推土機臺車螺紋質量改善

侯彥軍，賀玉嶺，陳天野

山推工程機械股份有限公司 山東濟寧 272073

1 序言

推土機是我公司的主導產品，臺車是推土機的主要大型結構件之一，是推土機上主要的聯接類零件，是整個推土機行走的核心部件，承擔著將最終傳動裝置的動力傳遞到行走裝置的作用；此外，臺車還與主機架連接，與平衡梁共同調節主機行走時的擺動。臺車與行走機構的執行部件履帶是通過支重輪放置聯接的，這里的支重輪通過螺栓把合在臺車底面上，一旦臺車上的螺紋出現質量問題，就會造成螺栓的松動脫落，甚至會造成行走機構整體損毀。螺紋加工現場如圖1所示。

圖1 螺紋加工

臺車整體是焊合件，而底面加工螺紋的部位是由方鋼焊接而成的，使用硬度儀檢測方鋼表面硬度，如圖2所示。臺車整體較均勻，鉆孔位置基本沒有太大的硬度變化點，整體屬于易切削件。

圖2 檢測方鋼表面硬度

2 問題描述及原因分析

臺車底面螺紋質量通過螺紋塞規檢驗，對于單件臺車而言，允許少量螺紋孔出現塞規檢測不通，但不允許出現螺紋檢測不止的情況。經過對現場多件臺車螺紋質量調研，發現此處螺紋的實際加工情況是部分出現螺紋不通或不止，因此決定將所有能夠想到的影響螺紋質量的因素一一檢驗，找出真正影響螺紋質量的因素，并制定相應對策，這里日常加工的臺車機型為SD16、SD22和SD32，其中底面螺紋規格分別對應M18、M22和M24。

以下是操作人員在所有加工參數都一致的情況下，共抽取10臺SD32臺車、5臺SD22臺車和8臺SD16臺車檢驗螺紋對比，發現操作人員馮使用的1#設備合格率最高，不同操作人員加工產品合格率見表1。

表1 不同操作人員加工產品合格率 （單位：%）

將操作人員調換不同的鉆床進行加工試驗，測試的螺紋合格率變化不大。這說明3位操作人員的加工技能水平接近，非主要影響螺紋質量的因素。

操作人員馮使用的1#設備加工螺紋合格率最高，因此將1#設備的加工參數等作為試驗基準。在此基礎上也列出試驗變量，見表2。

表2 試驗變量

同時2#、3#設備也按照1#設備調節各項參數和工具，做到完全一致，分析各種影響因素。

2.1 機床剛性

螺紋加工部分使用的是中捷Z3080鉆床，這里通過對比鉆床變換不同轉速時，主軸及對應鉆套、絲錐套的抖動情況判斷剛性的好壞。將試驗用鉆床分別編號1#、2#、3#，試驗結果見表3。

表3 鉆床剛性試驗結果

2.2 鉆床轉速

當其他因素不變，將變量定為轉速時加工M18的合格率如圖3所示。

圖3 變量為轉速時不同設備加工M18螺紋的合格率

從圖3得出結論：1#、2#設備轉速為250r/min時合格率較高，3#設備轉速為315r/min時合格率較高，但出現部分螺紋止規不止現象，因此將M18攻螺紋轉速定為250r/min。

使用1#、2#、3#設備加工M22螺紋數據如圖4所示，可以看出3#設備加工M22螺紋合格率最低，因此加工M22螺紋時盡量不要使用此設備，而1#、2#設備轉速為250r/min時，合格率最高，因此選用250 r/min進行加工。

圖4 不同轉速不同設備加工M22螺紋合格率

使用1#、2#、3#設備加工M24螺紋數據如圖5所示，可以看出3臺設備轉速為200r/min時，產品合格率相對都較低，轉速為250r/min時，雖然產品合格率不低，但是均出現止規不止現象。綜合考慮刀具使用壽命，低轉速時刀具磨損較慢，因此選用160r/min進行加工。

圖5 加工M24螺紋數據情況

2.3 螺紋底孔

按照上面試驗結果將攻螺紋轉速固定后，試驗螺紋底孔對螺紋質量的影響。

加工M18螺紋底孔合格率如圖6所示，通過數據對比可以發現底孔為φ15.6mm時，M18螺紋合格率最高。

圖6 加工M18螺紋底孔合格率

加工M22螺紋底孔合格率如圖7所示，通過數據對比可以發現底孔為據對比發現底孔為φ19.5～19.6m m時，M22底孔合格率最高。圖7中當底孔達到19.7mm時出現止規不止現象，因此該規格不適用。

