一種船舶（bó）超長液壓油缸體車床加工工裝
2022-6-21 來源： 黃海造（zào）船有限公司 作者：滕曉岩
摘要：超長油缸體內孔加工是機械加工中經常遇到的（de）一類（lèi）問題。為（wéi）了解決普通車床加工超長油缸體內孔，該文介紹在普（pǔ）通車床安裝（zhuāng）一（yī）種工裝（zhuāng），有效解決船舶超長液壓油缸體內孔加工。在設計（jì）工裝過程中，從刀杆振動方麵進行解決。對刀杆設置（zhì）滑動支撐銅套和刀杆夾持器，在加工（gōng）過程中，通過調整（zhěng）刀杆（gǎn）支撐點（diǎn），能夠（gòu）有效（xiào）解決（jué）刀杆振動問題，從（cóng）而提高超（chāo）長液壓（yā）油缸體的加工質量。
關鍵詞：機械加工 加工工藝 車床工裝 超長油缸體加工
客滾船艏艉門的開閉（bì）油缸、坡道的升降油缸、貨船液壓艙蓋的開閉油缸等，都（dōu）是超（chāo）長液壓油缸，其油缸加工質量直接影響（xiǎng）到船員和乘客的生命安全。超長油（yóu）缸體（tǐ）內孔加工（gōng）是機械加工中難度係數較高的一種，通常工人需要借助其他機器輔（fǔ）助完成，即使這樣（yàng），這也是一個（gè）十分複雜精密的過程。傳統常規加工方法是采用一端懸空長刀杆進行加工，加（jiā）工過程中刀杆容易發生振動現象，影響加工質量。
該文介紹一種利用普通車床安裝工裝進行超長油缸體加工的（de）方法，能夠有效地解決該加工難題。
1、工件特點分析
分析油缸體工件的（de）結構特點（diǎn）：工件屬於薄壁深孔加工，自身（shēn）剛性差，用傳統（tǒng）加工法，刀杆細長易振動，易產生報廢現象（xiàng），需（xū）使用特殊附（fù）件和工裝才能達到工件精（jīng）度要求。
2、加工方案、工裝設計及製作
根據工件特（tè）點，結（jié）合公司設備情況，了解工件的加工難度，選擇合適的加工設備。
工件長1 400 mm，考慮到（dào）加工刀杆長（zhǎng）度，首先車床有效加工長度至少3.5 m。其（qí）次，采用傳統的單刀車（chē）孔法無（wú）法達到工件精度要求。傳統（tǒng）車床加工長（zhǎng）內孔使用（yòng）的刀杆，刀杆懸臂較長，刀頭距離刀杆（gǎn）固定點距離太（tài）遠（yuǎn），易發生振動現（xiàn）象，內孔產生崩刀現象，導（dǎo）致加工精度和（hé）粗糙度不（bú）滿足要求（qiú）。
孔法無法達到工件（jiàn）精度要求。傳統車床加工長內孔使用的刀杆，刀杆懸（xuán）臂較長，刀頭距（jù）離刀杆固（gù）定點距離太遠，易發生（shēng）振動現象（xiàng），內（nèi）孔產生崩刀（dāo）現象，導（dǎo）致加工精度和粗糙度不滿（mǎn）足要求。
船廠做出如下加工方案：配合車床床頭錐孔，製作一個起到支（zhī）承刀杆作用（yòng）的支撐銅套，做一支（zhī）油缸體2.2倍長的刀杆，刀杆的一端支承在銅套內（nèi）（間隙配合），另一端通過刀杆夾持（chí）器（qì），夾在車床溜板的（de）刀架上，刀（dāo）杆中間裝車刀。車刀可分粗車刀、半（bàn）精車刀、精車刀。示意圖（tú）如圖1所示。
圖（tú）1 加工工裝安裝使用示意圖
2.1 製作刀杆
刀杆（gǎn）用無縫鋼管分成兩段，由A、B製成，A段長1700 mm，一端焊接堵頭，B段長1 600 mm，一端焊接堵頭。刀杆A和B通過內外螺紋進行連接。刀杆A、刀杆B加工工藝過程，如下所示。
（1）C6140車床。刀杆A：堵頭端鑽（zuàn）中心孔（kǒng）；一夾一頂，裝夾（jiá）車全長外圓至Ф60+0.4+0.5 mm；調頭Ф60外圓伸進床頭內孔中，夾（jiá）緊車端麵、車M52×2內螺紋長50 mm，配車M52×2堵頭外端鑽中心孔（kǒng）。刀杆B：堵頭端鑽攻M14×1內螺紋，帶保護錐孔；一夾一頂，裝（zhuāng）夾（jiá）車外圓Ф60-0.05，長200 mm，車Ф61全長；調頭夾Ф60外圓，中心架支（zhī）撐Ф61外圓（yuán），車端麵，配車M52×2外螺紋。
（2）鑽床：刀杆A螺紋一端100 mm處，鑽Ф14通孔轉90°鑽攻M10螺紋。
（3）插床：插14刀方，與高速工具鋼車刀配合，間隙適（shì）度。
（4）外圓磨床：裝螺紋（wén）堵頭用兩頂尖裝夾磨刀杆A全長外圓Ф60±0.015 mm。
2.2 製作支撐銅套
支撐銅套用耐磨（mó）錫青（qīng）銅製作而成，外圓是錐麵。夾一端車銅套外圓，按床頭孔（kǒng）配錐（zhuī）度，精車錐度，內孔加工至尺寸要求（qiú），此法（fǎ）以保證錐麵和內孔的同軸度。內孔設置油線，不延伸至端部（bù），便（biàn）於儲存滑油（yóu）。端麵斜鑽（zuàn）孔與油線相通，攻內螺紋，安裝油杯（bēi），供刀杆在支撐銅套內孔中移動和旋轉潤滑。
