多面體長軸類深孔加工的支撐裝置*

胡建武

（佛山市南海中南機械有限公司，廣東佛山 528247）

0 引言

多面體長軸類零件是指三面體及以上的長軸類零件。當前社會快速發展，對零件部件的機械性能要求越來越高，許多零件要求材料為鍛造件，文中所介紹的生產燃油共軌單元的多面體長軸原材料為34CrNiMo6 也需鍛打。目前，對于多面體長軸類零件的深孔加工，工藝編制在選材料時用鍛造大圓棒料，先在車床上車好外圓，然后用深孔鉆鏜床加工深孔，最后用龍門銑床加工均布的多個平面。這種加工方式雖然有利于中間深孔加工時的裝夾與校正，但加工要去除大量材料，既浪費原材料，生產效率又低，零件的制造成本高，已不太適合現代加工。而采用鍛造多面體毛坯，用龍門銑床加工好多個面到圖紙要求，然后進行鉆鏜中間深孔，這個加工工藝最大的難題是在多面體加工完成后，在加工中間深孔時，在深孔鉆探設備上不能直接裝夾，多面體長軸零件沒法得到有效地支撐，利用支撐裝置后就能解決多方體軸類零件在深孔鉆上的快速裝夾和校正的問題。這樣原材料選擇多面體鍛件既能節省材料采購成本，龍門機床加工多面時還能節省加工時間，提高生產效率。

1 使用原理

在深孔加工過程中，對加工工件偏斜度控制最好的是工件旋轉，刀具既作反向旋轉又作進給運動的雙旋轉，為保證多面體長軸深孔的質量，控制深孔的偏斜度，首先要考慮采用這種運動形式[1－3]。在深孔鉆鏜床用工件和刀具雙旋轉的運動方式鉆鏜孔時，必須保證多面體長軸類零件的中心軸線與機床的旋轉中心重合，本文通過多個支撐裝置緊固在多面體長軸上的方式，利用支撐裝置中心與多面體長軸類零件中心同心的原理[4]，并達到在裝夾時快速校正和得到有效支撐。多面體長軸深孔加工支撐裝置中的支撐座型腔中至少需有2個定位基準面，在支撐座上至少需一組緊固螺孔，通過內六角螺絲緊壓墊塊使支撐座的基準面與多面體長軸的平面貼合。

2 六面體案例分析

現以六面體長軸深孔的加工為案例。如圖1所示，六面體長軸深孔加工支撐裝置，能利用深孔鉆鏜機床的中心架快速支撐、定位及校正六面體長軸零件，本套支撐裝置由支撐座（1件/套）、墊塊（3 件/套）和3 內六角螺絲（6 件/套）構成，根據長方體零件的長度和加工時的需要可裝多套支撐裝置。

圖1 六面體長軸零件

2.1 支撐座

支撐座在支撐裝置中為關鍵零部件，如圖2 所示。支撐座的六變形內腔尺寸的中W1、W2、W3三邊相等，且W1尺寸比支撐座中心到基準面A的尺寸多20 mm；同理，支撐座的內腔尺寸中W2比支撐座中心到基準面B的尺寸多20 mm；支撐座的內腔尺寸中W3比支撐座中心到基準面C 的尺寸多20 mm，多20 mm 主要為放置墊塊和內六角螺絲調整緊固的距離。支撐座內腔基準面A、基準面B和基準面C到支撐座中心的距離等于六面體長軸零件對邊尺寸的1/2。在裝上整套支撐裝置后，六面體長軸的中心線與支撐座的中心線重合[5]。支撐座的外圓上有6 個帶M12 的螺紋通孔，每個M12 的螺紋上面有沉孔，要保證內螺紋有效長度大于30 mm，內六角螺絲上在螺孔內產生壓緊力傳遞給墊塊，兩沉孔間的距離要大于深孔鉆中心架上軸承寬度，以防止支撐座旋轉時內六角螺絲干涉。

