我公司生產的重型深孔(kǒng)鑽鏜床(chuáng)所加工(gōng)的工件類型範圍涵蓋(gài)較廣,最大工件重量(liàng)6-320t,最大工件長度可(kě)達25m,工件分回轉類零件和不回轉類零件。下文所提及的工件均為最大重量在80t以上,最大直徑在2m以上,長度超過5m的重型回轉類零件,原因是較小(xiǎo)規格(gé)的深孔加工機床遇到相同問題時解決起來相對容易一些。
加工此大型回轉類零件首選的機床結構型式為工件床身與鑽杆床身分離,即高低布局的(de)機(jī)床結構型式。從操作(zuò)方麵講主要(yào)是因為鑽杆床身較工件(jiàn)床身規格小,且鑽杆床身中心(xīn)高較工件床身中心高小,鑽削係統穩定(dìng)性好。工件床身布置在地麵下,鑽杆(gǎn)床身(shēn)布置在地麵上,操作高度宜人(rén)。所以下文所提及的重型深孔鑽鏜床均(jun1)為工件床身與鑽杆床身分離、高低布局結構型式(shì)的(de)機床。
重型深孔(kǒng)鑽鏜床對大型(xíng)回轉類零件進行深孔加工(gōng)時(shí)的(de)常見問題(tí),要(yào)從工件係(xì)統和鑽削(xuē)係統兩大方麵進行分析。
從工件係統(tǒng)方麵進行分析
基於深(shēn)孔加工特點,回轉類工件在工件床身上的裝卡方式隻能是一卡(kǎ)一拖或兩拖(tuō)方式。一卡一拖(tuō)方式為(wéi)花盤卡持工件一端既傳遞扭矩又(yòu)承載工件重量,一個中心架支撐工件的另一端。兩拖方(fāng)式為兩個中心架分別支撐工件的左右兩端,花盤隻用於傳遞扭矩(jǔ),不(bú)承載工件重(chóng)量。
對(duì)於(yú)重量大、長度較長的工件,都客觀存在由於自身重量(liàng)而產生的撓度變形(xíng)。無論采取哪種裝(zhuāng)卡方式,都避免不了撓度變形,所以實(shí)際操(cāo)作時(shí),盡管操(cāo)作者水平很高,也不可能將工(gōng)件的回轉軸線調(diào)成一條直線,這樣就會時(shí)常發生工件在旋(xuán)轉過程中花盤卡(kǎ)爪有響聲、中心架滾輪損壞等現象。
分析花盤卡爪有(yǒu)響聲的主要原因:卡爪與卡持的工件表麵是剛性接觸,工件因自重產(chǎn)生撓度變形,導致卡爪表麵在軸向方向受力不均(jun1)。在靜止狀(zhuàng)態下,最(zuì)上方的卡爪和最下方的卡爪在軸向方向受力大小(xiǎo)相反。當花(huā)盤通過卡爪帶動工件旋轉時,卡爪受到交變載荷的作用,工件越重,長度越長,工件撓度變(biàn)形就越大,卡爪受到的交變載荷也就越(yuè)大,越易產生花盤卡爪有響聲的現象(xiàng)。
我公司實際(jì)解決時經常采用卡爪和工件之間墊銅皮的辦法。當卡爪受到較大的交變載荷時,銅皮被壓變形,從而(ér)使(shǐ)卡爪表麵(miàn)在軸向(xiàng)方向受到的不均勻力得以釋放,有很好(hǎo)的(de)效果(guǒ)。此辦法已在(zài)重(chóng)型臥式車床上廣泛應用。
分析中心架滾輪(lún)損壞的(de)主要(yào)原(yuán)因:實際操作時,操作者(zhě)盡力將中心架滾輪(lún)回轉(zhuǎn)軸線與工件回轉軸線(xiàn)調(diào)成(chéng)平行,希望中心架滾輪與工件之間(jiān)的接觸線與工件的回(huí)轉軸線平(píng)行。但是由於(yú)工件因自重產生撓度(dù)變形,導致中心架滾輪在軸向方向受力(lì)不均、偏載。工件越重,長度(dù)越長,工件撓(náo)度變形就越大,中心架滾輪表麵在軸向方向的偏載就越嚴重。當局部載荷大於中心架滾(gǔn)輪(lún)材料的許用(yòng)應力時,中心架滾輪被壓變形,嚴(yán)重時端麵法蘭(lán)盤螺(luó)釘崩出(chū),內部軸(zhóu)承損壞,無法繼續使用。
