19100DWT浮箱吊臂相向錐度孔專用鏜桿設計

羅彥軍

【摘 要】應青山船廠建造19100DWT 浮箱與吊臂連接處鎖緊裝置的特殊要求，吊臂加厚板處需加工成帶相向錐度的兩排內孔，經過車間相關人員努力，改造了一套專用相向錐孔鏜桿，完成了該廠19100DWT四條船的浮箱鏜孔工作。

【Abstract】 On the basis of 19100DWT special construction requirements of the locking device located between pontoon and arm in Qingshan shipyard， two rows of opposite direction taper holes should be placed on thicken plate of the arm. Through the great efforts of workers， a set of special use boring bar of opposite direction taper hole has been reconstructed， hence， all boring bars on four vessels of 19100DWT are well constructed.

【關鍵詞】浮箱；吊臂；相向錐度孔；專用鏜桿

【Keywords】pontoon； connecting bar； opposite direction taper hole； special use boring bar

【中圖分類號】U66 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0103-02

1 引言

浮箱又稱穩定浮筒，是超級起重設計的額外壓載艙。一般的船舶在吊裝貨物時候使用自身壓載系統保持吊舉過程的平衡；船身外的浮箱（穩定浮筒），能夠給船舶更多的自平衡力以吊裝更重的貨物。浮箱通常設置船艏、船尾各一套，儲存在貨倉等指定位置；停泊裝卸大型貨物時使用，安裝在指定位置；根據船舶吃水、所起吊貨物等因素決定浮箱的壓載狀態，通過浮箱吊臂懸掛在船體指定位置用來提高船舶的穩定性。該廠建造的19100DWT-7#/8#/9#10#浮箱，船東要求船艏部設計一套浮箱。根據設計，工作時是利用固定在船體船舷的吊臂，利用液壓鎖緊裝置，通過插銷鎖住浮箱，完成對船舶的平衡，由于浮箱吃水的不同，浮箱與吊臂的連接位置也不同，吊臂上鎖緊部分由19對直徑約210mm的錐孔組成，兩排錐孔錐度相反。普通鏜桿只能加工直孔，無法完成錐孔加工。在經過車間工藝組的嘗試研究，最終設計出一套專用鏜桿對該相向錐孔進行鏜削加工。

2 鏜削設計

2.1 鏜削的應用

在機械加工過程中，鏜削是一種孔類零件的加工方法。鏜削加工主要是用各種鏜床進行鏜孔的一種工藝手段，其工作過程是：工件在工作臺或附件、裝置上固定不動，刀具隨鏜床主軸作旋轉運動，靠移動主軸或工作臺作進給運動，從而實現鏜削。鏜床加工的適用性較強，它可以鏜削單孔和孔系；锪、銑平面；鏜止口及鏜、車端面等。當配備各種附件、專用鏜桿和裝置后，還可以切槽、車螺紋、鏜錐孔及球面。鏜削加工在應用微調鏜刀、定徑鏜刀和專用夾具或鏜模后，可精確地保證孔徑（H7～H6）、孔距（0.15mm左右）的精度和較小的表面粗糙度（Ra1.6～0.8μm）。船舶在軸系和舵系的鏜孔工作中，鏜桿是一件十分重要的工具，該廠在近幾年來所建造的各類型萬噸級以上的船舶中，鏜桿主要是對掛舵臂、尾軸承座、艙口蓋附件的鏜孔，因加工件構造不同、規格各異，車間配備相應的鏜桿多根，所鏜削加工工件均為單孔附帶鏜止口，直至該廠建造的19100DWT-7#/8#/9#10#船東要求增加浮箱，因其浮箱吊臂連接鎖緊裝置要求鏜系列相向錐孔，面臨以下問題：兩錐孔不同方向，一套走刀裝置無法完成兩相向錐孔的加工；要保證兩相向錐孔的同心度；工件較長，換向后難以找兩錐孔的同心度。根據此要求，車間工藝組人員設計出了一套專用鏜桿，鏜桿安裝兩套走刀裝置，分別鏜削對應的錐孔，既保證了同心度的要求，又鏜削兩相向錐孔。

