一種異形支架焊裝車削的加工改進(jìn)

孟祥喜 胡中輝 張全民

摘 要：高壓開關(guān)設(shè)備中的黑色金屬焊接異形支架零件焊接后要求加工精度高，多用于傳動(dòng)部位，對零件加工的尺寸精度、粗糙度要求較高，傳統(tǒng)的加工方式有諸多缺陷，文章對該加工方式進(jìn)行了改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：異形；支架焊裝車削；加工；改進(jìn)

中圖分類號：TH112.7；TG751.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）11-0009-02

1 支架焊裝

高壓開關(guān)設(shè)備中的黑色金屬焊接異形支架零件，如圖1所示，焊接后要求加工精度高，多用于傳動(dòng)部位，對零件加工的尺寸精度、粗糙度要求較高。常規(guī)加工方式是采用先進(jìn)的復(fù)合中心加工，但是由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在加工中心加工仍需要多次裝卡。對于該類異形支架焊裝，在加工中心加工深孔已經(jīng)有較大難度，況且還需要再加工兩處精密外圓，精密外圓加工不是加工中心的強(qiáng)項(xiàng)，精度難以保證，效率較低。因此，常規(guī)方式難以實(shí)現(xiàn)。為有效解決這一生產(chǎn)難題，彌補(bǔ)加工中心短板，需要在車床開發(fā)一種簡潔、高效的加工方式。

2 零件的加工難點(diǎn)分析

①165深Φ34.5內(nèi)孔粗糙度Ra6.3難以保證，加工效率較低，且呈明顯錐度。

②該零部件為異型件，常規(guī)車削加工時(shí)轉(zhuǎn)速不能太高，否則不安全且Φ18（-0.05，-0.077 mm）外圓加工后成為橢圓，粗糙度不合格。

③內(nèi)孔加工后由于粗糙度不合格，經(jīng)常需要鉗修，鉗修費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

3 制定改進(jìn)方案

制作一套異形支架焊裝在車床加工的車具，用于精密、高效加工該類支架焊裝的深孔和精密外圓加工。技術(shù)方案如下：

①設(shè)計(jì)一種配重可調(diào)、高效車具，使零部件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)達(dá)到動(dòng)平衡，減小振動(dòng)提高轉(zhuǎn)速，從而在普通車床實(shí)現(xiàn)外圓高效和精密加工。

②改進(jìn)兩頂裝卡方式為一夾一頂，進(jìn)一步提高系統(tǒng)剛性，減小振動(dòng)。

③設(shè)計(jì)一種車刀，采用特制調(diào)質(zhì)刀桿，采用YT15可裝卸刀片，提高超長深孔加工刀具剛性及加工效率，并配合刀片刃磨到適合加工的角度，保證粗糙度合格。

④設(shè)計(jì)一種車具，解決采用傳統(tǒng)裝卡方式造成的深孔加工時(shí)切屑排屑不暢問題，提高加工效率。

4 方案實(shí)施情況

①設(shè)計(jì)一種配重可調(diào)、高效、精密車具，使零部件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)達(dá)到動(dòng)平衡，同時(shí)改進(jìn)兩頂裝卡方式為一夾一頂方式。如圖2所示。

不采用配重塊，支架焊裝重心不在回轉(zhuǎn)軸線上，兩頂時(shí)支架焊裝總是自然偏向較重一端，主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)也會受到這個(gè)偏心質(zhì)量產(chǎn)生的離心力影響發(fā)生振動(dòng)。配重系統(tǒng)包括壓蓋、配重塊、連接螺栓。配重塊及壓蓋上加工有止口，便于快速對中定位及保證轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會出現(xiàn)縱向松動(dòng)。

通過現(xiàn)場試驗(yàn)，車削配重塊，最終確定合適的配重塊重量，轉(zhuǎn)動(dòng)支架焊裝使其可停在任意位置，即達(dá)到了動(dòng)平衡，可避免銷軸φ18（-0.05，-0.077 mm）尺寸車削后成橢圓狀。轉(zhuǎn)速由原來的160轉(zhuǎn)/min，提高至710轉(zhuǎn)/min，有效提高了切削速度和加工效率，同時(shí)提高了零件加工精度。