我公司為此研製了(le)特殊的曲麵滾輪(lún)軸承,軸承作為滾輪直(zhí)接支撐工件。由於軸承(chéng)的材料為軸(zhóu)承鋼並經過熱處理,整體有很高的(de)硬度,不易被壓變形,軸承表麵在軸向方向為(wéi)直徑很(hěn)大的曲麵,這樣使接觸線盡量增大,緩解局部偏載,在實際應用中取得良好效果。我公司在重型(xíng)臥式車床上也推廣應用。當工(gōng)件的加工精度要求很高時,應采用(yòng)兩個中心架支撐工件重量,與工(gōng)件接觸為支撐瓦的(de)結(jié)構形(xíng)式。
工(gōng)件係統方麵存在的一些其它方麵的問題,這裏不進行闡述。
從鑽削係統方麵(miàn)進行分析
問題
常見的問題如受油器封不住油、排屑不暢等。
分(fèn)析受(shòu)油器封不住(zhù)油的主要原因:當采用內排屑(xiè)深孔加工方式時,需要受油器機構的(de)旋轉套端麵頂緊工件端麵並(bìng)隨工件一同旋轉,端麵密(mì)封出現問題時,便會漏油,甚至高壓油突然從受(shòu)油器的旋(xuán)轉套端麵處噴濺出來,無法正常鑽(zuàn)削。造成這種現(xiàn)象的(de)原因有三點(diǎn):
(1)受油器的頂(dǐng)緊力小。當(dāng)頂緊力小於高壓油產生的推力時,高壓油將受(shòu)油(yóu)器推(tuī)開,高壓油刹那間噴濺而出;
(2)工件端麵(miàn)偏斜。工(gōng)件端麵與受油(yóu)器機構旋(xuán)轉套端麵的密封通常采用較硬橡膠材質的零件進行密封,工件端麵偏斜會(huì)使密(mì)封零件在軸向方向受力不均,軸向方向受力小(xiǎo)的局部密封(fēng)效果差,易出現滲油現象,嚴重時油像水流樣從工件端麵淌出;
(3)堵屑(xiè)。由於切削參數(shù)調整不當(dāng),鑽削時斷屑效(xiào)果差,出現長屑,不能從鑽杆內孔及時排出,造成係統壓力越(yuè)來越高,當係統壓力超過受(shòu)油器的頂緊力時,高壓油將受油器推開,高壓油刹那間噴濺而出。
解決措施
(1)受(shòu)油器的頂緊力小。應調整(zhěng)機床液壓係統,增大(dà)頂緊(jǐn)力,沒(méi)有液壓係(xì)統的(de)機床,應采用力矩扳手,按計算數值增大(dà)頂緊力(lì);
(2)工件端麵偏(piān)斜。內(nèi)排屑深孔加工(gōng)前,應將工件端麵車平;
(3)堵屑。調(diào)整切削參數,將切屑斷屑(xiè)成易排屑的形態,如果工件材質特殊,還需更換刀片材質才能(néng)達到(dào)斷屑目的,甚(shèn)至(zhì)有時將整體的刀體結構更換,才能正常切削。
我公司的重型深孔鑽(zuàn)鏜床在中國一重深孔加工核電(diàn)轉子時,更換了套料刀(dāo)體(刀體整(zhěng)體結構改變),才(cái)達(dá)到了正常切削的效果(guǒ)。
分析(xī)排屑不(bú)暢的(de)主要原因:當采用內排屑(xiè)深孔加工方式時,切屑需經過鑽杆內孔及鑽杆箱主軸中心孔,才能(néng)排到鐵屑收(shōu)集器。排屑不暢主(zhǔ)要發生在鑽杆(gǎn)內孔、鑽(zuàn)杆箱主軸中心孔(kǒng)、鑽杆(gǎn)箱(xiāng)主軸中心孔與鐵屑收集器的交接處。一(yī)般都是由(yóu)於不斷屑、出現長切屑時排屑不(bú)暢。解決措施包括:
(1)選用合理的切削參數、合理的(de)刀片材質,反(fǎn)複調整達到斷屑目的;
(2)由於鑽杆內孔結構受限,那麽機床應進行結構改進,將鑽杆箱主軸中心孔盡量加大,並將鑽杆(gǎn)箱(xiāng)主軸中心孔與鐵屑收集器的交接處的彎(wān)度(dù)加大,達到利於排屑的目的。
結束語
深孔加工實際(jì)情況較多(duō),現代深孔加(jiā)工精度要求也越來越高,深孔加工在線測量等實際問題還有待研究。
本文所闡述的幾個問題側重從機床製造廠家的角度來談(對(duì)深孔加工工藝(yì)未做(zuò)過多闡述),是實際常見而又必須解決的問題。如有不足之處,歡迎大家共(gòng)同探討,共同進步 。
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