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谈重型深孔钻镗床在深孔加工中的常见问题
作者:齐重数控装备股份有限公司 徐亚芬    来源:中国机械与金属
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我公司生产的重型深孔钻镗床所加工的工件类型范围涵盖较广,最大工件重量6-320t,最大工件长度可达25m,工件分回转类零件和不回转类零件。下文所提及的工件均为最大重量在80t以上,最大直径在2m以上,长度超过5m的重型回转类零件,原因是较小规格的深孔加工机床遇到相同问题时解决起来相对容易一些。

加工此大型回转类零件首选的机床结构型式为工件床身与钻杆床身分离,即高低布局的机床结构型式。从操作方面讲主要是因为钻杆床身较工件床身规格小,且钻杆床身中心高较工件床身中心高小,钻削系统稳定性好。工件床身布置在地面下,钻杆床身布置在地面上,操作高度宜人。所以下文所提及的重型深孔钻镗床均为工件床身与钻杆床身分离、高低布局结构型式的机床。

重型深孔钻镗床对大型回转类零件进行深孔加工时的常见问题,要从工件系统和钻削系统两大方面进行分析。

从工件系统方面进行分析

基于深孔加工特点,回转类工件在工件床身上的装卡方式只能是一卡一拖或两拖方式。一卡一拖方式为花盘卡持工件一端既传递扭矩又承载工件重量,一个中心架支撑工件的另一端。两拖方式为两个中心架分别支撑工件的左右两端,花盘只用于传递扭矩,不承载工件重量。

对于重量大、长度较长的工件,都客观存在由于自身重量而产生的挠度变形。无论采取哪种装卡方式,都避免不了挠度变形,所以实际操作时,尽管操作者水平很高,也不可能将工件的回转轴线调成一条直线,这样就会时常发生工件在旋转过程中花盘卡爪有响声、中心架滚轮损坏等现象。

分析花盘卡爪有响声的主要原因:卡爪与卡持的工件表面是刚性接触,工件因自重产生挠度变形,导致卡爪表面在轴向方向受力不均。在静止状态下,最上方的卡爪和最下方的卡爪在轴向方向受力大小相反。当花盘通过卡爪带动工件旋转时,卡爪受到交变载荷的作用,工件越重,长度越长,工件挠度变形就越大,卡爪受到的交变载荷也就越大,越易产生花盘卡爪有响声的现象。

我公司实际解决时经常采用卡爪和工件之间垫铜皮的办法。当卡爪受到较大的交变载荷时,铜皮被压变形,从而使卡爪表面在轴向方向受到的不均匀力得以释放,有很好的效果。此办法已在重型卧式车床上广泛应用。

分析中心架滚轮损坏的主要原因:实际操作时,操作者尽力将中心架滚轮回转轴线与工件回转轴线调成平行,希望中心架滚轮与工件之间的接触线与工件的回转轴线平行。但是由于工件因自重产生挠度变形,导致中心架滚轮在轴向方向受力不均、偏载。工件越重,长度越长,工件挠度变形就越大,中心架滚轮表面在轴向方向的偏载就越严重。当局部载荷大于中心架滚轮材料的许用应力时,中心架滚轮被压变形,严重时端面法兰盘螺钉崩出,内部轴承损坏,无法继续使用。

我公司为此研制了特殊的曲面滚轮轴承,轴承作为滚轮直接支撑工件。由于轴承的材料为轴承钢并经过热处理,整体有很高的硬度,不易被压变形,轴承表面在轴向方向为直径很大的曲面,这样使接触线尽量增大,缓解局部偏载,在实际应用中取得良好效果。我公司在重型卧式车床上也推广应用。当工件的加工精度要求很高时,应采用两个中心架支撑工件重量,与工件接触为支撑瓦的结构形式。

工件系统方面存在的一些其它方面的问题,这里不进行阐述。

从钻削系统方面进行分析

问题

常见的问题如受油器封不住油、排屑不畅等。

分析受油器封不住油的主要原因:当采用内排屑深孔加工方式时,需要受油器机构的旋转套端面顶紧工件端面并随工件一同旋转,端面密封出现问题时,便会漏油,甚至高压油突然从受油器的旋转套端面处喷溅出来,无法正常钻削。造成这种现象的原因有三点:

(1)受油器的顶紧力小。当顶紧力小于高压油产生的推力时,高压油将受油器推开,高压油刹那间喷溅而出;

(2)工件端面偏斜。工件端面与受油器机构旋转套端面的密封通常采用较硬橡胶材质的零件进行密封,工件端面偏斜会使密封零件在轴向方向受力不均,轴向方向受力小的局部密封效果差,易出现渗油现象,严重时油像水流样从工件端面淌出;

(3)堵屑。由于切削参数调整不当,钻削时断屑效果差,出现长屑,不能从钻杆内孔及时排出,造成系统压力越来越高,当系统压力超过受油器的顶紧力时,高压油将受油器推开,高压油刹那间喷溅而出。

解决措施

(1)受油器的顶紧力小。应调整机床液压系统,增大顶紧力,没有液压系统的机床,应采用力矩扳手,按计算数值增大顶紧力;

(2)工件端面偏斜。内排屑深孔加工前,应将工件端面车平;

(3)堵屑。调整切削参数,将切屑断屑成易排屑的形态,如果工件材质特殊,还需更换刀片材质才能达到断屑目的,甚至有时将整体的刀体结构更换,才能正常切削。

我公司的重型深孔钻镗床在中国一重深孔加工核电转子时,更换了套料刀体(刀体整体结构改变),才达到了正常切削的效果。

分析排屑不畅的主要原因:当采用内排屑深孔加工方式时,切屑需经过钻杆内孔及钻杆箱主轴中心孔,才能排到铁屑收集器。排屑不畅主要发生在钻杆内孔、钻杆箱主轴中心孔、钻杆箱主轴中心孔与铁屑收集器的交接处。一般都是由于不断屑、出现长切屑时排屑不畅。解决措施包括:

(1)选用合理的切削参数、合理的刀片材质,反复调整达到断屑目的;

(2)由于钻杆内孔结构受限,那么机床应进行结构改进,将钻杆箱主轴中心孔尽量加大,并将钻杆箱主轴中心孔与铁屑收集器的交接处的弯度加大,达到利于排屑的目的。

结束语

深孔加工实际情况较多,现代深孔加工精度要求也越来越高,深孔加工在线测量等实际问题还有待研究。

本文所阐述的几个问题侧重从机床制造厂家的角度来谈(对深孔加工工艺未做过多阐述),是实际常见而又必须解决的问题。如有不足之处,欢迎大家共同探讨,共同进步。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (7/11/2014)
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