圖2 支撐座結構尺寸

本支撐裝置中支撐座是整套裝置的關鍵件，其制造精度直接會影響裝在多面體長軸上后各套支撐裝置的中心與深孔鉆鏜機床的旋轉中心是否重合，在加工支撐座時要到達如下要求。

（1）支撐座采用45#或40Cr 材料，零件需調質到HRC32－36，增加支撐座的強度，提高耐用度。

（2）支撐座的外圓尺寸要控制在0.03 mm的公差之內，使多個支撐座之間具有互換性。

（3）嚴格控制支撐座外圓中心到基準面A、基準面B和基準面C的距離誤差在0.02 mm以內，保證支撐座中心到3個基準面的距離相等。

（4）在支撐座的端面上刻上3 個基準面的標記字母A、B和C，以便安裝時多個支撐座的同一基準面在統一方向。

2.2 墊塊

墊塊如圖3 所示，墊塊的厚度為10 mm，主要是防止支撐裝置與六面體零件夾緊時零件的表面被壓傷，起到將壓力均勻分部的作用。

圖3 墊塊

2.3 內六角螺絲

選用標準件M12 內六角螺絲，主要是壓緊固定的作用，壓緊力直接作用在墊片上，防止支撐座與六面體長軸零件在加工深孔時松脫。

3 支撐裝置安裝

支撐裝置的安裝如圖4 所示。根據六面體長軸零件的大小和長度確定要裝支撐裝置的套數，至少要安裝2套，并在要放置的位置做記號；把銑完六面的長軸放置平臺上，將支撐座按所需的套數穿入長軸，支撐座型腔的基準面A、基準面B、基準面C與六面體零件的平面貼合；安裝時調整每套支撐裝置的基準邊的方向要一致，然后在各基準的對面放入墊片，用M12內六角螺絲頂住墊塊，使支撐座與六面體長軸零件緊固一起，其他位置的固定方法按上述步驟即可，安裝完后保證了多個支撐裝置的中心與六面體長軸的中心重合。支撐裝置裝好后，在平臺上放置2個大V型鐵，將兩端支撐座的外圓放置V型口上，用裝有杠桿表高度尺檢查各個支撐裝置的中心與六面體長軸中心的同軸情況，然后用深孔鉆鏜床的六爪（或三爪）卡盤夾住一端，每支撐座的外圓由深孔鉆鏜床的中心架支撐，校正兩端支撐座外圓，從而保證了多個支撐裝置的中心與深孔鉆鏜床中心同軸，這樣六面體零件的中間深孔就可以加工了。

圖4 支撐裝置的安裝

通過六面體長軸的支撐裝置的描述，同理類推，可以知道，對于三面體長軸零件每套支撐裝置是由[6－10]支撐座（型腔內2個基準平面，1組緊固螺孔）、1塊墊塊和2個內六角螺絲組成；對于四面體長軸零件每套支撐裝置是由支撐座（型腔內2個基準平面，2組緊固螺孔）、2塊墊塊和4個內六角螺絲組成；對于五面體長軸零件每套支撐裝置是由支撐座（型腔內3個基準平面，2組緊固螺孔）、2塊墊塊和4個內六角螺絲組成。具體配套數如表1所示。

表1 多面體長軸每套支撐裝置配置

4 生產應用

在應用上，中船動力研究院有限公司的伺服油共軌管是四面體長軸類，材料為34CrNiMo6，共軌管有φ65 mm的通孔需深孔加工，按照以前的制造工藝生產方案，毛坯需定購直徑大于250 mm、長度大于3 840 mm的圓鍛件，車外圓直徑至240 mm，然后在深孔鉆探上鉆鏜φ65 mm的中間深孔，最后龍門銑床銑加工四面體。有了四面體長軸支撐裝置后，毛坯采用160 mm×190 mm×3 840 mm鍛打四面體，先用龍門銑床加工完四面尺寸，然后安裝4套支撐裝置完成φ65 mm深孔加工。通過改進，四面體鍛件毛坯材料比圓鍛件材料的重量減少了39.7%，材料采購費用也減少了39.7%，龍門銑床加工四面體的時間由原來的16 h縮短至現在的7 h。通過使用四面體長軸支撐裝置，伺服油共軌管的總成本下降了30%，大大地提高了共軌產品的市場競爭力。

5 結束語

本支撐裝置是由多套支撐裝置通過緊固在多面體長軸上的方式，利用支撐裝置中心與多面體長軸類零件中心同心的原理，并達到在裝夾時快速校正和得到有效地支撐，通過這種支撐裝置解決了在面臨多面體長軸類零件加工深孔時裝夾與校正的難題。在實際生產使用中，不但能減少材料費用，還能減少機加工時間，提高生產效率。不僅適用于多面體長軸類零件較大孔的深孔鉆鏜加工，也適用于多面體長軸類零件較小孔的的槍鉆深孔加工；不僅適用于多面體鍛件長軸類零件，也可適用于多面體型材長軸類的中間深孔加工，適用性很廣，為多面體長軸類的深孔加工提供裝夾校正創新方案。