2.2 19100DWT浮箱專用相向錐孔鏜桿結構及原理

2.2.1 鏜桿結構

如圖鏜桿裝配圖1所示，鏜桿安裝靠其尾部錐柄13與鏜床鏜軸前端莫氏5號錐孔相配合，刀頭7通過外套上的裝刀塊8安裝在絲桿上9，并用頂絲6頂緊，絲桿通過兩絲桿布司4固定在布司座3和斜槽內，刀頭可沿著絲桿在斜槽內滑動，絲桿座起導向作用，共兩套同向絲桿。進給量由棘輪2控制。

鏜孔示意圖如圖2實施。驅動頭帶動鏜桿與刀架回轉時，通過棘輪機構使刀架在鏜桿的斜面上做軸向進給，實現鏜孔。

2.2.2 設計依據

該錐孔鏜桿主要依據絲桿在斜槽中的傾角來控制加工的錐度。根據錐度與斜度存在2倍關系，斜度=錐度/2。依據圖紙帶入數據：

錐孔斜度為==1：9=2tanα；故鏜桿斜槽的斜度設計為tanα=1：18。

該鏜桿設計一對傾角相同的進刀機構，理論上可以實現相向同時鏜孔，但是考慮到如下原因在本次鏜孔設計中沒有使用，只使用單向鏜孔。①車間自制鏜桿材質無法承受同時進刀時的受力；②同時鏜削相向鏜孔需要雙人監管，勞動力增加；③驅動端負荷加大；④在一端加工刀具出現“扎刀”等現象時不方便處理；⑤工件在制造時差生的誤差如切削余量不相等等原因無法保證加工質量。在鏜削過程中，走刀均由大徑走向小徑。

3 19100DWT浮箱吊臂鏜孔工藝

吊臂在制作過程中分為3個階段分段建造，車間鏜孔部分為第三個分段。

①用行車將工件吊至車間劃線平臺，水平調整后按照圖紙畫出加工圓，鏜孔檢驗圓，鏜桿檢驗圓。

②檢查調試鏜桿附件，檢查完好后安裝在落地鏜床上。

③將工件吊至落地鏜床工作平臺，校正工件并加緊固定。

④將鏜桿穿至工件內，按照鏜桿檢驗圓校鏜桿。

⑤工件另一端安裝鏜桿支撐座。

⑥粗鏜：工件單邊依次對刀鏜孔。精鏜：成對錐孔鏜孔，以保證同心度。

⑦鏜孔：粗鏜孔，走刀量2mm/m，轉速71 r/min；精鏜：走刀量0.5mm/m，轉速 71 r/min。

⑧鏜孔完畢后自檢，檢驗合格報車間檢驗員檢驗。

⑨用液壓插銷拂配錐孔完并報檢。

4 特點及注意事項

雖然目前有微調鏜刀也可以加工錐孔，但均是加工單個錐孔的。相向鏜孔的鏜桿少之又少。19100DWT系列所用雙錐度孔專用鏜桿，該刀桿的設計構思巧妙，結構簡單、制造容易，安裝和調試方便。

使用時特別要注意精鏜時走刀量的控制：走刀量過大和過小，加工精度均達不到要求，因此要控制最后兩刀的余量。經測試，當走刀量為0.5mm/r ，精鏜粗糙度在Ra1.6～0.8μm之間，滿足圖紙Ra3.2的要求。

5 結語

該鏜桿是車間在19100DWT系列船制造浮箱過程中，通過車間工藝組成員的努力設計完成的。筆者有幸參與，通過對此鏜桿設計拓寬了對機加工方面的知識面，豐富了自己。對于此鏜桿結構和原理的介紹，錯誤之處，敬請讀者指正。

【參考文獻】

【1】徐鴻本.機械加工工藝手冊[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2015.

【2】孟少農.機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業出版社， 1998.