三刃可調(diào)深孔鏜頭設計

孫金海 楊曉磊 孟寶星

(①徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，江蘇徐州221140;②徐州徐工挖掘機械有限公司，江蘇 徐州 221004)

液壓缸作為液壓執(zhí)行元件在礦山機械、工程機械、機床設備等工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有著廣泛的應用。液壓缸的內(nèi)孔長徑比大于5(L/D＞5)，其加工屬于深孔加工，目前比較成熟的加工工藝是鏜、珩工藝［1－2］，而缸體的鏜削加工是關(guān)鍵［3］。本文介紹了一種用于液壓油缸鏜削的三刃可調(diào)深孔鏜頭。

1 目前液壓油缸深孔鏜削時存在的問題

目前，液壓缸鏜削加工是在深孔鏜床上進行的［4－6］，深孔鏜床使用的鏜頭都是不可調(diào)單刀體、固定導向結(jié)構(gòu)。在鏜削中，所有加工余量均由一把刀切除，刀體受力較大，鏜頭體受力不均［7－9］。當缸體毛坯壁厚不均，余量又比較大時，容易產(chǎn)生“讓刀”、振動等現(xiàn)象，造成鏜偏，嚴重時，發(fā)生“崩刃”、“栽刀”，造成廢品［10］。另外，由于采用不可調(diào)單刀體結(jié)構(gòu)，在加工大余量缸體(單邊余量7mm以上)時，由于刀體強度、剛度有限，必須分兩次以上鏜削，而每次鏜削又必須采用相應的鏜頭體及鏜桿，增加了換刀次數(shù)，降低了加工效率。

因此，目前液壓缸深孔鏜削中存在的主要問題是:

(1)鏜偏。缸體鏜削后，壁厚不均，從而影響缸體缸口的尺寸。

(2)栽刀。缸體鏜削過程中，由于刀具受力不均，造成刀具崩刃，會在缸體內(nèi)壁形成很深的溝槽。

(3)輔助時間較長。不同缸徑或大缸徑、大余量缸體加工，需更換鏜頭體及鏜桿，增加了準備時間，降低了加工效率。

2 三刃可調(diào)鏜刀設計

針對目前液壓油缸深孔鏜削時存在的問題，設計了一種結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、工效高、刀刃受力均勻的三刃可調(diào)深孔鏜頭，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。三刃可調(diào)深孔鏜頭主要由鏜頭體2、周向呈120°分布的3把刀體3、3個導向條7和3個膠木支撐條10構(gòu)成。

3把刀體3通過螺栓4固定在鏜頭體2的刀槽內(nèi)，每把刀體3沿鏜頭體2軸向間隔交錯分布，間隔距離L為5～8mm，每把刀體3可通過調(diào)節(jié)螺釘1進行徑向調(diào)節(jié)，以滿足合適的切削余量。由于3把刀體3可調(diào)，擴大了鏜頭體2的加工范圍，正常情況下，缸徑變化范圍在40mm以內(nèi)的缸體均可采用同一個鏜頭體。

鏜頭體2的圓周上按120°均布有3個安裝導向條7的溝槽，3個導向條通過螺栓9固定卡裝在鏜頭體2上的溝槽內(nèi)，導向條7與鏜頭體2接觸面之間裝有支撐彈簧6，支撐彈簧裝在鏜頭體2的彈簧定位盲孔內(nèi)，支撐彈簧的大小和數(shù)量可根據(jù)缸徑大小進行調(diào)整。

3個膠木支撐條10通過限位螺釘11固定在鏜頭體2上，與鏜頭體2的配合面為斜面。

刀體3采用可轉(zhuǎn)位機夾刀具，刀柄采用45鋼制造，刀片采用標準硬質(zhì)合金刀片，使用時根據(jù)缸體的材質(zhì)、硬度等參數(shù)選用大小合適的刀片。為了防止刀片進入切削瞬間崩刃，刀體可采用75°主偏角。導向條7由支撐體和敷著在支撐體上的支撐塊構(gòu)成，支撐體由45鋼制成，支撐塊為硬質(zhì)合金層，安裝時，將硬質(zhì)合金焊在支撐體的凹槽內(nèi)，然后根據(jù)缸徑大小磨削成型，用螺栓9及限位塊8將其固定在鏜頭體2上。磨削導向條7時，將兩端磨削成15°的錐面，以減小對工件缸壁的劃傷。

3 使用方法

根據(jù)現(xiàn)場加工缸徑大小，選擇合適的鏜桿及鏜頭體2，鏜頭體2與鏜桿采用螺紋聯(lián)接，聯(lián)接前先將膠木支撐條10按120°分布固定在鏜頭體2上，然后根據(jù)缸徑大小，車削外圓至合適尺寸。將刀體3裝入鏜頭體2的刀槽內(nèi)，3把刀體3從左至右依次裝入，裝入后根據(jù)加工總余量，從左至右分別確定各刀體的切削余量，第1把刀為粗鏜，第2把刀為半精鏜，第3把刀為精鏜。根據(jù)切削前缸徑及切削余量，將刀體3調(diào)整到合適位置，再用螺栓4壓緊刀體3，壓緊力要確保切削時刀體3不能松動。3把刀呈120°分布，可以有效地平衡鏜頭體2的徑向受力，從而達到避免讓刀(鏜偏)、栽刀的目的。

將事先磨削好的導向條7裝入鏜頭體2上，用限位塊8及螺栓9固定好，確保彈簧6的彈簧力鏜削中能使導向條貼緊已加工的缸壁。支撐彈簧6的彈力使導向條7貼緊缸壁，硬質(zhì)合金層兩端的錐面主要起導向、輔助支撐作用，引導鏜頭體2作直線運動，防止鏜偏;支撐切削后的缸壁，提高鏜頭體2的穩(wěn)定性，減小鏜頭體2的振動。

4 結(jié)語

三刃可調(diào)深孔鏜頭與傳統(tǒng)的鏜頭體相比，變單刃切削為三刃切削，按120°分布3個可調(diào)刀體，可有效改善鏜頭體的受力狀態(tài)，減少了栽刀、鏜偏等缺陷，擴大了鏜頭體的加工范圍;采用可調(diào)導向條，可根據(jù)缸徑大小進行調(diào)整，變固定導向為可調(diào)導向，改善了導向效果，可解決大缸徑、大余量或一定缸徑范圍內(nèi)的缸體一次鏜削成型問題。因此，三刃可調(diào)深孔鏜頭的結(jié)構(gòu)緊湊合理，安裝使用方便，可一次性加工大余量的缸體，效率高，具有廣泛的實用性和通用性。

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