關于法蘭背面超長锪窩加工方法的研究

馬秉平

（共享裝備股份有限公司，寧夏銀川750021）

1 背景

我公司為客戶生產的一種船用支架為兩頭大而厚、中部扁薄而長的中空啞鈴式流線形的球墨鑄鐵件。鑄件內外質量要求非常高，有明確的質量標準，涉及鑄鐵材料研究、鑄造工藝設計、鑄件充型及凝固模擬、模具設計及制作、特殊芯鐵的設計及應用、熔合芯撐的設計及應用等。

公司生產一件樣件，鑄造錯箱導致鑄件全部精加工完成后，“煙斗口”法蘭背面鑄窩與對應螺栓孔?33錯偏（圖1），錯偏量在0～18mm，最大錯偏18mm，造成無法使用螺栓，鑄窩圖紙設計尺寸為?110mm，使用螺栓孔?33mm設計在?110mm鑄窩正中。公司質量部門評審以人工修磨的方式去除鑄窩多肉部分，但是修磨量太大，評估需要15～18天才能完成所有錯偏鑄窩修正。修磨進度保證不了顧客的驗收。對于超長鑄窩修正，我公司目前沒有找到一種切實可行的加工方法，加之支架特殊的外部結構，機床返修無法完成，沒有適合的刀具。現設計制作一種特殊工裝，用機加工的辦法代替人工修磨，提高效率，保證顧客驗收。

圖1 鑄窩錯位示意圖

2 實施過程

常規的法蘭背面锪窩加工工藝為：刀具從已加工孔深入后再裝刀進行锪窩。對于該支架，鑄窩長達300mm～500mm，而中心使用螺栓孔只有?33mm，也就是說刀桿直徑不能超過?33mm。要修正300 mm～500mm長的鑄窩，直徑?33mm的加長刀桿剛性難以保證，加工過程中容易扭彎刀桿，損傷螺栓孔，甚至傷及到機床作業人員安全。

現設計一種特殊工裝（圖2）來解決以上難題，設計思路為：以“煙斗口”支架法蘭精加工端面做基面，以對應?33 mm螺栓孔作修復鑄窩軸心，利用磁力鉆作驅動源，帶動超長刀桿，以專用支架作支點，支撐超長刀桿，旋轉鏜削去除錯箱多肉部分，代替人工鏟磨。

圖2 工裝結構示意圖

2.1 鏜桿動力源選擇

機床成本高，鑄件找正需要較長時間。利用支架法蘭端面已加工面與?33mm使用孔垂直的特點，選取磁力鉆，以法蘭端面做基準面，磁力鉆規格：鉆孔直徑最大?38 mm，轉數：125r/min。

2.2 超長鏜桿設計制作

鏜桿材料選用45#鋼調制料。與導向銅套以及鏜桿支架支撐孔微量間隙配合。由于是反拉加工，鏜桿錐柄與磁力鉆主軸錐孔必須完全固定，在鏜桿錐柄與磁力鉆主軸錐孔做穿銷孔比較困難，利用磁力鉆主軸錐孔外圓結構，連接裝置制作在鏜桿上。磁力鉆行程為250mm，鏜桿長度在支撐架外保證有一個磁力鉆的行程長度，對于支架500mm長的鑄窩修正，采用兩次分段鏜削，在鏜桿中間設計兩個裝刀座，夾刀方式為M8頂絲壓緊。鏜桿設計尺寸如圖3所示。

圖3 鏜桿結構圖

2.2.1 刀具選擇

鏜刀為白鋼條，刃磨到位，保證主切屑刃與鏜桿的垂直度，或選用合金焊接刀。

2.2.2 鏜桿專用支撐架設計

首先要在支架鑄件上固定鏜桿專用支撐架，保證支撐架與鑄件完全定位。利用支架?33螺栓孔，在要修正鑄窩相鄰鑄窩內，以焊接懸臂梁的形式用M30螺栓定位鏜桿支撐架。鏜桿支撐架設計尺寸如圖4所示。

2.2.3 銅套設計

為了避免超長刀桿旋轉鏜削過程中對已加工使用螺栓孔璧的擦傷，選取銅套與?33螺栓孔微量間隙配合做旋轉孔壁防護。選用紫銅材質，長度大于等于螺栓孔長度的2/3。設計尺寸如圖5所示。

圖4 鏜桿支撐結構示意圖

2.2.4 鑄窩修正操作步驟

（1）鑄件放置安全，防護紫銅套放入?33螺栓孔中，磁力鉆安裝超長鏜桿，伸進紫銅套中，開啟電源，定位磁力鉆。

（2）在相鄰鑄窩內安裝鏜桿專用支撐架，鏜桿穿入支撐架支撐孔中，M30螺母定位支撐架。（3）安裝刀具，對刀，M8頂絲壓緊。

（4）啟動電源，手動磁力鉆手柄進給鏜削修正錯偏鑄窩，過長的鑄窩分兩次隔段修正。

（5）關閉電源，確認鑄窩尺寸修正到?105mm。

（6）先拆卸鏜刀，再拆卸鏜桿支撐架，最后取出鏜桿。

（7）進行下一個鑄窩錯偏修正。

圖5 銅套尺寸示意圖

3 結語

經現場實際操作，修正效率快，是人工修磨效率的8～9倍，12處錯偏鑄窩兩個工作日完成修正，保證了順利驗收。整個加工過程不需要占用機床資源，安全系數高，加工尺寸符合要求，可作為一種成熟的加工工藝固定下來，在鑄件返修中推廣應用。在超長刀桿所能承受的扭矩下，支撐架具備足夠的定位剛性，刀桿長度可以再加長，多個支撐點支撐刀桿，分段鏜削，加工更長的鑄窩（圖6）。

圖6 刀桿的加長結構示意圖