軋輥深孔加工工藝研究
2015-11-12 來源：寶鋼軋輥科技有限責任公司 作者（zhě）：王進義
摘要： 由（yóu）於目前在機加工（gōng）行業內加工高精度深孔是一個很大的（de）難題，沒（méi）有一種很好的解決辦法，通常（cháng）的加工辦法（fǎ）往往加工效果差（chà），精度低，因此，本文介紹了（le）一種軋輥生（shēng）產過程中高精度端部深孔的加（jiā）工工藝（yì）方案，對如何選擇機床設備、定位基準和裝夾方（fāng）法、工藝規程及參數的選擇以及內孔尺寸公差的測量方法進行了詳細的介紹，解決了一些加工工（gōng）藝（yì）難題，和（hé）加工（gōng）深孔的難題。
0 引言
在普（pǔ）通鑽床、車床、鏜銑床上加工，大孔采用車床或鏜床先進行鑽加（jiā）工、然後進行鏜加工。通（tōng）常講（jiǎng）的深孔一般（bān）是指長徑比大於10 的孔，而對於長徑比大於50mm 的深孔而言由於受到加長鑽頭剛性的影響，在加工過程中（zhōng）要保（bǎo）證（zhèng）加工的不（bú）偏心實現起來有很大的（de）困（kùn）難。
1 軋輥深孔的加工
1.1 深孔加工的特點
孔（kǒng）加工的幾大問題：排屑、散熱（rè）和導向問題，主要表現在：
①鑽孔時不（bú）能直接觀察（chá）刀具的切（qiē）削狀況，工作過程中隻能憑借（jiè）聽聲音、看切屑、摸振動等外觀現象來判斷切削過程是否正常；
②孔的長徑比大、鑽杆細（xì）而長、剛性低、易振（zhèn）動、鑽（zuàn）孔易走偏，因此（cǐ），支撐及導向十（shí）分重要；
③切（qiē）削熱不易散出，工作條（tiáo）件惡劣，必須采用（yòng）有效的冷卻方式。
1.2 軋輥深孔加工難點分析
工件（jiàn）深孔如圖1 所示，材料為H13 鍛鋼，成品（pǐn）重量3555kg，裝配圖如圖2 所（suǒ）示，出口（kǒu）產品。設計要求（qiú）：孔深5050mm 由三個台階孔組成，最外端內孔（kǒng）粗糙度Ra0.8，裏麵兩深孔為60 度錐麵連接，同軸度（dù）準0.1mm，裝配深度450mm，裝配間隙端部塞尺0.1 塞不進，過盈量0.28-0.35mm。針對這種總長較長，長徑（jìng）比大、同軸度要求高的精（jīng）密產品，加工此種產品的難度如下：
①軋輥噸位較重長度較長裝（zhuāng）夾定（dìng）位困難；
②內孔較深，粗糙度Ra0.8，同軸（zhóu）度（dù）≤準0.1mm；
③裝配過盈（yíng）量0.28 -0.35mm， 裝配輥頸部分長450mm，必須保證裝配麵的圓柱度
④輥身淬火，因此熱裝時溫度不能高（gāo）於（yú）回火溫度，增加了裝配的（de）難度，同時對孔的尺寸精度要求提出了更高的要（yào）求。
在此種情況下，加工此類深孔對位置及加工效果要求較高，加（jiā）工難度大，為此本文進行了詳細的（de）分析和（hé）探索，製定了切實有效的加工工藝方案。
1.3 加工設備的確定
如何正確選擇加（jiā）工設備是保證加工質量很重要的環節（jiē），加工設備的選擇是否得當，對於產品的加工質量，生產效率有很大（dà）的（de）影響。該輥內孔如在車床上加工難度較大：工件較長，裝夾困（kùn）難，易變形，需（xū）多中心架支撐，並（bìng）需要設計輔助工（gōng）裝；刀杆處於懸臂狀態，剛性差，加工（gōng）時會產生振動和（hé）讓刀現象；加工兩內孔錐度連接麵時加工難（nán）度較大。綜上（shàng）所述，選擇車床（chuáng）加工（gōng），不但操作複雜，生產效率低，加工質量無法（fǎ）保證。因此，為縮短加（jiā）工工序步驟（zhòu），前期（qī）粗鏜孔可（kě）采用車床加工，最終工序（xù）需采（cǎi）用數控鏜對內孔進行（háng）精加（jiā）工。鑒於以上狀況，結合寶鋼軋輥科技（jì）有限責任公（gōng）司設備及工件特點，確定最終（zhōng）孔的加工選擇在TK6916 數控鏜床上加工（gōng）。
