，調整（zhěng）鏜杆與導套（tào）配合間隙更加困難，裝夾複雜，也不易采用。因此，采用鏜床支撐（chēng）鏜削法雖然提高了鏜杆的剛性和加工效率，但裝夾（jiá）及找正時間較長，對操作人員的（de）技（jì）術水平要求較（jiào）高，控製鏜削精度比較困難，影響了加工效（xiào）率的進一步提高。
2.2 車床鏜削法
通過對（duì）輥套結構分析，借鑒（jiàn）車鏜床上鏜削內孔的工作原（yuán）理，將普通車床改造成車（chē）鏜（táng）床（見圖1），實現了輥套的鏜削加工。其工作原理為：輥（gǔn）套裝夾在車（chē）床中托板上，穿過工件內孔，在車床主軸（zhóu）與尾座頂尖間安裝車鏜主刀杆，主刀杆軸上帶有徑向小車刀，通過（guò）刀（dāo）杆主軸的轉動及中托板（bǎn）的縱向移動，實現自動鏜削內孔的工作。經過多次試驗及對比，采用車床鏜（táng）孔法加工（gōng）輥套效率更高，操作方便（biàn），質量穩定。
圖1 車床鏜削示意圖
3 、輥套加工操作實踐
普通車床改造成車鏜床步驟：1）根據輥套內孔直徑大小不同，製作專用車（chē）鏜刀杆（gǎn）主軸，刀杆上加工出（chū）徑向小刀杆安裝刀孔；2）拆去普通車床小托板，在其中托板上安裝 V 型工件夾持工裝；3）將（jiāng）車床中托板 V 型工裝（zhuāng）中（zhōng）心調整到（dào）與車床主軸同心位置，並用定位塊將中托板固定。為保證加工過程中中托板縱（zòng）向走刀，預防誤（wù）操作，拆去中托板手柄，將中拖板橫向進給手柄鎖住。
其操（cāo）作方法為（wéi）：1）根據輥套外徑及內孔直徑（jìng）大（dà）小，調整V形工裝，確保內孔中（zhōng）心線與機床（chuáng）主軸中心（xīn）線大致重合，然後鎖（suǒ）緊輥（gǔn）套（tào）外圓；2）采用一夾一頂的方法裝夾專用車鏜刀杆主軸，並根據工（gōng）件材質（zhì）及加工餘量選用合適（shì）車刀；3）加工內孔時，通過調整車刀徑向（xiàng）伸出長（zhǎng）度，控製吃刀深度；按（àn）下縱向進給手柄（bǐng），便可實現自動加工輥套內孔。
由此可知，以上改造是在不破（pò）壞車床（chuáng）本體的（de）情況下，將傳統（tǒng）車床（chuáng）刀杆的懸臂支撐改為一夾一頂的剛性支（zhī）撐；車削內孔改為（wéi）鏜削內（nèi）孔，提（tí）高了刀杆剛性和加工效率。
通過以（yǐ）上改造，輥套加工時間由 6 h 減少到 2 h以內，加工（gōng）效率提高兩倍以上；內孔加工精度偏差≤0.03 mm，表麵粗糙度由 Ra 6.3 μm 提高到 Ra 3.2μm，完全實（shí）現了輥（gǔn）套（tào）內孔的（de）互換性加工。加工操作（zuò）時（shí），將普通小車刀改為可調式（shì）機夾刀杆刀片，能明顯節約磨刀（dāo）時間及調整內孔尺寸時間；同時，更換不同的中（zhōng）拖板上夾持工（gōng）裝，可滿足多種長通孔件的批量加工。
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