數控車床超長鏜杆（gǎn）的加工工藝分析
2021-3-8 來源： 天水星火機床有限責任公司 作（zuò）者：王兵琴
摘要：針對數控車（chē）床用於（yú）深孔加工的超長鏜杆，結合其結（jié）構及技術要求（qiú），分析了（le）其加工過程（chéng）及加工難點，對鏜（táng）杆進行預變形加工，可保證其（qí）精度，以滿足深孔零件加工的精度要求。
關鍵詞：鏜杆；預變（biàn）形；加工精度
0 引言
在數控車（chē）床上安裝鏜孔裝置，可以對深孔類零件直接（jiē）進行加工，減少裝夾次數，降低裝夾誤差，提高工件加工精度和工作效率。因此，保證鏜（táng）杆（gǎn）自身的加工精度就（jiù）顯得尤（yóu）為重要，其精度直（zhí）接影響著加工零件的精度。在鏜杆生產加工（gōng）過程中，通過對鏜杆進（jìn）行預變形加工，提高（gāo）其精（jīng）度，可以保證加工零件（jiàn）的精度，滿足產品性（xìng）能要求。
某鏜杆的材質（zhì）為ZG270-500，由（yóu）4段組成，每段4.2 m，總長（zhǎng）16.8 m，其截麵（miàn）呈長方形結構，鏜杆結（jié）構如圖1所（suǒ）示，鏜杆截麵（miàn）如圖2所示。鏜杆的每段連接（jiē）處由圓（yuán）柱銷（xiāo）連接，與孔采取過盈配合方式。鏜杆每段之間采用焊接連接，焊（hàn）接坡口為10°。
鏜杆技術要求：A、B基準麵要求（qiú）直線（xiàn）度為（wéi）0.02 mm/100 mm，全長直線度要求為0.1 mm，A、B基（jī）準麵要求垂直度為0.02 mm，相對麵（miàn）平（píng）行度為（wéi）0.025 mm。鏜杆各（gè）配合圓柱孔要求圓柱度為0.02 mm，端麵對A、B基準麵垂直（zhí）度（dù）為0.05 mm。
圖1 鏜杆結（jié）構圖（tú）
圖2 鏜杆截（jié）麵圖
2、 鏜杆變形量分析
鏜杆長16.8 m，采用兩端支撐方式，前端（duān）設置有頂尖1，與主軸錐套配合頂緊，後端（duān）通過鏜杆箱體3支撐，有效（xiào）長度為13.8 m，鏜杆支（zhī）撐圖如圖（tú）3所示。
圖3 鏜杆支撐圖
鏜杆在自然支撐狀態下因重力會產生撓度（dù），具體計算如下：
鏜杆（gǎn）的撓度易引起鏜孔時零件內孔變形，因此，控製鏜杆撓度尤為重要，可通過改進工藝方法（fǎ），提高鏜（táng）杆的精度和剛性，以減小鏜杆撓度變形，保證鏜杆加工（gōng）工件的精度。
3、 鏜杆加工工藝分（fèn）析
通過上述分（fèn）析（xī）可知，鏜杆加工困難，加工過（guò）程中容易產生變形，加（jiā）工精度難以保（bǎo）證。因此（cǐ），對於超長鏜杆，需要改進（jìn）工藝方法（fǎ），減小加工過程中應力（lì）引起（qǐ）的變形，通過預變形加工以保證零（líng）件的精（jīng）度要求。鏜（táng）杆具體加工工藝過程如下：
（1）分別粗銑各段4個平麵，留量（liàng）10 mm。（2）粗銑各端頭，粗鏜內孔，留量10 mm。銑焊接坡口至（zhì）圖紙尺寸。（3）時效處理。（4）以相同麵為基準，依（yī）次將各段（duàn）鏜杆安裝在（zài）工作台上，以（yǐ）A、B麵互為基準，銑各段基準麵，留精銑餘量。加工完成後（hòu）卸下工件（jiàn），並按順序對各段進行編號。（5）以已加工基準麵為基準，精銑1和2號、3和4號對接端麵使其達（dá）到技術要求，精鏜1和
2號、3和4號對接（jiē）內孔使其達到技術要求。（6）按編號對各段進行對接，采用（yòng）冷凍法對連接圓柱銷進行冷凍，保證間隙在0.1mm以內進（jìn）行安裝。安裝圓柱銷時，分別對接（jiē）1號和2號鏜（táng）杆、3號和4號鏜杆，如圖4所（suǒ）示。（7）在工作平台（tái）上進行焊接，分別焊接1段和2段、3段和4段，要求焊縫平整、均勻，焊接（jiē）可靠。（8）銑1段和2段（duàn）、3段和（hé）4段基準麵，留精銑（xǐ）餘量。精銑兩段對接端麵使其達到技（jì）術要求，精鏜對接（jiē）內孔使（shǐ）其（qí）達（dá）技術要求。（9）對接1～2段和3～4段，使兩段鏜杆連接成整體，如圖5所示。（10）二（èr）次時效處理。（11）精銑鏜（táng）杆各麵（miàn）至圖紙尺寸，並符（fú）合技術要求。（12）精（jīng）鏜（táng）鏜杆前端（duān）內（nèi）孔至圖紙尺寸，並符合技（jì）術要求。
圖4 鏜杆對接圖
圖5 鏜杆整體圖
4 、鏜杆現場加工難點處理
在鏜杆加工過程中，難點（diǎn）一為圓柱銷的安裝，圓柱銷與（yǔ）孔配合為過盈配合H7/p6，過盈量為-0.004-0.079，因此，在（zài）安裝過程中必須采用冷凍技術，將圓柱銷預（yù）先冷凍，保證間隙在0.1 mm以內時再進行（háng）安裝。本文（wén）第一次采（cǎi）用工業用冰箱進行冷凍處理，放置48 h後（hòu），直徑縮小量為0.05 mm，經（jīng）測量達不到裝配間隙要求，後改為用（yòng）液氮進行冷卻，冷卻時間為35 min，直徑縮小量（liàng）為0.25 mm，達到（dào）了（le）裝配要求，裝配非常輕鬆。難點二為時效處理（lǐ），通過時效消除加（jiā）工殘餘內（nèi）應力，減小鏜杆變形量。本文（wén）第一次時效處理完成後（hòu）進行半精加工，半精加工留有5 mm量時，發現還有內（nèi）應力變形，因此增加二次（cì）時效處理（lǐ），以（yǐ）消除殘餘內應力，時效處（chù）理回火必（bì）須保證溫度達550 ℃。難點三是各段鏜杆之間的對接必須按照加工（gōng）標記序號（hào）進行找正，找（zhǎo）正後在坡口處焊接，要求無焊接缺（quē）陷。
5 、結語
超長鏜杆（gǎn）易產生撓度變形，通過預變形加工可以減小鏜杆的變形量（liàng），保證鏜杆的（de）加工精度，為數控車床加工深孔（kǒng）類零件精度提供了（le）保障，實現了一機多能，提高了數控車床的加（jiā）工效率和加工精度，降低了數控（kòng）車床的加工成本。
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