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石橫特（tè）鋼（gāng）超長輥（gǔn）套的高效加工實踐

2020-5-28 來源：石（shí）橫特鋼集（jí）團有（yǒu）限公（gōng）司作者：吳德寶

摘要：加工長輥套內（nèi）孔時，一般（bān）采用鏜床懸伸鏜削法（fǎ）或車床長刀杆車削法，因（yīn）鏜刀杆或車刀杆伸出（chū）較長，剛性差，導致加工精度差、效率低。通過采用鏜床支撐法和車床鏜削法進行加工試（shì）驗對比，確定采用車床鏜削法加工長輥套內孔，操作簡單，精度高（gāo），加工效率提高2倍（bèi）以上。

關鍵詞：超長輥套；車床；鏜床

石橫特鋼在為客戶加工一種鑲嵌式（shì）超長輥套時，采用離心鑄件，鑄件在粗加工後（hòu）多次進（jìn）行熱處理工（gōng）藝（yì），保證了輥套材質及硬度均勻性要求。其工藝路線為：離心鑄造→粗加工→熱處（chù）理（lǐ）→精加工輥套內孔→輥軸（zhóu）熱裝→精加工輥軸及輥套。輥套通常采用鏜床鏜削內孔或在車床架中心架車（chē）削內孔的加（jiā）工方（fāng）式，加工效率低，一直影響著交貨工（gōng）期要求。通過原（yuán）因分析，製定了提高加工效率的有效措（cuò）施。

1 、超長輥套加工效率低的原因分析

1.1 刀具係統剛性差

在鏜床（chuáng）上鏜削（xuē）內孔或車床上車削內孔時，但（dàn）因鏜床主軸或車床刀杆伸出較長，刀杆為懸臂支撐，加工過程中刀杆受切削力作用產生彈性變形，加工內孔呈現錐孔，內孔兩端直徑尺（chǐ）寸偏差約 0.07 mm 左右，無法達到圖紙設計要求。因輥套內孔兩端直徑尺寸偏差大，無（wú）法實現互換（huàn）裝配，隻能先加（jiā）工輥套內孔（kǒng）再配做輥軸（zhóu），加工效率較低，配（pèi）做錐度輥軸時費時費力，一直（zhí）製約生產進度和加工精度的提高。

1.2 加工方法不當

由於鏜刀刀杆或車刀（dāo）刀杆直徑受被加工孔的限製，刀杆（gǎn）截麵尺寸相對較（jiào）小，刀杆伸出較長，剛性差，加工內孔（kǒng）時容易產生變形和振動。為了保證鏜孔質量，精（jīng）鏜時采用試切法，並選用比粗鏜內孔更小的切削深度和進給量，並多次走刀，以消除內孔的錐度（dù）偏差。因采用較低的切削用量，導致加工效率（lǜ）低（dī）下。

2 、提高加工效率的措施

2.1 鏜（táng）床支撐鏜削法

鏜床支撐鏜削法就是利用鏜（táng）床尾座支柱與主軸箱同時支撐鏜杆（gǎn）鏜削工件的方法。其操作步驟如下：根據（jù）鏜床空（kōng）間結構（gòu），製作（zuò）加長主軸刀杆（gǎn），刀（dāo）杆中間裝有（yǒu）鏜削小刀杆（gǎn）。加工時，主軸加長刀杆一端插入主軸內孔，穿過（guò）輥套內孔後，另一端支撐在尾座立柱套筒中（zhōng），通（tōng）過調整鏜削小刀杆徑（jìng）向伸長和工作台移動（dòng），完（wán）成內孔的鏜削。

因每次加工前都必須找正鏜杆前後（hòu）支撐的同軸度，裝夾找正（zhèng）複（fù）雜，用時較長。同時，鏜（táng）杆外（wài）圓與立柱套筒存（cún）在回轉間隙（xì），當切削力大於刀杆自重時，刀具無論處於（yú）任何切削位置，切削（xuē）力推動鏜杆（gǎn）緊靠在與切削位置相反的套筒內表麵，隨著鏜杆的轉動，鏜杆表麵以一固定部位沿導（dǎo）套的整個內圓表麵滑動。因此，導套的圓度誤差將引起被加工孔的圓（yuán）度（dù）誤（wù）差。精鏜時，切削力很小，通常小於刀杆自重，切削（xuē）力不能抬起鏜（táng）杆。隨著鏜杆的旋轉，鏜杆軸（zhóu）頸以不同部位沿導套內（nèi）孔的下方擺動，直接造成了被加工孔的圓度誤（wù）差。配合間隙越大，在切削力的作用下，鏜杆的擺動範圍越大，所引起的誤差也就越（yuè）大。

