吳德寶

石橫特鋼在為客戶(hù)加工一種鑲嵌式超長(zhǎng)輥套時(shí)，采用離心鑄件，鑄件在粗加工后多次進(jìn)行熱處理工藝，保證了輥套材質(zhì)及硬度均勻性要求。其工藝路線(xiàn)為：離心鑄造→粗加工→熱處理→精加工輥套內(nèi)孔→輥軸熱裝→精加工輥軸及輥套。輥套通常采用鏜床鏜削內(nèi)孔或在車(chē)床架中心架車(chē)削內(nèi)孔的加工方式，加工效率低，一直影響著交貨工期要求。通過(guò)原因分析，制定了提高加工效率的有效措施。

1 超長(zhǎng)輥套加工效率低的原因分析

1.1 刀具系統(tǒng)剛性差

在鏜床上鏜削內(nèi)孔或車(chē)床上車(chē)削內(nèi)孔時(shí)，但因鏜床主軸或車(chē)床刀桿伸出較長(zhǎng)，刀桿為懸臂支撐，加工過(guò)程中刀桿受切削力作用產(chǎn)生彈性變形，加工內(nèi)孔呈現(xiàn)錐孔，內(nèi)孔兩端直徑尺寸偏差約0.07 mm左右，無(wú)法達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。因輥套內(nèi)孔兩端直徑尺寸偏差大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)互換裝配，只能先加工輥套內(nèi)孔再配做輥軸，加工效率較低，配做錐度輥軸時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，一直制約生產(chǎn)進(jìn)度和加工精度的提高。

1.2 加工方法不當(dāng)

由于鏜刀刀桿或車(chē)刀刀桿直徑受被加工孔的限制，刀桿截面尺寸相對(duì)較小，刀桿伸出較長(zhǎng)，剛性差，加工內(nèi)孔時(shí)容易產(chǎn)生變形和振動(dòng)。為了保證鏜孔質(zhì)量，精鏜時(shí)采用試切法，并選用比粗鏜內(nèi)孔更小的切削深度和進(jìn)給量，并多次走刀，以消除內(nèi)孔的錐度偏差。因采用較低的切削用量，導(dǎo)致加工效率低下。

2 提高加工效率的措施

2.1 鏜床支撐鏜削法

鏜床支撐鏜削法就是利用鏜床尾座支柱與主軸箱同時(shí)支撐鏜桿鏜削工件的方法。其操作步驟如下：根據(jù)鏜床空間結(jié)構(gòu)，制作加長(zhǎng)主軸刀桿，刀桿中間裝有鏜削小刀桿。加工時(shí)，主軸加長(zhǎng)刀桿一端插入主軸內(nèi)孔，穿過(guò)輥套內(nèi)孔后，另一端支撐在尾座立柱套筒中，通過(guò)調(diào)整鏜削小刀桿徑向伸長(zhǎng)和工作臺(tái)移動(dòng)，完成內(nèi)孔的鏜削。

因每次加工前都必須找正鏜桿前后支撐的同軸度，裝夾找正復(fù)雜，用時(shí)較長(zhǎng)。同時(shí)，鏜桿外圓與立柱套筒存在回轉(zhuǎn)間隙，當(dāng)切削力大于刀桿自重時(shí)，刀具無(wú)論處于任何切削位置，切削力推動(dòng)鏜桿緊靠在與切削位置相反的套筒內(nèi)表面，隨著鏜桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，鏜桿表面以一固定部位沿導(dǎo)套的整個(gè)內(nèi)圓表面滑動(dòng)。因此，導(dǎo)套的圓度誤差將引起被加工孔的圓度誤差。精鏜時(shí)，切削力很小，通常小于刀桿自重，切削力不能抬起鏜桿。隨著鏜桿的旋轉(zhuǎn)，鏜桿軸頸以不同部位沿導(dǎo)套內(nèi)孔的下方擺動(dòng)，直接造成了被加工孔的圓度誤差。配合間隙越大，在切削力的作用下，鏜桿的擺動(dòng)范圍越大，所引起的誤差也就越大。