同時(shí)，采用開口套和頂尖的一夾一頂裝卡方式替代兩頂裝卡方式，進(jìn)一步加強(qiáng)了系統(tǒng)的剛性，減小了振動(dòng)，提高了車削時(shí)的安全性。采用開口定位銅套夾緊一側(cè)支架焊裝轉(zhuǎn)動(dòng)軸3，另一側(cè)采用頂尖頂緊，配重車具組件安裝后支架焊裝轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到動(dòng)平衡狀態(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)無明顯顫抖，加工支架焊裝轉(zhuǎn)動(dòng)軸3時(shí)較原來兩頂裝卡方式采用撥叉驅(qū)動(dòng)更可靠。兩頂裝卡方式，如圖3所示，一夾一頂裝卡方式，如圖4所示。

②設(shè)計(jì)一種車刀，采用高剛性合金刀桿，提高超長深孔加工表面質(zhì)量及效率。特制合金刀桿，如圖5所示，空心結(jié)構(gòu)定位胎具，如圖6所示。

常規(guī)工具鋼等刀柄直徑只有φ20左右，剛度不足，在加工φ34深孔時(shí)容易出現(xiàn)顫抖和讓刀，導(dǎo)致φ34精孔加工后刀紋嚴(yán)重，左右兩端φ34孔尺寸大小不一，呈錐形孔。特制硬質(zhì)合金刀桿直徑φ30，剛度足夠減輕了刀桿顫抖和變形。

首先， 車床卡盤卡右端Φ50外圓，車左端Φ100外圓及M85×2螺紋，調(diào)頭卡φ100精車外圓平另一端面保證總長。為加工支架焊裝導(dǎo)向桿1中的φ34±0.1×165深孔準(zhǔn)備定位螺紋。

然后，裝卡定位胎具，將支架焊裝上的M85×2螺紋與定位胎具上M85×2外螺紋擰緊。定位胎具采用空心結(jié)構(gòu)，中間為φ35通孔，便于加工φ34±0.1×165深孔時(shí)排出金屬屑。同時(shí)，胎具裝卡定位基準(zhǔn)一次加工成型，精度高，且?guī)ё枣i功能。車削加工時(shí)，轉(zhuǎn)速由原來的100轉(zhuǎn)/min，提高至240轉(zhuǎn)/min，可提高深孔加工表面粗糙度。采用特制合金刀桿配合經(jīng)過特殊刃磨的YT15刀片加工支架焊裝導(dǎo)向桿1，可保證關(guān)鍵尺寸φ34±0.1 mm，保證粗糙度Ra6.3。支架焊裝導(dǎo)向桿1材質(zhì)為35CrMo棒材，材料硬且粘，常規(guī)工具鋼等切削過程中容易出現(xiàn)刀具刃口磨損，導(dǎo)致加工表面質(zhì)量下降。經(jīng)過特殊刃磨的YT15刀片采用可裝卸結(jié)構(gòu)，硬質(zhì)合金刀片YT15加工35CrMo合金鋼避免了刀具頻繁磨損，車刀副切削刃采取8～12 °設(shè)計(jì)更鋒利，如圖7所示。有效減輕了副后刀面的磨損，可裝卸結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)快速更換刀片，有效減少停工等待時(shí)間，提高了加工效率。如圖8所示。

改進(jìn)前，內(nèi)孔加工后雖經(jīng)過鉗修處理仍然十分粗糙，尺寸及粗糙度不能滿足圖紙和質(zhì)量要求；改進(jìn)后內(nèi)孔一次加工成型，無需鉗修即可滿足要求。改進(jìn)前，如圖9所示。改進(jìn)后，如圖10所示。

③加工參數(shù)前后對比，見表1。

5 結(jié) 語

通過該工藝改進(jìn)課題，采取自制配重工裝，改進(jìn)裝卡工裝和方式，自制刀桿，修磨車刀副切削刃，優(yōu)化切削參數(shù)等一系列措施，解決了異型件，車削時(shí)轉(zhuǎn)速不能太高、外圓加工后成橢圓、粗糙度不合格、加工效率低等問題。 保證深孔加工粗糙度和尺寸精度的同時(shí)提高了加工效率。通過這類支架焊裝的加工研究，為提高異型件的車床工藝能力做出了有益探索。

參考文獻(xiàn)：

[1] 解海濱.鍛鋼冷軋輥切削加工工藝改進(jìn)研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008，（5）.