1.4 加工（gōng）工藝措施
最優工（gōng）藝方案的選擇就是確定一條達到產品質量（liàng）的最（zuì）低成本或最少加工（gōng）時（shí）間的工（gōng）藝路（lù）線。要（yào）達到圖紙設計要求，首先必須從工藝（yì）上保證工件的加工精度。如何在多種加工工藝路線中選（xuǎn）擇一種最優方案是本文關注的問題。
1.4.1 孔的加工工藝規程
①產品（pǐn）半精車後在車床上（shàng）進行鑽（zuàn）導向孔準（zhǔn）100 深100mm；
② 按圖紙要求用深孔鑽進行鑽深孔準100、準（zhǔn）180 及圓錐過渡部分；
③車床上鏜孔準210（0，+0.029）至準200，深475mm，車出圓角R5；
④實配（pèi）悶頭，並進行粗磨、淬火、精車等工序；
⑤拆除悶頭，以外圓為基（jī）準，對準（zhǔn）210（0，+0.029）孔進行精鏜加工；
⑥檢驗內孔尺寸及粗糙度等保證滿足圖紙要求（qiú）。
1.4.2 精鏜孔時工件的定位與裝夾
軋輥（gǔn）在鏜床工作（zuò）台上初步定（dìng）位之後，以鏜床主軸為基準進行找（zhǎo）正，確定工件與鏜床之間的相對位置，找正用百分（fèn）表測試的方法控製工件在水平方向和垂直（zhí）方向的誤差，一般控（kòng）製在0.02mm 以內。軋輥找正定位後，為（wéi）了減少變形和夾緊（jǐn）力，采用壓板將軋輥加緊固定，在安全可靠的前提（tí）下，大大減少了（le）加（jiā）工時的振動，提高了加工精度。
1.4.3 切削參數的選擇
為了避免內孔產生圓柱度超差，且內孔無法采（cǎi）用磨削加工（gōng），因此，采用高（gāo）速鏜削的方法，切削（xuē）過（guò）程中保證切屑和加工表麵的塑性變形小，並提高了表麵的（de）加工粗（cū）糙度。內孔加工是連續切削（xuē），因此采用YT15 鎢鈷鈦類合金刀具進鏜加工時需先進行（háng）粗鏜加工，粗加工（gōng）後需根據外圓檢驗鏜杆是否發生了移動，檢（jiǎn）驗無變化後進行最終的精鏜加工，為了避免因（yīn）為溫度的變化影響加工精度（dù），內孔精鏜的最後（hòu）一刀（dāo）最好在環境變化較小的晚上進行，並一次性連續走刀加工完成。
1.4.4 冷卻潤滑
冷卻潤滑液在深孔加工中主要起冷卻、潤滑、衝刷、減振和（hé）消聲的作（zuò）用。加工中（zhōng）產生的切削抗力，消耗很多的能量，而且其切（qiē）向和徑向分力作用在導向塊上，與孔壁產生（shēng）較大的摩擦力，都轉化為很多（duō）的切削熱，這些（xiē）熱量主要靠冷卻潤滑液把（bǎ）它帶走。冷卻潤滑液在導向塊與孔壁之間建（jiàn）立起液壓支撐，可降低導向塊的摩擦，減小功率消耗。冷卻潤滑液的衝刷作用，是靠一定的壓力和流量的冷卻（què）液（yè）將切屑由切削區衝刷出來，實現排（pái）屑作（zuò）用。由於在工作區內（nèi）部充滿（mǎn）了一定壓力的油液，能減弱由切削運動（dòng）和摩擦作用所產生的振動和噪音。
1.4.5 尺（chǐ）寸（cùn）測量
在加工完成後測量（liàng）內孔尺（chǐ）寸時，如果不抽出鏜（táng）杆，內徑千分尺無法（fǎ）測（cè）量，若抽出鏜刀杆，測量後需要重新找正，很不方便。可采用在（zài）鏜排上過鏜杆中心位置（zhì）鑽一安裝內徑千分尺的孔，使內徑千分尺延長（zhǎng）杆能插進去，如圖3 所示使用時，隻要將將內徑（jìng）千分尺插入鏜杆上徑向孔內，移動工作台，固定測頭接觸產品內孔，用於轉動微分頭（tóu）接觸內孔（kǒng），緊固微分頭，然後拿出，便可準確測（cè）量內孔的（de）實際尺寸。
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