2.3 製作刀杆夾持（chí）器
刀杆夾持器用45鋼鍛製並加工而成，具（jù）體情況見圖2。
圖2 刀杆夾持器（qì）
3、工裝的安裝
（1）控製刀杆的安裝過精度。
（2）刀杆A和B內外螺紋連接旋緊。刀杆A非螺紋端插入銅套中，刀杆B非螺（luó）紋端插入（rù）夾持器內孔並利用車床刀台的螺釘擰緊（此時夾持器已裝夾在刀台上，基本找正高度，但不要夾緊），移動（dòng）大溜板，測試（shì）刀杆A在整個走刀範圍內是否卡滯。銅套上的注油孔注入潤滑油，潤滑內孔，如有卡滯現象，可用墊片或（huò）小溜板來調整夾持器在刀台上的高度及軸向平行度。調至（zhì）刀杆A全（quán）長（zhǎng）範圍內在銅套內（nèi）輕鬆移動，然後鎖定小滑板。
（3）刀具需要準備四把。車內（nèi）孔粗加工用車刀，刀頭采用硬質（zhì）合（hé）金YT15。其餘（yú）采用14方高速工具鋼條，磨削成三把不（bú）可調刀頭。
4 、工裝的使用及油缸體的加工工藝過程
首先，在車床（chuáng）上加工工件兩（liǎng）端的方形法蘭端麵及止口，重要的是在兩端方法蘭之間的缸體非加工外圓上（shàng），車一凹台，凹台用作支撐（chēng）中心架用。操作工藝過程如下。
（1）卡盤定位一端內孔，另一端利用中心架支撐（chēng）工件外圓，車削端麵（miàn），測量保證另一端留有餘量。
（2）工件調頭，車削另一端，保證工件的總長。
（3）卡盤安裝工件定位一（yī）端內孔，另一端利用（yòng）活頂尖找正頂緊，車削（xuē）兩個方法蘭的背麵處的（de）中心架凹台，檢查外圓跳動情（qíng）況，必要時，利用紙墊片調整活頂尖找（zhǎo）正，找正後一次車好兩個凹台，外圓加工至（zhì）無氧化皮即可，公差保證±0.02 mm。
（4）一撐一架，車兩（liǎng）端止口，車一段內孔，以備對內孔尖刀用。
下一步就是車油缸內孔，操（cāo）作過（guò）程具體（tǐ）如下。
（1）刀杆A和B螺紋連接處鬆開，將刀杆A插入車床床頭錐形（xíng）銅套內孔中，並安裝調整中心架。
（2）四爪卡盤夾一（yī）端方（fāng）法蘭，位置找正車好的凹（āo）台，另一端用中心架架住。
（3）刀杆A與刀杆B聯接旋緊，錐形銅套內孔加油。
（4）車刀插入刀杆方孔中，通過螺（luó）釘壓緊車刀（dāo），這把刀必須使油缸內孔加工成（chéng）整圓，吃刀深度盡量小（xiǎo），由於是單麵吃刀，刀杆長、吃刀深度大，會（huì）引起振動。如果內孔（kǒng）一次不（bú）能（néng）夠去掉氧化皮，可繼續第二次進刀加工。
（5）鬆開車刀（dāo）壓緊螺釘，換第一把粗車刀，打開（kāi）冷卻液，開始走刀。觀察刀兩側切削是否勻，如果不均勻，需要重磨車刀（dāo）倒（dǎo）角。這一刀吃刀深（shēn）度較大，刀杆有（yǒu）振動感。切（qiē）屑較多，但在切削液的噴射下很順利（lì）地排除，然後（hòu）利用內卡鉗測量內孔尺寸至Ф（79+0.1）mm。
（6）第（dì）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（dào）走刀起點，換第二把刀，銅套內孔加注潤（rùn）滑（huá）油（yóu）。走刀過程中（zhōng），觀察兩側切削，這（zhè）一刀吃刀深（shēn）度較小，刀杆振動（dòng）感消除。走刀約20 mm後，退刀（dāo）、停車，鬆開刀（dāo）杆A、B連接，用百（bǎi）分表測量（liàng）內孔尺（chǐ）寸滿足Ф（80-0.1）mm後，旋（xuán）緊刀杆A、B繼續走刀。
（7）第二（èr）刀加工完畢，車刀也是從銅套與油缸體之（zhī）間的空間抽（chōu）出，大（dà）溜板退到走刀起點。換第三把精車刀，銅（tóng）套內孔繼續加油。精（jīng）車刀刃（rèn）磨鋒利，吃刀（dāo）深度隻有0.075 mm，刀杆無（wú）振感，走（zǒu）刀20 mm，退刀停車，鬆開刀杆A、B連接，刀杆A插入，百分（fèn）表測量內孔尺寸，尺（chǐ）寸符合要求後，旋緊刀杆A、B聯接，繼續走刀。
（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），刀杆A、B聯接鬆開，刀杆A插（chā）入床頭，鬆開（kāi）四爪卡盤的兩爪，卸下工件，測量夾持一端尺寸Ф80+0.05 mm，圓（yuán）度誤差0.01 mm，對比（bǐ）表麵粗糙度1.6 μm達到。經檢測，加工件滿足圖紙要求。
5、 結語
通過普通車床加裝（zhuāng）設計（jì）長刀杆工裝，用來加工超長油缸體，經實際使（shǐ）用，油缸體加工精度完全滿足（zú）要求，獲得（dé）船東的一致好評，為解決細長內孔加工提供（gòng）了參考方案。
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