刚性镗铰刀在双联叶片泵前配油盘加工中的应用

■ 江阴中等专业学校 （江苏 214400）

朱达新

图 1

图 3

图 2

D5/3双联叶片泵是一款压力高、噪声低、寿命长且体积小的多用途叶片泵，（见图1、图2）。D5/3双联叶片泵主要由泵体、配油盘、转子、定子、叶片及底盖等零件组成。其主泵排量为5mL/r，副泵排量为3mL/r，压力可达到20MPa，其特点是排量小、压力高。在产品的加工及装配过程中，经常会遇到由于前配油盘（见图3）内孔尺寸、表面粗糙度及形位公差达不到设计要求而影响产品质量的问题，对此有必要对双联叶片泵的前配油盘加工工艺进行改进，以达到产品设计要求，解决用户在使用过程中出现的叶片、转子与前配油盘咬伤、咬死等问题。

1. 前配油盘传统加工工艺

（1） 原加工工艺。一般采用车加工→钻孔→铣槽→平磨→内磨→外磨这样传统的加工工艺。前配油盘在平磨后磨削内孔，内孔的尺寸公差及形位公差很难达到图样设计要求，严重影响了后道工序的加工质量。

前配油盘在内孔磨削加工后，套在锥度心轴上，在外圆磨出外圆及两平面。由于内孔尺寸大小不一，外磨心轴锥度偏大，以至于两平面与内孔的垂直度很难保证，在后期装配及调试中，就会出现质量问题。

（2）加工质量问题分析。主泵转子转不动的原因：在装配调试过程中发现底盖上4个M6的内六角圆柱头螺栓不能全部压紧，如果全部压紧则主泵转子就转不动，如果不压紧则调试时压力上不去，达不到设计要求。经过拆解分析发现前配油盘平面与内孔垂直度超差以及前配油盘平面与台阶面平行度超差，从而导致主泵转子与前配油盘的内孔倾斜，间隙被消除，导致主泵转子转不动。

主泵转子与前配油盘内孔咬死的原因：在调试时经常出现主泵转子与前配油盘内孔咬死，经过检查发现也是前配油盘平面与内孔垂直度超差以及前配油盘平面与台阶面平行度超差，前配油盘内孔表面粗糙度达不到要求，从而主泵转子与前配油盘内孔咬死。

2. 改进后的前配油盘加工工艺

（1） 改进后加工工艺。具体工艺过程为：车加工→钻孔→铣槽→粗铰→精铰→外磨→平磨。由于前配油盘内孔的尺寸公差及表面质量在内孔磨削中很难得到保证，在查阅了大量资料后，决定采用刚性镗铰刀在立式钻床上加工内孔，因为刚性镗铰刀具有内冷却孔，一个切削齿和三个导向块，具有镗削、铰削和冷挤压工艺的共同特点，并且加工精度高，表面质量好，切削余量较大和切削速度高，能修正孔位误差。经过多次试加工，证明了刚性镗铰刀能很好地保证内孔尺寸公差及表面粗糙度。在车削加工时内孔留有0.20～0.25mm加工余量（用铰刀配合控制），并在基准面上留有一个0.15mm左右的台阶，以便于后道工序的外磨加工。

刚性镗铰刀利用专用夹头固定在立式钻床主轴上，前配油盘通过定位夹具装夹，保证基准面与立式钻床主轴基本垂直。先通过粗铰，使前配油盘内孔尺寸达到刚性镗铰刀的加工余量要求，预留0.08～0.10m m精铰余量，然后再用刚性镗铰刀进行精铰加工。前配油盘通过精铰加工后内孔尺寸公差一般能控制在0.005mm以内，内孔表面粗糙度值Ra=0.2μm，而且内孔通过刚性镗铰刀的挤压，更加耐用，很好地提高了零件的质量。

（2）锥度心轴上的磨削加工。通过刚性镗铰刀加工的前配油盘内孔尺寸控制在0.005mm以内，所以后道工序外磨的锥度心轴的锥度就可以做得很小，一般长度为250m m的心轴锥度控制在0.015mm左右，通过心轴与前配油盘长度之比，可以得到前配油盘内孔与基准面的垂直度应该可以控制在0.003mm左右，基准面与另一台阶面的平行度也可以控制在0.003mm左右，完全能够达到图样设计要求。由于在车加工时基准面已经留有0.15m m的台阶，这时前配油盘套在锥度心轴上磨削外圆，同时把基准面0.15mm台阶面磨出，再掉头磨出另一台阶面，磨基准面0.15m m台阶面是为了后道工序平磨得到一个磨削基准，通过这个磨削基准面磨另一平面，最后磨出基准面，这样就能很好地保证前配油盘的形位公差。

3. 两种加工方法的比较

传统的加工工艺前配油盘内孔的尺寸公差一般只能控制在0.025mm左右，内孔的垂直度也只能控制在0.02mm左右，内孔的圆度根据机床的精度只能控制在0.015mm左右，内孔表面粗糙度值只能达到Ra=0.8μm左右，基准面与内孔的垂直度、基准面与台阶面的平行度达不到图样要求。

通过改进工艺后，前配油盘内孔尺寸公差可以控制在0.005mm以内，内孔的圆度可以控制在0.003mm以内，内孔表面粗糙度值能达到Ra=0.2μm，外磨后基准面与内孔的垂直度控制在0.003mm以内，基准面与台阶面的平行度也能控制在0.003mm以内。而且一把刚性镗铰刀的使用寿命很长，即使在使用后期铰刀磨损，尺寸有所减小，但是通过后期的选配，也完全可以达到使用要求。

4. 结语

通过工艺改进后，基本解决了以前经常出现的主泵转子转不动以及前配油盘咬死等现象，产品成品率得到了很大的提高。利用刚性镗铰刀加工内孔能得到很好的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度，且加工方便，容易掌握，很值得推广使用。

[1] 王公安.车工工艺学 [M]. 北京：中国劳动出版社，2005.

[2] 丑幸荣.机夹刚性镗铰刀的设计与使用[J]. 制造技术与机床，2006（10）：30-32.