圖7 加工M22螺紋底孔合格率

加工M24螺紋底孔合格率如圖8所示，通過數據對比發現底孔為φ21.2～21.3mm偏向21.2mm時，M24底孔合格率最高。

圖8 加工M24螺紋底孔合格率

2.4 臺車斜支撐方向

螺紋加工時臺車的擺放方式有兩種，一種是斜支撐遠離鉆床，如圖9所示，另一種是斜支撐靠近鉆床，如圖10所示。

圖9 臺車擺放方式1

圖10 臺車擺放方式2

無論采用哪種方式，試驗的結果都是靠近臺車最后方與最前方2～4個孔易發生不通，靠外側最中間3個孔易發生不通。這說明該項不是影響螺紋質量的重要因素，但是為了方便操作人員加工，統一規定加工時斜支撐靠近鉆床，在工件內側的擺放方式（見圖10）。

2.5 加工方式

對于大部分螺紋孔都是采用普通的絲錐從上方攻螺紋，然后反轉從上方退出的方式。但對于臺車最后方與最前方的2～4個孔，這些孔為通孔，可以采用將絲錐從上方攻入，攻通后直接將絲錐從下方取出的方式。這種方式減少了絲錐反轉退出時對螺紋牙型的損壞，螺紋質量更好，但因為只對通孔有效，因此決定只對最邊緣的通孔采用這種方法[1]。

2.6 切削液問題

（1）切削液介質 先后試驗了透明類水基切削液、乳化液和植物油3種切削液。

（2）切削液潤滑類型 潤滑類型一般有兩種，一種是切削液加水稀釋后，采用澆注法連續式潤滑，另一種是使用切削原液，然后將絲錐蘸取原液后攻螺紋，完成單次攻螺紋后，重新蘸取完成下一次加工。這里對透明類水基切削液、乳化液使用上述兩種方式進行對比，透明類水基切削液采用連續式潤滑效果良好，采用蘸取式潤滑螺紋質量極差。乳化液兩種方式加工螺紋質量差別不明顯，但蘸取式直接使用原液對切削液損耗極大。使用植物油只試驗了蘸取法，對比來說加工的螺紋質量是最好的，但極易發生絲錐斷錐。因此這里植物油不適用[2]。

（3）切削液防銹效果 對比透明類水基切削液、乳化液，工件與透明類水基切削液接觸表面，生銹速度很快，即使加入防銹劑效果也不明顯。因此相對來說加了防銹劑的乳化液效果更好。

（4）切削液濃度 使用折光儀檢測切削液濃度，根據公式C＝KN（C是切削液濃度，K是折光儀讀數，N是折光系數與液體配比，與折光率有關，對于同種介質不變），同種切削液折光儀讀數與溶質濃度成正比，因此對比折光儀讀數分別在2、4、6的切削液潤滑情況，如圖11所示。使用讀數在2的切削液時螺紋部分不通，而使用讀數在4、6的切削液加工的螺紋質量區別不明顯。綜合考慮成本等因素，使用折光儀讀數為4的切削液最合適[3]。

圖11 檢驗切削液濃度

（5）切削液清潔度 記錄切削液使用的時間、切削液不同時段的切削效果，當車間溫度為26℃，切削液連續使用時，加工M18（φ15.5mm）切削液的使用效果見表4。

表4 切削液使用效果

從表4可以看出該切削液在16h內綜合切削效果最好。

2.7 工具問題

（1）絲錐質量 現場分別對直槽、螺旋槽絲錐進行試驗，不同廠家產品試驗結果見表5。

表5 不同廠家產品試驗結果

從表5可以看出，排除止規不止項，再對比成本。最后選用絲錐為C廠家直槽M18、A廠家螺旋槽M22、A廠家直槽M24。

（2）絲錐壽命 對上面選出的絲錐進行壽命試驗，結果為M18能加工524個孔左右，M22能加工450個孔左右，M24能加工400個孔左右。

（3）檢測時間 對于使用上述絲錐加工后的螺紋，使用螺紋塞規在不同時段檢測后，發現直柄絲錐剛加工時通，但加工完放置一段時間后，孔內易生銹或粘灰塵導致不通，螺旋絲錐剛加工時部分止規不止，但加工放置1天后止規止。對于這種檢測“合格”的螺紋孔，實際上在使用中的強度是不合格的。因此螺紋的檢測結果以4h內的檢測結果為準。

（4）檢測工具 對于檢測用的塞規，因為現場操作人員螺紋塞規使用頻率較高，如果使用時沒有對正螺紋或用力不當，造成塞規磨損，就會導致操作人員最終螺紋檢驗結果與檢查員的不一致。這時檢測結果以檢查員塞規的為準，如果操作人員塞規檢驗結果相差大，則立即對量具報檢。

3 改善結果

通過前面一系列的調整和改善，螺紋加工質量得到了很大改善，具體改善數據見表6。

表6 改善數據

4 結束語

工序改進后，推土機臺車的螺紋質量基本穩定合格，M18、M22、M24后續不存在螺紋不止的現象。