车床镗削镗头改造的研究与应用

王 围 李敬国 田 宁

山东能源重装集团通力装备制造有限公司

车床镗削镗头改造的研究与应用

王 围 李敬国 田 宁

山东能源重装集团通力装备制造有限公司

车床镗削镗头改造为粗镗头—精镗头—滚压器组合安装一体，实现液压缸内孔的镗滚压加工，并解决了液压油缸大尺寸内孔的加工难题

粗精镗头、镗滚压、改装、一体

镗滚压工艺已成为油缸内孔精加工的主要工艺之一，滚压加工缸体内孔不但可在缸体金属表面层产生塑性变形，修正零件表面的微观几何形状，降低表面粗糙度值，而且同时使缸体表面层晶粒改变纤维组织，形成有利的残余压应力，提高表面的耐磨性和抗疲劳强度，这对频繁承载的液压缸具有特殊的意义。传统的油缸内孔镗滚压工艺按粗镗--半精镗--精镗—滚压进行加工。该加工工艺生产效率低，遇到毛坯不正常时，更是费工费时，还容易打刀，刀具磨损快，使用寿命低。滚压时工人劳动强度大，不易保证产品质量，表面粗糙度不易保证。为了满足批量生产的工艺需要，本文利用现有的工艺装备，设计了专用的粗精镗头，采用粗镗头—精镗头—滚压器复合一体实现液压缸内孔的镗滚压加工，并解决了液压油缸大尺寸内孔的加工难题。

一、机床改装

本方案液压油缸内孔一次镗滚加工用的是3Mc630车床，无法实现刀具的冷却以及排屑。为此，设计了一套专用夹具﹑冷却和排屑的油路系统，对设备进行了改装，夹具的一端与机床主轴刚性连接，专门设计了排出铁屑和冷却油的集屑箱，冷却油经过滤再流回油箱内循环使用。夹具的另一端是固定在机床导轨面上，利用液压油缸上的内圆倒角和工件端面定位夹紧。镗滚压装置在加工时把镗杆固定在大拖板箱上，利用机床的大拖板移动进给。由于滚压器在加工中会产生大量的切削热量，切下来的铁屑也无法排出，使刀具和滚压器极容易损坏。为了解决这一问题，设计了一套专供冷却和排屑的油路系统。用油泵向夹具的一端注入足够的高压冷却油，通过导向套进入工件，冷却滚压器和刀具。利用高压油把铁屑从未加工孔内冲走，从夹具的另一端流入集屑箱内。通过机床改造，C630成了深孔加工机床，可以完成液压油缸的加工。

二、滚压器

滚压器的基本结构，它由前导向部分﹑工作部分﹑连接部分组成。前导向部分是在进给端设置一导向套，以便引入粗镗刀，有效保护粗镗刀。连接部分主要是滚压器与镗杆的连接，大多采用螺纹联接。工作部分是滚压器的主要组成部分，主要有粗镗刀﹑浮动镗刀和滚压头组成，各自起着不同的作用，但又互相联系。

三、镗刀(粗镗刀、精镗刀)

为了预防破坏已加工表面，避免滚压头发生挤死现象，要求已加工的内孔表面不允许残留铁屑。因此，在设计粗镗刀﹑精镗刀时，要考虑铁屑向前排的问题，而后用油从待加工孔内冲出。粗镗刀有两个切削刃，考虑到毛坯的余量不可能完全均匀，切削时两切削刃的切削力不相等，径向力不能相互平衡，会产生刀杆的弯曲和震动，粗镗刀采用跨骑式结构装配在刀杆上，并在刃口上磨出分屑槽。这样，刀尖强度好，走刀抗力小，可保证刀具工作时切削刃与刀杆同心，减少刀杆的弯曲和震动，为精镗做好准备。

精镗，以提高加工表面质量，为滚压作好准备。其精镗刀径向尺寸可以调整。加工余量控制在0.15-0.2mm，为便于排屑，同粗镗刀一样，也做成双重偏角(15°及30°)和双重刃倾角(-25°及-8°)，这样，切削刃长，切屑薄，使切削力减小，减少工件变形，从而修正了粗镗刀对工件加工误差的影响。

四、滚压头

滚压头既起滚压作用，又起着导向和刚性支承作用，以减少刀杆的弯曲和震动。滚压头是由相同尺寸的两排滚柱在轴向上排列组成，它既起导向作用，又起滚压作用。第一排滚柱起滚压作用，同时也增强刚性和起到导向作用。经滚压后，工件表面产生一层冷硬层，可提高液压油缸的耐磨性。滚压时，滚柱的过盈量不宜太小，否则，会使精镗过的孔表面细小刀痕无法滚压掉，表面粗糙度达不到要求；过盈量也不宜过大，过盈量过大将使滚压阻力过大，易使孔的母线偏移。滚柱与滚道的接触也不宜过小，这样有利于防止工件母线偏移。第二排滚柱用于第二次滚压，修正一次滚压的弹性恢复。经过二次滚压后，表面粗糙度值达到≤0.1μm。

在液压油缸内孔加工过程中，镗杆受到的切削力和挤压力很大，其刚性的好坏也将影响导向性和加工质量。因此，在允许的条件下尽可能加粗刀杆，提高刀杆的刚性。为了增加刚性，减轻重量，镗杆一般都做成空心的。

五、结束语

(1)粗精镗复合加工，只需一次安装便可完成整个加工过程，避免了多次定位误差的积累，从而保证了工件质量的稳定性；用滚压技术，有利于提高工件的精度和表面质量，而且经过滚压后工件表面建立起冷硬层，可增加表面耐磨性，确保产品的品质，为进一步提高精度和质量提供可能性。

(2)用普通机床代替一台传统的深孔镗床和一台珩磨机，可减少设备投资，减小生产场地面积，有效地减低了生产成本。一次装夹完成)道工序加工，省去多次装夹定位时间﹑减少各工序之间的辅助时间，缩短加工工时，提高生产效率。实践表明，过去完成三道工序加工需要花费4h，现采用镗滚复合加工只需25-40min。

(3)排屑和冷却是影响质量的重要因素。由于复合加工对排屑的要求比较高，在已加工表面上不允许有切屑，而且加工中会产生大量的热量，因此加工中要有足够流量的冷却乳化液，冲走非加工面上的切屑，同时带走滚压时的热量。

(4)复合加工对滚压器的安装和制造精度要求高，刀具和滚压元件的工艺参数选择要科学，粗镗﹑精镗和滚压的余量梯度要合理，这是进一步提高加工精度和表面质量的关键。

(5)通过适当增大镗滚头的外径，可加工¢75-¢350mm内孔，扩大应用范围，对单件小批生产具有推广意义。

[1]陈怀南.加工缸体内孔的镗滚头装置的设计.机床与液压2006(7) [2]朱红波，史玉春.镗滚压复合加工应用研究.煤矿机械，2005(7)

[3]姬爱玲，陈科家，罗红霞.缸筒内孔复合镗滚加工.新技术新工艺，2005(7)

[4]王维新.内孔滚压加工及其影响因素的分析.西北轻工业学院学报，2002(4)