數（shù）控車床（chuáng）超（chāo）長鏜杆的加工工藝分析
2021-3-8 來源： 天水星火機床有限責任公司 作（zuò）者：王（wáng）兵琴
摘要（yào）：針對數控車床用於深孔加工（gōng）的超長鏜杆，結合其結構及技術要求，分析了其加工過程及加工難點，對鏜杆進行預變形加工，可保證其精度，以滿足深孔零件加工的精度要（yào）求。
關鍵詞（cí）：鏜杆；預變形（xíng）；加工精度
0 引（yǐn）言
在數控車床上安裝鏜孔裝置，可以對深孔類零件直接進行加工，減少裝夾次數，降低裝夾（jiá）誤差，提高工件加工精（jīng）度和工作效率。因此，保證鏜杆自身的加工精度就顯得尤為重要（yào），其（qí）精度直接影響著加工零件的精度。在鏜杆（gǎn）生產加（jiā）工過程中，通過對鏜杆（gǎn）進行預變（biàn）形加工，提高其精度，可以保證加工零件的精度，滿（mǎn）足（zú）產品性能要求。
某（mǒu）鏜杆的材質為ZG270-500，由4段（duàn）組成，每段（duàn）4.2 m，總長16.8 m，其截麵呈長方形結構，鏜杆結構如（rú）圖1所示，鏜杆截麵如圖2所示。鏜杆（gǎn）的每段連接處由圓柱銷連接，與（yǔ）孔（kǒng）采取過盈配合方式。鏜杆每段之（zhī）間采用焊接連接，焊接（jiē）坡口為10°。
鏜杆（gǎn）技術要求：A、B基準（zhǔn）麵要求直線度為0.02 mm/100 mm，全（quán）長直線度要求為0.1 mm，A、B基準麵要求垂直度為0.02 mm，相對麵（miàn）平行度為0.025 mm。鏜杆各配合圓柱孔要（yào）求圓柱度為0.02 mm，端麵對A、B基準麵垂直度為0.05 mm。
圖（tú）1 鏜杆結構圖
圖2 鏜（táng）杆截麵（miàn）圖
2、 鏜杆變形量分析
鏜杆長16.8 m，采用兩端支撐方式，前端設置有（yǒu）頂（dǐng）尖1，與主軸（zhóu）錐套配合頂緊，後（hòu）端通過鏜杆箱體3支撐，有效長度為13.8 m，鏜杆支撐圖如圖3所示。
圖3 鏜杆支撐圖
鏜杆在自然支撐狀態下因重力會產生（shēng）撓度（dù），具體計算如下：
鏜杆的撓度易引起（qǐ）鏜孔時（shí）零件內孔（kǒng）變形，因（yīn）此，控製（zhì）鏜杆撓度尤為（wéi）重要（yào），可通過改進工藝方法，提（tí）高鏜杆的精度和剛性，以減小鏜杆撓度變（biàn）形，保（bǎo）證鏜杆加（jiā）工工件的精度。
3、 鏜杆加工工藝分（fèn）析
通過上述分析可知，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（zhǎng）鏜杆，需要（yào）改進工藝方法，減小加工過程中應力引起（qǐ）的變形（xíng），通過預變形加工以（yǐ）保證零（líng）件（jiàn）的精度要求。鏜杆具體加工（gōng）工藝過程如下：
（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（shí）效處理。（4）以相同麵為基準，依次將各段鏜杆安（ān）裝在工作台上（shàng），以A、B麵互（hù）為（wéi）基準，銑各段基準麵，留精銑餘量。加工完成後卸下工件，並按順（shùn）序對（duì）各段進行編號。（5）以（yǐ）已加工（gōng）基準麵為基準，精銑1和2號、3和4號對接（jiē）端麵使其達到（dào）技（jì）術要求，精鏜1和（hé）
2號、3和4號對接內孔使其達到技術要求。（6）按編號對各段進行對接，采用冷凍法對連（lián）接圓柱銷進行冷凍，保證（zhèng）間隙（xì）在0.1mm以內進行安裝。安（ān）裝圓柱（zhù）銷時，分別對接1號和（hé）2號鏜杆、3號和4號鏜杆，如圖4所示。（7）在工作平台上進行（háng）焊接，分別焊接1段（duàn）和2段、3段和4段，要求焊縫平整、均勻（yún），焊接可靠。（8）銑（xǐ）1段和2段、3段和4段基準麵，留（liú）精銑餘量。精（jīng）銑兩段對接端麵使其達到（dào）技術（shù）要求，精鏜對接（jiē）內孔使其（qí）達技術要（yào）求。（9）對接1～2段和3～4段，使兩（liǎng）段鏜杆連接成整體，如圖5所示。（10）二次時效（xiào）處理。（11）精銑鏜杆各麵至圖紙尺寸，並符合技術要求。（12）精鏜鏜杆前端內孔至圖（tú）紙尺寸，並符合技術要求。
圖4 鏜杆對（duì）接（jiē）圖
圖5 鏜杆整體（tǐ）圖
4 、鏜杆現場加工難點處理
在鏜杆加（jiā）工過程中，難點一為圓柱銷的安裝，圓柱銷與孔配合為過（guò）盈（yíng）配合H7/p6，過盈量為-0.004-0.079，因此，在安裝過程中必須采用冷凍技（jì）術（shù），將圓柱銷預先冷凍，保證間隙在0.1 mm以（yǐ）內時再進行安裝（zhuāng）。本文第一次采用工業用冰箱進行冷凍處理，放置48 h後，直徑縮小量為0.05 mm，經測量達不到裝配間隙要求，後改（gǎi）為用液氮進行冷卻，冷卻時間為35 min，直（zhí）徑縮小量為0.25 mm，達（dá）到了裝配（pèi）要求，裝（zhuāng）配非常輕鬆（sōng）。難點二為時（shí）效處理，通過時效消（xiāo）除加（jiā）工殘餘內應力，減小鏜杆（gǎn）變形量。本文第一次時（shí）效處理完成（chéng）後進行半精加（jiā）工，半精加工留有5 mm量時，發現（xiàn）還有內應力變形（xíng），因此增加二次時效處理，以消除殘餘內應力（lì），時效處理回火必須保證溫度達550 ℃。難點三是各段（duàn）鏜杆之間的對接必須（xū）按照加工標記序（xù）號進行找正，找正後在坡口處焊接（jiē），要求無焊接缺陷。
5 、結語
超長鏜杆易產生撓度（dù）變形，通過預變形加工可以減小鏜杆的變（biàn）形量，保證鏜杆的加工精度，為數控（kòng）車（chē）床加工（gōng）深孔類零件精度提供了保障，實現了（le）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（shù）控車床的加工成（chéng）本。
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