一種船舶超長液壓油缸體車床加工工裝
2022-6-21 來源： 黃海造船有限公司 作者：滕曉岩
摘要：超長油缸體內孔加（jiā）工是機械加工（gōng）中（zhōng）經常遇到的一類問題。為了解決普（pǔ）通車床加工超長油缸體內孔，該文介紹在普通車床安裝（zhuāng）一種工裝（zhuāng），有效解決船舶超長液壓油缸體內孔加工。在設計工裝過程中，從刀杆振動方麵（miàn）進行解決（jué）。對刀杆設置滑動（dòng）支撐銅套和刀杆夾持器，在加工（gōng）過程中，通過（guò）調整刀杆支撐點，能夠有效解（jiě）決刀杆振動問題，從而提高超長液壓油缸體的加工（gōng）質量（liàng）。
關鍵詞：機械加（jiā）工（gōng） 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（gāng）、坡道的（de）升降油缸、貨船液壓艙蓋的開閉油缸等，都是超長液壓油缸，其油缸加工（gōng）質量直接影響到船員和乘（chéng）客的生命安全（quán）。超長油（yóu）缸體內孔加工是機械加工中難度係數較高的一種，通常工人需要（yào）借助其他機器輔助完成，即使這樣，這也是一個十分複雜精密的過程。傳統常（cháng）規加（jiā）工方法是采用一端懸空（kōng）長刀杆進行加工，加工過程中刀杆（gǎn）容易發生振動現象，影響加工質量（liàng）。
該文介紹一種利用普通（tōng）車床（chuáng）安裝工裝進行超長油缸體加工的方法，能夠（gòu）有效地解決（jué）該加工難題。
1、工件特（tè）點分（fèn）析
分析油缸體工件的結（jié）構特點：工件屬於薄壁深孔加工，自身剛性差，用傳統加工法，刀杆細長易振動（dòng），易產生（shēng）報廢現象，需使用特（tè）殊附件和工裝才能達到工件（jiàn）精度要求。
2、加（jiā）工方（fāng）案、工裝設計及製作
根據工件特點，結合公司設備情況，了解工件的加工難度（dù），選擇合適（shì）的加工設備。
工件長1 400 mm，考慮到加工刀杆長度，首先車床有效加（jiā）工長度至少3.5 m。其次，采用傳統的單（dān）刀車孔法無（wú）法達到工件精（jīng）度要求。傳統車床加工長內孔使用的刀杆，刀杆懸臂較長，刀頭距離刀杆（gǎn）固定點（diǎn）距離（lí）太遠（yuǎn），易發（fā）生振動現象，內孔產（chǎn）生崩刀現象，導致加工精度和粗糙度不滿足要（yào）求。
孔法無法達到工件精度要求。傳統（tǒng）車床加工長內孔使用（yòng）的刀杆，刀（dāo）杆（gǎn）懸臂（bì）較長，刀頭距離刀杆固定點距離太遠，易發生振動現象，內孔產生崩刀現（xiàn）象，導致（zhì）加工（gōng）精度和粗糙度不滿足要求。
船廠做出（chū）如下加工方案：配合車床床頭錐孔（kǒng），製作一（yī）個起到支承刀杆作用（yòng）的支撐銅套，做（zuò）一支（zhī）油缸體2.2倍長的刀杆，刀杆（gǎn）的一端支承在銅套內（間隙配合），另（lìng）一端通過刀杆夾持器，夾在車床溜（liū）板（bǎn）的刀架上，刀杆中間裝車刀。車刀可分粗車刀、半（bàn）精車刀、精車刀。示意圖如圖1所示。
圖1 加工工裝安裝使用示意圖
2.1 製作刀杆
刀杆用無縫鋼管分成兩段，由A、B製成，A段（duàn）長1700 mm，一（yī）端焊接堵頭，B段長（zhǎng）1 600 mm，一端焊接堵頭（tóu）。刀杆A和B通（tōng）過內外螺紋進行（háng）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：堵頭端鑽中心孔；一夾一頂，裝夾車全長外圓至Ф60+0.4+0.5 mm；調頭Ф60外（wài）圓伸進床（chuáng）頭內孔（kǒng）中，夾（jiá）緊車端麵、車M52×2內螺紋長50 mm，配車M52×2堵頭外（wài）端鑽中（zhōng）心孔。刀杆B：堵頭端鑽攻M14×1內螺紋，帶保護錐孔；一（yī）夾一頂，裝夾車外圓Ф60-0.05，長200 mm，車Ф61全長；調頭夾Ф60外圓，中心（xīn）架支撐Ф61外（wài）圓，車端麵，配（pèi）車M52×2外螺紋。
（2）鑽床：刀杆A螺紋一端100 mm處，鑽Ф14通孔（kǒng）轉90°鑽攻M10螺紋。
（3）插床：插14刀（dāo）方，與高速（sù）工具鋼車（chē）刀配合，間隙適度。
（4）外（wài）圓磨床：裝（zhuāng）螺紋堵頭用兩頂（dǐng）尖裝（zhuāng）夾磨刀杆（gǎn）A全長外圓（yuán）Ф60±0.015 mm。
2.2 製作支撐銅套
支撐銅套用耐磨錫青銅製作而成，外圓是錐麵。夾一端車銅套外圓，按（àn）床頭孔配錐度（dù），精車（chē）錐度，內孔加工至尺寸要求，此法以保證錐麵和內孔的同軸度。內孔設置油（yóu）線，不延伸至端部，便於儲存滑油。端麵斜鑽孔與油線（xiàn）相通，攻內螺紋，安裝油杯，供（gòng）刀杆在支撐銅套內孔中移動和旋轉潤滑。
