何海峰 李 林 路世強 武利坡

(德州德隆(集團)機床有限責(zé)任公司，山東 德州253003)

目前，傳統(tǒng)油缸缸筒(見圖1)加工工藝流程是:冷拔管下料——平頭倒角及車架子口——內(nèi)孔鏜孔滾壓——車右端內(nèi)止口、溝槽、螺紋——調(diào)頭車左端溝槽、車焊接坡口——車外圓及外圓溝槽——鉆進(jìn)油孔及排氣孔——磨外圓——外圓拋光——外圓電鍍等工序。其中車削工序包括車內(nèi)止口、溝槽、螺紋、外圓形位公差都是以內(nèi)孔為基準(zhǔn)，并且與內(nèi)孔同軸度都要求在0.030 mm 以內(nèi)，在通用的全功能數(shù)控車床上需要調(diào)頭加工、二次裝夾、人工找正，才勉強加工出合格的產(chǎn)品，產(chǎn)品的質(zhì)量保證能力指數(shù)低，精度與效率都不能得到很好的保證。為此，研制出了油缸缸筒加工雙主軸雙刀架車削中心，通過該機床可以實現(xiàn)一次裝夾油缸缸筒(工件)，完成兩端內(nèi)孔及外圓溝槽、螺紋、止口、進(jìn)油口和排氣口的加工，完全滿足圖紙要求，具有高效、高精度的特點。

1 機床的總體結(jié)構(gòu)布局

油缸缸筒加工雙主軸雙刀架車削中心CH6156 -2×2/3000 是為加工油缸缸筒而設(shè)計的專用車削中心，配置日本FANUC 31i 系統(tǒng)，8 軸四聯(lián)動。該機床由床身、主副主軸、雙刀架、液壓自定心中心架、電氣控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、全封閉防護部分組成。床身采用后斜15°整體床身，樹脂砂造型，包砂鑄造工藝，床頭箱配置了液壓2 檔變速，檔內(nèi)無級調(diào)速，并且主軸采用高剛性設(shè)計，既能保證低速大扭矩，又能實現(xiàn)高速精加工。副主軸與主軸對置同軸布置、液壓自定心中心架開口豎直向上布置，其軸線與主軸、副主軸軸線同軸布置，工件托架安裝在中心架座體上，中心架體與副主軸Z 向移動分別采用伺服電動機驅(qū)動螺母旋轉(zhuǎn)，共用1 根絲杠固定結(jié)構(gòu)。

2 機床的主要機械結(jié)構(gòu)及特點

2.1 床身

床身是機床的重要基礎(chǔ)部件之一，是機床其他功能部件的載體。該機床采用床身底座一體式箱型結(jié)構(gòu)，樹脂砂包砂鑄造后經(jīng)人工時效處理，精加工前進(jìn)行二次燜火。導(dǎo)軌采用矩形導(dǎo)軌，中頻淬火，精密磨削，淬火深度≥2 mm，硬度大于52HRC。床身導(dǎo)軌平面與基面成后傾15°角。床身導(dǎo)軌基面、床頭箱導(dǎo)軌面、副主軸導(dǎo)軌面及Z 軸絲杠軸承座安裝面構(gòu)成床身重要加工表面。在該件的設(shè)計過程中兼顧機床整體造型、通風(fēng)散熱、冷卻水泄漏的收集、排屑器安裝、機床吊運等方面的要求。

2.2 主、副主軸箱

主軸箱是機床重要基礎(chǔ)部件，主軸軸承采用日本NSK 高精度雙列圓柱滾子軸承和雙列角接觸球軸承，從而使機床主軸具有回轉(zhuǎn)精度高，剛性強的特點，采用日本FANUC 高性能主軸伺服電動機，經(jīng)ZF 減速箱變速，既能實現(xiàn)低速大扭矩切削，又能完成高速精車加工。副主軸軸承結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動結(jié)構(gòu)與主主軸相同，Z向移動結(jié)構(gòu)為伺服電動機驅(qū)動滾珠絲杠螺母旋轉(zhuǎn)。副主軸體移動到設(shè)定位置后先定位后鎖緊，能消除與主主軸的不同軸。主、副主軸都采用磁柵尺進(jìn)行位置反饋控制，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)同步。

2.3 雙刀架

該機床采用雙刀架設(shè)計結(jié)構(gòu)，左刀架為液壓刀架，具有背向加工能力130 mm，能實現(xiàn)缸筒左端焊接坡口及內(nèi)孔的加工，右刀架為伺服動力刀架，能實現(xiàn)缸筒左端導(dǎo)向及缸筒的外圓加工。

2.4 液壓自定心中心架

液壓中心架采用側(cè)臂豎直向上布置方式，下臂主要承受切削力和工件的重力，兩側(cè)臂與下臂共同夾緊工件，能實現(xiàn)兩側(cè)臂滾輪所受的夾緊力盡量相同，因此中心架滾輪的壽命相近。此外，中心架體定位鎖緊同樣采用先定位后鎖緊方式，保證了主軸、副主軸、液壓自定心中心架3 點同軸。

3 加工過程

首先，油缸缸筒內(nèi)孔已經(jīng)加工完畢，該機床主副主軸卡盤以內(nèi)孔定位雙撐缸筒，左、右刀架修車缸筒兩端外圓中心架架口位置，液壓自定心中心架夾持右架口，副主軸后退，右刀架車缸筒右端的內(nèi)止口、溝槽，車削完畢后，副主軸前進(jìn)，副主軸卡盤撐住缸筒內(nèi)孔，中心架松開，中心架移動到缸筒左端架口處夾緊缸筒，主軸卡盤松開，副主軸與中心架夾持缸筒同步右移300 mm，中心架體與副主軸體定位鎖緊，左刀架加工左端端面、內(nèi)孔溝槽及焊接坡口，右刀架同時加工外圓及外圓溝槽、鉆進(jìn)油孔、排氣孔等工步。至此，缸筒的車削工序一次裝夾，全部完成。

4 結(jié)語

隨著工程機械、礦山機械、液壓行業(yè)的迅猛發(fā)展，對精密、大型、長規(guī)格的缸筒需求不斷地增加，越來越需要高精、高效的復(fù)合機床來保證產(chǎn)品的質(zhì)量。自推出該款機床后，典型工件車削工序加工節(jié)拍由原來的55 min 縮短到現(xiàn)在的12 min，并且精度得到了保障，解放了勞動力，提高了生產(chǎn)率，為整個行業(yè)的快速發(fā)展起到了重要的推動力量。

［1］機床設(shè)計手冊編寫組. 機床設(shè)計手冊［M］. 北京:機械工業(yè)出版社，1986.

［2］機械設(shè)計手冊編寫組. 機床設(shè)計手冊［M］. 北京:機械工業(yè)出版社，2004.