數控車床超長鏜杆的（de）加工工藝分析
2021-3-8 來源： 天水星火（huǒ）機（jī）床有（yǒu）限責任公司 作者：王（wáng）兵琴
摘要：針對數控車床用於深孔加工的（de）超長鏜杆，結合（hé）其（qí）結（jié）構及技術要求，分析了其加工過程及加工難點，對鏜杆進行預變形加工，可保證其精度，以滿足深孔零件加（jiā）工的精度要求。
關鍵詞：鏜杆；預變形；加工精度
0 引言（yán）
在數控車床上安裝鏜孔裝置，可以（yǐ）對深孔類零件直接（jiē）進行加工，減少裝（zhuāng）夾次數，降低裝（zhuāng）夾誤差，提高工件加（jiā）工精度和工作效率。因此，保證鏜杆自身的加工精度就顯得尤為重要（yào），其精度（dù）直接影響著加工零件的精度。在鏜杆生產加工（gōng）過程（chéng）中，通過對鏜杆進行預變形（xíng）加（jiā）工，提高其精度，可以保證（zhèng）加工零件的精度（dù），滿足產品（pǐn）性能（néng）要求。
某鏜（táng）杆的材質為ZG270-500，由4段組成，每段4.2 m，總長16.8 m，其截麵呈長方形結構，鏜杆結構如圖1所示，鏜（táng）杆截麵如圖2所示。鏜杆的每段連接處由圓柱銷連接，與孔采取過盈配合方式。鏜杆每段之間（jiān）采用焊接（jiē）連接，焊接坡口為（wéi）10°。
鏜杆技術（shù）要求：A、B基（jī）準麵要求直線度為（wéi）0.02 mm/100 mm，全長直線度要求（qiú）為0.1 mm，A、B基準麵（miàn）要求垂直度為0.02 mm，相（xiàng）對（duì）麵平行度為0.025 mm。鏜杆各配合圓柱孔要求圓柱度為0.02 mm，端麵對A、B基準麵垂直度為0.05 mm。
圖1 鏜杆結構圖
圖（tú）2 鏜杆截麵圖
2、 鏜杆變（biàn）形量分析（xī）
鏜杆長16.8 m，采用兩端支撐方式，前（qián）端設置有頂尖（jiān）1，與（yǔ）主軸錐套配合頂緊，後（hòu）端通過鏜杆箱體3支撐，有效長（zhǎng）度為13.8 m，鏜杆支撐圖如（rú）圖3所示。
圖3 鏜（táng）杆支撐圖
鏜杆在自然支撐狀態下因重力會產生撓度，具體計算如下：
鏜杆的撓度易引起鏜孔時零件內孔變形，因（yīn）此，控製鏜杆撓度尤為重要，可通過改進工藝方法，提高鏜杆的精度和剛性（xìng），以減小鏜杆撓度變形，保證鏜杆加工工件（jiàn）的精度。
3、 鏜杆加工工藝分析（xī）
通（tōng）過上（shàng）述分（fèn）析可知，鏜杆加工困難，加工過程中容易（yì）產生變（biàn）形，加工精度難以保證。因此，對於超（chāo）長鏜杆，需要改進工藝方法，減小加工過程中應力引起（qǐ）的變形，通過預變形加工以保證零件的精度要求。鏜杆具體加工工藝過程如（rú）下：
（1）分別粗銑各段4個平麵，留量10 mm。（2）粗銑各端（duān）頭，粗鏜內孔，留量10 mm。銑焊接坡口（kǒu）至（zhì）圖紙尺寸。（3）時效處理。（4）以相同麵為基（jī）準，依次將各段鏜杆安（ān）裝在工作台上，以A、B麵互（hù）為基準，銑各（gè）段（duàn）基準麵，留精銑餘量。加（jiā）工完成後卸下工件，並按順序對各段進（jìn）行編號。（5）以已加（jiā）工基準麵為基準，精銑1和2號、3和4號對接端（duān）麵使其達到技術要（yào）求，精鏜1和
2號、3和4號對接（jiē）內孔使其達到技術要（yào）求（qiú）。（6）按編號對各段進行對接（jiē），采用冷凍法對連接圓柱銷進（jìn）行冷凍，保證間（jiān）隙在0.1mm以內進行安裝。安裝圓柱銷時，分別對接1號和2號鏜杆、3號和4號鏜杆，如圖4所示。（7）在工作平台上進行焊接，分別焊接1段和2段、3段和4段，要求焊縫（féng）平整、均勻，焊（hàn）接可靠。（8）銑1段和2段（duàn）、3段和4段基準麵（miàn），留精銑餘量。精銑（xǐ）兩段對接（jiē）端（duān）麵使其達到技術要求，精鏜對接內孔使其達技術要求。（9）對接1～2段和3～4段，使（shǐ）兩段鏜杆連接成整體，如圖5所示。（10）二次時效處理。（11）精銑鏜杆各麵至（zhì）圖紙尺（chǐ）寸，並符合技術要求。（12）精（jīng）鏜鏜杆前端內孔至圖紙尺寸，並符合技術要求。
圖4 鏜杆對接圖
圖（tú）5 鏜杆整體圖
4 、鏜杆現場加工難點處理
在鏜杆（gǎn）加工過程中，難點一為圓柱銷的安裝，圓柱銷與孔配合為過盈配合H7/p6，過盈（yíng）量為-0.004-0.079，因此，在（zài）安裝過程（chéng）中必須采用冷凍技術，將圓柱銷預先冷凍，保（bǎo）證間隙在0.1 mm以內時再進（jìn）行安裝。本文第一次采用工業用冰（bīng）箱進行（háng）冷凍（dòng）處理，放置48 h後，直徑縮小量為（wéi）0.05 mm，經測量達不到裝配間隙要求，後改為用液（yè）氮進行冷卻，冷卻時（shí）間為35 min，直徑縮小量為0.25 mm，達到了裝配要求，裝配非常輕鬆。難點二為時效處理，通過時效消除加工殘餘內應力，減小鏜杆變形量。本（běn）文第一次時效處理完成後進行半精加工，半精（jīng）加工留（liú）有5 mm量時，發現還有內應力變形，因此增加（jiā）二次（cì）時（shí）效處（chù）理，以消除殘餘內應力，時效處理回（huí）火必須保證溫度達550 ℃。難點三是（shì）各段鏜杆之間的對接必須按照（zhào）加工標（biāo）記序號進行找正，找正後在坡口處焊接，要求無焊接缺陷（xiàn）。
5 、結（jié）語
超長鏜杆易（yì）產生撓度變形，通過預（yù）變形（xíng）加工可以減小鏜杆的變形量，保證鏜杆（gǎn）的加工精度，為數控車床加工（gōng）深孔類零件精（jīng）度提供了保障，實現了一（yī）機多能，提高了數控車床的加工效率（lǜ）和加工精度，降低了數控（kòng）車床的加（jiā）工成本。
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