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支撑液压缸缸体内孔加工工艺及问题浅析 |
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一、概述
支撑液压缸是起重机的一个重要部件，液压缸的性能可靠与否关系到起重机吊重时的安全，所以支撑液压缸技术要求高，体现在对零件加工精度要求高。缸体是液压缸的重要部件，它是由接头和法兰盘焊接在缸管上组成的。如图1 所示，缸体的钢管、接头和法兰盘所用的材料均为45钢。工件毛坯内孔为Ø210mm，外圆为Ø300mm，长为740mm。由于缸体孔径小，所用镗杆细，切屑不易排出，散热能力差，刀具容易磨损，给机械加工带来一定的困难。因此，应采用适当的工艺进行加工。
图1 液压缸零件图
二、内孔加工中出现的间题
在加工过程中，缸体内孔加工出现如下问题。
内孔中心线偏斜，缸体壁厚不均匀。
缸体内孔两端口出现直径大小不一样的问题。
内孔表面凸凹不平，表面粗糙度达不到要求。
三、工艺基准的选择
缸体必须经过以下多道工序：粗车中心架基面→粗车外圆、内孔→焊接法兰→划6-Ø20孔线→钻铰6-Ø20→配柱销并焊接→退火处理→精车法兰定位面→粗镗→半精镗→精镗→滚压→车内孔各槽→钻孔。为了消除因缸体组合焊接而出现的内应力及材料硬度不均匀的问题，必须对缸体进行去应力退火，以减小工件变形量。在这些工序中关键工序为键孔至滚压内孔。为了保证镗孔及滚压后工件壁厚均匀，达到所需要的技术要求，在以后的镗孔及滚压、车内孔各槽加工中都以法兰面及中心架基面为基准，遵循基准统一原则。
四、影响加工质量若干问题的分析及解决办法
下面主要分析镗孔至滚压内孔等工序中出现的问题。在粗镗、半精镗、精镗及滚压加工中，所用设备为TZ120A深孔钻镗床。工件装夹方式如图2所示。为了消除机械加工中产生的大量切削热，便于排除切屑，并润滑对刀块及导向块，齿轮泵输出的油液要具有一定的压力及流量，经镗刀杆内通孔及镗刀体8个小孔流出，冷却刀头，同时将切屑从未加工表面冲出。为使排屑容易，切屑应为C 形屑。
图2 工件装夹示意
1. 粗镗、半精镗
在粗镗、半精镗的加工中，为了减少镗孔时的径向力Fy，使切削速度快和切削深度大，应采用主偏角为75°的硬质合金镗刀，为保证理想的切削过程，在镗削孔径小的长缸筒时，由于镗杆细，系统刚度差，因此，应选用合理的切削用量。粗镗时，机床转速为30r/min，进给量为7.5mm/min ，切削深度为1.5mm ，内孔尺寸控制在Ø218mm ；半精锉时，机床转速为30r/min ，进给量为10.6mm/rnin ，切削深度为0.75mm ，内径尺寸控制在Ø219.5mm左右。
1) 出现内孔中心线偏斜，造成缸筒壁厚不均匀的原因及对策
在半精镗加工中，在刀体尺寸符合现有工艺要求下，刀体导向块与其内孔间隙为0.10m m的情况下进行镗削时，由于镗杆刚度差，在切削抗力的反作用下，刀具会产生微量位移现象。虽然在镗头导向块的控制下，所镗出的内孔尺寸正确，但中心线在入口处必然偏斜0.10mm，造成此处壁厚差0.20mm 。当镗完工件全长736mm之后，壁厚差将增至1.14mm。由于半精镗与精镗之间的加工余量为0.50mm, 所以精镗后无法修正因中心线偏斜造成缸体壁厚不等现象。解决该问题的措施是：应将导向套与刀体导向块的间隙确定在0.02mm左右。这样刀具就不会偏移，缸体壁厚不等的间题就解决了。
2) 半精镗后工件的一端尺寸正确而另一端尺寸超差的原因及对策
在半精镗的加工中，虽然试车时测得入口端尺寸在公差范围之内，但由于是封闭切削，在工件的加工过程中无法进行测量，当镗削完毕再进行测量时，就可能发现缸筒的出口端尺寸超差，而使精镗没有加工余量，容易出现废品。如图3所示，产生废品的原因是镗杆中心线与镗刀头中心线形成α角。由于偏斜，镗削工件时，造成镗头处于振摆状态。这样，加工内孔愈长，偏斜摆动愈大，出口端尺寸也就愈大。
图3 加工示意
解决这一问题的办法是在镗头的设计中，使镗头中心线与镗杆中心线重合，不形成α角。这样就解决了端口大小不一样的问题。
2. 精镗
1) 为了使滚压后缸体精度达到图样设计要求，半精镗后要进行二次浮动精镗，选择镗刀为可调式浮动镗刀。
如图4所示．刀头具有1°30'～2°的导向角，并有平直的修光刃，后角较小，即α=4°～6°。这样镗削时起挤压作用，使内孔表面粗糙度达Ra1.6µm，精度达IT7级。
图4 浮动镗刀示意图
2) 由于镗刀块浮动，而工件又处于旋转状态，因此刀块有自动对中性，且导向良好。
镗刀头结构如图5所示，图中的导向块为尼龙，有一定的弹性。用这种材料作导向块，既可避免擦伤已加工的表面，又可维持必要的导向要求。在调整导向块时，导向块应调整为略大于镗刀块尺寸。这样，在精镗时能自动磨去过盈量，而保持较准确的导向精度。
1.浮动镗刀 2.导向块 3.密封圈 4.压紧螺母
图5 镗刀头结构
在生产实践中，我们运用了试验法。在第一次浮动精镗时，采用最佳转速为30r/min, 进给量为15mm/min，切削深度为0.2mm ，内孔尺寸控制在Ø219.9±0.01mm。第二次精镗时．采用最佳转速为30r/min，进给量仅为7.5mm/min，切削深度为0.05mm，内孔尺寸控制在Ø220+0.03+0.05mm。经过实际操作表明这个切削用量是比较合适的，为后面的滚压加工打下了坚实的基础。
3. 滚压加工
如图6所示，为了使缸体内孔在滚压后达到设计要求，在滚压时根据材质及结构尺寸，采用的滚压过盈量应在0.02～0.04mm之间。所用滚压器为可调整尺寸的球形滚压器。
图6 滚刀图
1) 在滚压加工中，进给量太大，单位时间内滚压密度不够，因此，滚压后的内孔会产生凸凹不平的表面，即产生波度现象，如图7所示。
图7 波度现象示意
为进一步使缸体内孔更光滑，一般第一次滚压转速为70r/min，滚压进给量为15mm/min 。
第二次滚压将进给量降为7.5mm/min。从而使缸体内孔表面粗糙度达到了技术要求。这样单位时间内的滚压次数就有所增多，滚压密度也就增大了，从而达到了克服波度现象，提高了产品质量。
2) 滚压加工过程就是球形滚柱的中端R形角对工件表面强行压入，使工件表层发生塑性变形的过程。滚压过程的润滑和冷却与精镗一样。
五、结束语
本文通过对支撑液压缸缸体内孔加工工艺基准选择、粗镗、半精镗、精镗及滚压加工工艺及出现的间题分析，提出了合理可行的工艺路线及方法，保证了缸体加工质量，对同类型液压缸内孔的加工具有参考作用。(end)
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(2/16/2008) |
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