此外，在采用前後雙導向支撐時，調整鏜杆與導套配合間隙更加困難（nán），裝夾複雜，也不易采用。因此，采用鏜床支撐鏜削法雖然提高了鏜杆的剛性和加工效率（lǜ），但裝夾及找正時間較長，對操作人員的技術水平要求較高，控製鏜削精度比較（jiào）困難，影響（xiǎng）了（le）加工效率的（de）進一步提高。

2.2 車床鏜削法

通過（guò）對輥套結構分（fèn）析，借鑒車鏜床上鏜削內孔的工作（zuò）原理（lǐ），將普通車床改造成車鏜床（見圖1），實現了（le）輥套的鏜（táng）削加工。其工作原理為：輥套裝（zhuāng）夾（jiá）在車床中托板上，穿過工件（jiàn）內孔，在車床主軸與尾座頂尖間安裝車鏜主刀杆，主刀（dāo）杆軸（zhóu）上帶有徑向小車刀，通過刀杆主軸的轉動及中托板的縱向移動，實現自動鏜削內孔的工作。經過多次試驗及對比，采用車床鏜（táng）孔法加工輥套效率更（gèng）高，操作方便，質（zhì）量穩定。

圖1 車床（chuáng）鏜削示意圖（tú）

3 、輥套加工操作實踐

普通車床改造成車鏜床步（bù）驟：1）根據輥套內孔直（zhí）徑大小不同，製作專用車鏜刀杆主軸，刀杆上加（jiā）工出徑向小刀杆安裝（zhuāng）刀孔；2）拆去普通（tōng）車床小托板，在其中托板上安裝 V 型（xíng）工件夾持工裝；3）將車床中托板 V 型工裝中心調整到與車（chē）床主軸同心位置，並用定位塊將（jiāng）中托板固定。為保證加工過（guò）程中中托板（bǎn）縱向走刀，預防誤（wù）操作，拆去中托板手柄，將中（zhōng）拖板橫向進給（gěi）手柄鎖住。

其操作方法為：1）根據輥套外（wài）徑及內孔直徑大小，調（diào）整V形工裝，確保內（nèi）孔中心線與機床主軸（zhóu）中心線大致重合，然後鎖緊（jǐn）輥套外圓；2）采用一夾一頂的方法裝夾專用車鏜刀杆主軸，並（bìng）根據工（gōng）件材（cái）質及加工餘量選用合適車刀；3）加工內孔時，通（tōng）過調整車刀徑向伸出長度，控製吃刀深度；按下縱向進給手柄，便可（kě）實現自動加工輥套內孔。

由（yóu）此可知，以上（shàng）改造是在不破壞車床本體的情況下，將傳統車床刀杆的懸臂支撐改為一夾一頂的剛性支撐；車削內孔改為（wéi）鏜削（xuē）內孔，提高了刀杆剛性和加工效率。

通過以（yǐ）上改造，輥套加工時間由 6 h 減少到 2 h以（yǐ）內，加工（gōng）效率（lǜ）提高兩倍以上；內（nèi）孔加工精度偏（piān）差≤0.03 mm，表麵粗糙度由 Ra 6.3 μm 提高到 Ra 3.2μm，完（wán）全實（shí）現了（le）輥套內孔的（de）互換性加（jiā）工。加工操作時，將普通小車（chē）刀改為（wéi）可調（diào）式（shì）機夾刀杆刀片，能明（míng）顯節約磨刀時間及調整內孔尺寸時間；同（tóng）時，更換不同的中拖板上夾持工裝，可滿足（zú）多種長通孔（kǒng）件的批量加工。

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