2.3 製作（zuò）刀杆夾持器
刀（dāo）杆夾持器用45鋼鍛製並加工而成，具體情況見圖2。
圖2 刀杆夾持（chí）器
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（chā）入銅套中，刀杆B非螺紋端插入夾持器內孔並利用車床（chuáng）刀台的螺釘擰緊（此時夾持器已（yǐ）裝夾（jiá）在刀台上，基本找正高度，但不要夾（jiá）緊），移動大溜板，測試刀杆A在整個走（zǒu）刀範圍（wéi）內是否卡滯。銅套上的注油孔（kǒng）注入潤滑油，潤滑內孔，如（rú）有卡滯現象，可用墊片或小溜板來調整（zhěng）夾持器在刀（dāo）台上的高度及軸向平行度。調至刀杆A全長範圍內在銅套內輕鬆移（yí）動，然後鎖定小滑板。
（3）刀具（jù）需（xū）要準備四把。車內（nèi）孔（kǒng）粗加（jiā）工用車刀，刀頭采用硬質（zhì）合（hé）金YT15。其餘采用14方（fāng）高速（sù）工具鋼條（tiáo），磨削成三把不（bú）可調（diào）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）上加工工件兩端的方形法蘭端麵及止口（kǒu），重要的是在兩端方法蘭之間的缸體非加工外圓上，車一（yī）凹台，凹台用作支撐中心架用。操作工藝過程如下。
（1）卡盤定位一端內（nèi）孔，另（lìng）一端利用中心架支撐工（gōng）件外圓，車削端麵，測（cè）量（liàng）保證另一端留有餘量。
（2）工件調頭，車削另一端，保證工件（jiàn）的總長。
（3）卡盤安裝工件（jiàn）定位一端內孔，另（lìng）一（yī）端利用活頂尖找正頂緊（jǐn），車削（xuē）兩個方法蘭的背（bèi）麵處的中心架凹台，檢查外圓（yuán）跳動情況，必要時，利用紙墊片調整活頂尖找正，找正（zhèng）後一次車好兩（liǎng）個凹台，外圓加工至無氧化皮即可，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（xià）一（yī）步就是車油缸內孔，操作過程具體如下。
（1）刀杆（gǎn）A和B螺紋連接處鬆開，將刀杆A插入（rù）車床床頭錐形銅套內孔中，並安裝調整中心架。
（2）四爪卡盤夾一端方法蘭，位置找正車（chē）好的凹台，另一端用中心架架住。
（3）刀杆A與（yǔ）刀杆B聯（lián）接旋緊，錐（zhuī）形銅（tóng）套內孔加油。
（4）車刀插入刀杆方孔中，通過螺釘壓緊車刀，這把刀必須使油缸內孔（kǒng）加工成整圓，吃刀深度盡量小，由於（yú）是單麵吃刀，刀杆長、吃刀深度大（dà），會引起振動。如（rú）果內孔一次不能夠去掉氧（yǎng）化皮，可（kě）繼續第二次進刀加工。
（5）鬆開車刀壓緊螺釘，換第一把（bǎ）粗車刀，打開冷卻液（yè），開始走刀。觀察（chá）刀兩側切削是否勻，如果不均勻，需要重磨（mó）車刀倒角。這一刀吃（chī）刀深度較大，刀杆有振動感。切屑（xiè）較多，但在切削液的噴射下很順利地排除，然後（hòu）利用內卡鉗測量內孔尺寸至Ф（79+0.1）mm。
（6）第一刀加工到末（mò）端，車刀（dāo）從銅套與油缸體之間的空間抽出（chū），大溜板退到走刀起（qǐ）點，換第二把（bǎ）刀，銅套內孔加注潤滑油。走刀過程中，觀察兩側切削，這一刀吃刀深度較小，刀杆振動感消除。走刀約20 mm後，退刀、停車，鬆（sōng）開（kāi）刀杆A、B連接，用百分表測量內孔尺寸滿足Ф（80-0.1）mm後，旋緊刀杆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（tǐ）之間的空間抽出，大溜板退到走刀起點。換第三把精車（chē）刀，銅套內孔繼續加油。精車刀刃磨鋒利，吃刀（dāo）深度隻（zhī）有0.075 mm，刀杆無振感，走刀20 mm，退（tuì）刀停車，鬆開刀杆A、B連接，刀杆A插（chā）入，百分表測（cè）量內孔尺寸，尺寸符合要求後，旋緊（jǐn）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（jiān）抽出，大（dà）溜板退（tuì）到起（qǐ）點，刀杆（gǎn）A、B聯接鬆開，刀杆A插入床頭，鬆開四（sì）爪（zhǎo）卡盤的（de）兩爪，卸下工件，測量夾持一端尺寸Ф80+0.05 mm，圓度誤差0.01 mm，對比表（biǎo）麵粗糙（cāo）度（dù）1.6 μm達到。經檢測，加工（gōng）件滿（mǎn）足圖紙要（yào）求。
5、 結語
通過普通車（chē）床加（jiā）裝（zhuāng）設計長刀（dāo）杆工裝，用來加工超長油（yóu）缸體，經實際使用，油缸體（tǐ）加（jiā）工精度（dù）完全滿足要求，獲得船東的一致好評，為解決細長內孔加（jiā）工提供了參考方案。
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