此外，在采用前后雙導(dǎo)向支撐時(shí)，調(diào)整鏜桿與導(dǎo)套配合間隙更加困難，裝夾復(fù)雜，也不易采用。因此，采用鏜床支撐鏜削法雖然提高了鏜桿的剛性和加工效率，但裝夾及找正時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求較高，控制鏜削精度比較困難，影響了加工效率的進(jìn)一步提高。

2.2 車(chē)床鏜削法

通過(guò)對(duì)輥套結(jié)構(gòu)分析，借鑒車(chē)鏜床上鏜削內(nèi)孔的工作原理，將普通車(chē)床改造成車(chē)鏜床（見(jiàn)圖1），實(shí)現(xiàn)了輥套的鏜削加工。其工作原理為：輥套裝夾在車(chē)床中托板上，穿過(guò)工件內(nèi)孔，在車(chē)床主軸與尾座頂尖間安裝車(chē)鏜主刀桿，主刀桿軸上帶有徑向小車(chē)刀，通過(guò)刀桿主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)及中托板的縱向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鏜削內(nèi)孔的工作。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)及對(duì)比，采用車(chē)床鏜孔法加工輥套效率更高，操作方便，質(zhì)量穩(wěn)定。

圖1 車(chē)床鏜削示意圖

3 輥套加工操作實(shí)踐

普通車(chē)床改造成車(chē)鏜床步驟：1）根據(jù)輥套內(nèi)孔直徑大小不同，制作專(zhuān)用車(chē)鏜刀桿主軸，刀桿上加工出徑向小刀桿安裝刀孔；2）拆去普通車(chē)床小托板，在其中托板上安裝V型工件夾持工裝；3）將車(chē)床中托板V型工裝中心調(diào)整到與車(chē)床主軸同心位置，并用定位塊將中托板固定。為保證加工過(guò)程中中托板縱向走刀，預(yù)防誤操作，拆去中托板手柄，將中拖板橫向進(jìn)給手柄鎖住。

其操作方法為：1）根據(jù)輥套外徑及內(nèi)孔直徑大小，調(diào)整V形工裝，確保內(nèi)孔中心線(xiàn)與機(jī)床主軸中心線(xiàn)大致重合，然后鎖緊輥套外圓；2）采用一夾一頂?shù)姆椒ㄑb夾專(zhuān)用車(chē)鏜刀桿主軸，并根據(jù)工件材質(zhì)及加工余量選用合適車(chē)刀；3）加工內(nèi)孔時(shí)，通過(guò)調(diào)整車(chē)刀徑向伸出長(zhǎng)度，控制吃刀深度；按下縱向進(jìn)給手柄，便可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工輥套內(nèi)孔。

由此可知，以上改造是在不破壞車(chē)床本體的情況下，將傳統(tǒng)車(chē)床刀桿的懸臂支撐改為一夾一頂?shù)膭傂灾?；?chē)削內(nèi)孔改為鏜削內(nèi)孔，提高了刀桿剛性和加工效率。

通過(guò)以上改造，輥套加工時(shí)間由6 h減少到2 h以?xún)?nèi)，加工效率提高兩倍以上；內(nèi)孔加工精度偏差≤0.03 mm，表面粗糙度由R a 6.3μm提高到R a 3.2 μm，完全實(shí)現(xiàn)了輥套內(nèi)孔的互換性加工。

加工操作時(shí)，將普通小車(chē)刀改為可調(diào)式機(jī)夾刀桿刀片，能明顯節(jié)約磨刀時(shí)間及調(diào)整內(nèi)孔尺寸時(shí)間；同時(shí)，更換不同的中拖板上夾持工裝，可滿(mǎn)足多種長(zhǎng)通孔件的批量加工。