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數控車床超長（zhǎng）鏜杆的加工工藝分析

2021-3-8 來源：天水星火機床有限（xiàn）責（zé）任公司作者：王兵琴（qín）

摘要：針對數控車床（chuáng）用於深孔加工的超（chāo）長鏜杆，結合其（qí）結構及技術要求，分析了其加工（gōng）過程及加工難點，對鏜杆進行預變形加（jiā）工，可保證其精度，以（yǐ）滿足深孔零件加工的精度要求。

關鍵詞：鏜（táng）杆；預（yù）變形（xíng）；加工精度

0 引言

在數控車床上安裝鏜孔裝置，可以對（duì）深孔類零件直接進行加工，減少裝夾次數，降低裝夾誤差，提高工（gōng）件（jiàn）加工精度和工作效率（lǜ）。因此，保證鏜杆自身的加工（gōng）精度就顯得尤為重要，其精（jīng）度直接影響著加工零件（jiàn）的精度。在鏜杆生產加工過程中，通過對鏜杆進行預變形加（jiā）工，提（tí）高其精度，可以保證加工零件的精度，滿足（zú）產品性能（néng）要求。

某鏜杆的材質為ZG270-500，由4段組成，每段4.2 m，總長16.8 m，其（qí）截麵呈長方（fāng）形結構，鏜杆結構如圖1所示（shì），鏜杆（gǎn）截麵如圖2所示。鏜杆的每段（duàn）連接處由圓柱銷連接，與孔采取過盈配合方式。鏜杆每段之間采（cǎi）用焊接連接，焊接坡口為10°。

鏜杆技術要求：A、B基（jī）準麵要求直線度為0.02 mm/100 mm，全長（zhǎng）直線度要（yào）求為0.1 mm，A、B基準麵要求垂直度為0.02 mm，相對（duì）麵平行度（dù）為0.025 mm。鏜杆各配合圓柱孔要求圓（yuán）柱度為0.02 mm，端麵對A、B基準麵垂直度為0.05 mm。

圖1 鏜杆結構圖

圖2 鏜杆截麵圖

2、鏜杆變形量分析

鏜（táng）杆長16.8 m，采用兩端支撐方式，前端（duān）設置有（yǒu）頂尖1，與主軸錐套配合頂緊，後端通過鏜杆箱（xiāng）體（tǐ）3支撐（chēng），有效長度為13.8 m，鏜杆支撐圖（tú）如（rú）圖3所示。

圖3 鏜杆支撐圖

鏜杆在自然（rán）支（zhī）撐狀態下因重力會產生撓度，具體計算如下：

鏜杆的撓度易引起（qǐ）鏜孔時（shí）零件內孔變形，因（yīn）此，控製鏜杆撓度尤為重（chóng）要，可通過改進（jìn）工藝方法，提高鏜杆的精度和剛性，以減小鏜（táng）杆撓（náo）度（dù）變形，保證鏜杆加工工件的精度。

3、鏜杆加工工藝分析

通過（guò）上述分析可知（zhī），鏜杆加工困難，加工過程中容易產生變形，加工精度難以保證。因此，對於超長鏜杆，需（xū）要改（gǎi）進工藝方法（fǎ），減小加工過程中應力引起（qǐ）的變形，通過預變形加工以保證零件的精度要求。鏜（táng）杆具體加工工藝過程（chéng）如下：

（1）分別（bié）粗銑各段4個平麵，留量10 mm。（2）粗銑各端頭，粗鏜內孔，留量10 mm。銑焊接坡口至圖紙尺寸。（3）時效處理。（4）以相同麵為基準，依次將各段鏜杆安裝在工作台上，以A、B麵互為基準，銑各段基準麵，留（liú）精銑餘量。加工完成後卸下（xià）工件，並按順（shùn）序對各段進行編（biān）號。（5）以已加工基準麵（miàn）為基準，精銑1和2號、3和（hé）4號對接端麵使其達到技（jì）術要求，精鏜1和

2號、3和4號對接內孔使其達到技術要求。（6）按編（biān）號對各段進行對接（jiē），采用冷凍法對連接圓柱銷進行冷凍，保證間隙（xì）在0.1mm以內進行安裝（zhuāng）。安裝圓柱銷時，分別對接1號和2號鏜杆、3號和4號鏜杆，如圖4所示。（7）在工作平（píng）台上進行焊接，分（fèn）別焊接1段和2段、3段和4段（duàn），要求焊縫平整（zhěng）、均勻，焊接可靠。（8）銑1段（duàn）和2段、3段和4段基準麵，留精銑餘量。精銑兩段對接端麵使（shǐ）其達到（dào）技術要求，精（jīng）鏜對接內孔使其達技術要求。（9）對（duì）接1～2段和3～4段，使兩（liǎng）段鏜杆連接成整體，如（rú）圖5所示。（10）二次時效處理。（11）精銑鏜杆各（gè）麵至圖紙（zhǐ）尺寸，並符合技術要求。（12）精鏜鏜杆前端（duān）內（nèi）孔至（zhì）圖紙尺寸，並符合技術要求。

圖4 鏜杆對接圖

圖（tú）5 鏜杆整體圖

4 、鏜杆現場加工難點處理

在鏜杆加工過程中，難點一為圓柱（zhù）銷的安裝，圓柱銷與孔配合為過盈配合H7/p6，過盈量為-0.004-0.079，因此，在安裝過程中（zhōng）必須采用冷凍技術，將圓柱銷（xiāo）預先冷凍，保證間隙在0.1 mm以內時再進行（háng）安裝。本文第一次采用工（gōng）業用冰箱進（jìn）行冷凍處理，放置48 h後，直徑縮小量為（wéi）0.05 mm，經測量達（dá）不到裝配間隙要求，後改為（wéi）用液氮進行冷卻，冷卻時間為35 min，直徑縮小量為0.25 mm，達到了裝配要求，裝（zhuāng）配非常輕鬆。難點二為時效處理，通過時效消除加工（gōng）殘（cán）餘內應力，減小鏜杆變形量。本文（wén）第一次時效（xiào）處理完成後進行半精加工，半精加工留有5 mm量時，發現（xiàn）還有內（nèi）應力變形，因此（cǐ）增加二次（cì）時效處（chù）理，以消除殘餘內應力，時效處理（lǐ）回火（huǒ）必須保證溫度達550 ℃。難點三是各段鏜杆之間的對接必須按照（zhào）加工標記序號進行找（zhǎo）正，找正（zhèng）後在坡（pō）口處焊接，要求無（wú）焊（hàn）接缺陷（xiàn）。

5 、結語

超長鏜杆易產生撓度變形，通過預變形加工可以減小鏜杆的變形量，保證鏜（táng）杆的加（jiā）工精（jīng）度，為數控車床加工深孔類零件（jiàn）精度提供了保障，實現了一機多能（néng），提高了數控車床的加工效率和加工精度，降低了數控車（chē）床的加工成本。

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