压路机振动轮外圆及内孔加工工艺

孔祥意，吴玉柱，杨晓勇，梁亚

徐工集团工程机械股份有限公司道路机械分公司 江苏徐州 221004

高级工程师 孔祥意

1 序言

压路机是路面施工机械集群中的重要装备，其中振动压路机又分为单钢轮压路机和双钢轮压路机。用于沥青面层压实的双钢轮压路机振动轮的加工要素多、精度要求高、加工工序长并且加工工艺对装备投入的影响较大，这里重点介绍双钢轮压路机振动轮的内孔和外圆加工方法以及工序流程的分析和选择。

2 双钢轮压路机特点及振动轮制造现状

2.1 双钢轮压路机振动轮的特点

双钢轮压路机（见图1）是路面压实的最后一道工序的常用设备，当压路机振动轮与路面充分接触时是最理想的状态，这样会获得较好平整度和密实度的路面层，可以延长路面的使用寿命。

图1 双钢轮压路机及振动轮

双钢轮压路机的技术参数较多，包括整机质量、激振力和振动频率等，见表1。振动轮内孔和外圆的加工质量以及合理的匹配技术参数，对压实效果具有重要影响。

表1 某品牌13t典型双钢轮压路机参数

2.2 目前振动轮主要采用的加工工艺方法

压路机振动轮需要经过圆筒的卷制、焊接、镗孔、车端面（双钢轮还需要车外圆）、钻孔和攻螺纹等一系列工序完成加工，目前振动轮主要采用先镗内孔，再以内孔为基准，采用心轴工装装夹，然后车削外圆的工艺方法。

由于压路机振动轮需要外圆与内孔同心，在镗孔找正过程需要花费大量的时间。镗孔加工时以外圆为基准，外圆的圆度和找正点数的多少决定了镗孔中心线是否能和外圆的母线平行，如出现找正偏差或轮圈圆度超差，经过车外圆后就出现轮圈壁厚不均匀的情况，进而影响振动轮压实的效果。

3 振动轮加工特性分析

由于振动轮的封口板内孔加工位置距离端面超过500mm，振动轮内部是空心结构且壁厚一般≤20mm，造成振动轮刚性较差，因此在焊接后会出现收缩变形，导致了加工过程中加工余量不均匀，存在生产效率低和表面质量差等问题，并且难以控制。

影响双钢轮轮圈加工壁厚的主要因素有两种：一是受力因素，由于轮圈内部支撑距离端面较远且壁厚较薄，在车外圆受到外力的作用下，会出现局部变形； 二是振动因素，在车削振动轮外圆时，作用在外圆上的径向切削力，在振动轮圆度较差的情况下刀具会出现跳动，导致振动轮表面质量差。

4 先车外圆后镗孔工艺方法研究及控制点

振动轮的内孔精度为IT6～IT8级，加工精度要求较高，且4组内孔同轴度要求≤0.05mm，需要在高精度的数控镗铣加工中心上镗孔，采用先车外圆后镗孔的方式，可以将支撑振动轮的工装支撑装置做成固定式，接触面相对于先镗孔后车外圆，可调节的工装更大，在镗孔过程中不需要找正，且加工过程更平稳，如图2所示。

图2 镗孔工装及固定示意

4.1 先车外圆后镗孔的主要工艺流程

先车外圆后镗孔的主要工艺内容和先镗孔后车外圆基本一致，主要是将车外圆的工序调整到镗孔前，以外圆作为镗孔的基准，主要工艺流程如下。

1）用工装将轮圈内壁进行均匀支撑，8个支撑点对称逐步拧紧。

2）粗、精 车 振 动 轮 外 圆，外 圆 直 径（1300±1）mm，车端面并倒R过渡圆角。

3）以轮圈外圆为基准吊至镗孔工装固定，找正外圆上下中心位置，确认左右对称。

4）分别镗两端内孔φ320H7，φ210H7，孔口倒角1mm×45°。

5）钻两端M16-6H螺纹底孔至φ14mm，攻螺纹并去毛刺。

4.2 先车外圆后镗孔方法的控制点

在先车外圆后镗孔工艺方法优化的研究中，结合加工过程中存在的一些问题，总结了如下控制点。

内孔支撑工装采用多点支撑：由于振动轮轮圈在经过卷圆、焊接一系列工序后，轮圈会出现不规则变形，且轮圈的壁厚较薄，如果支撑点较少，在车外圆时会出现无法对轮圈圆度矫正或支撑力过大造成轮圈变形的问题，最少需要设置8个支撑点，如有条件可以设置12个支撑点。

车加工基准的选择：在车两端面时，要注意以两端封口板为基准，在测量时尽量以内孔位置作为测量起始点，可以防止在后道镗孔工序锪止口时壁厚不均匀。

镗孔工序支撑点的选择：在镗孔时，振动轮由于受到轴向力，如果装夹不牢靠会出现轴向窜动，因此需要用链条将振动轮紧固，为了防止紧固造成轮圈变形，保证支撑点在压紧点的工装装夹原则，镗孔工装的支撑点尽量靠近封口板位置，如图2中链条捆绑位置指示。

5 镗和车先后加工顺序的优缺点分析

5.1 加工资源需求分析

虽然振动轮的加工顺序目前普遍采用先镗内孔后车外圆的方式，但其使用的设备和先车外圆后镗内孔的设备基本一致。镗孔加工主要使用镗铣加工中心或数控镗铣床，如图3a所示，对于一些自动化程度较低的设备，需要采用大型Z3080摇臂钻床以镗孔的内孔作为基准，模钻轴承座等零件的安装孔；车外圆普遍采用落地车床，根据控制形式分为普通落地车床和数控落地车床，如图3b所示。

图3 振动轮镗孔及车外圆设备

5.2 两种加工工艺的优缺点对比

先镗孔后车外圆和先车外圆后镗孔各有优缺点，对镗孔效率、车外圆效率和找正时间等参数进行比较，见表2。先车外圆后镗孔的加工方法具有明显的优势，如对轮圈壁厚均匀性要求较高，且该机型的产量规模较大，较为适宜采用此方法。

表2 先镗孔后车外圆与先车外圆后镗孔比较

6 结束语

振动轮的两种加工方法各有特点，从加工质量对施工质量的影响来看，两种加工方法基本相当，主要是对于整体设备投资较高的镗铣加工中心占用时间有所区别。由于压路机的产品结构和生产企业的产量不同，双钢轮压路机的占比也不同，对于双钢轮生产批量较小的企业，可以采用先镗孔后车外圆的方式；对于生产批量较大的企业，可以采用先车外圆后镗孔的方式，以降低高端设备的占用率。