推土机台车螺纹质量改善

侯彦军，贺玉岭，陈天野

山推工程机械股份有限公司 山东济宁 272073

1 序言

推土机是我公司的主导产品，台车是推土机的主要大型结构件之一，是推土机上主要的联接类零件，是整个推土机行走的核心部件，承担着将最终传动装置的动力传递到行走装置的作用；此外，台车还与主机架连接，与平衡梁共同调节主机行走时的摆动。台车与行走机构的执行部件履带是通过支重轮放置联接的，这里的支重轮通过螺栓把合在台车底面上，一旦台车上的螺纹出现质量问题，就会造成螺栓的松动脱落，甚至会造成行走机构整体损毁。螺纹加工现场如图1所示。

图1 螺纹加工

台车整体是焊合件，而底面加工螺纹的部位是由方钢焊接而成的，使用硬度仪检测方钢表面硬度，如图2所示。台车整体较均匀，钻孔位置基本没有太大的硬度变化点，整体属于易切削件。

图2 检测方钢表面硬度

2 问题描述及原因分析

台车底面螺纹质量通过螺纹塞规检验，对于单件台车而言，允许少量螺纹孔出现塞规检测不通，但不允许出现螺纹检测不止的情况。经过对现场多件台车螺纹质量调研，发现此处螺纹的实际加工情况是部分出现螺纹不通或不止，因此决定将所有能够想到的影响螺纹质量的因素一一检验，找出真正影响螺纹质量的因素，并制定相应对策，这里日常加工的台车机型为SD16、SD22和SD32，其中底面螺纹规格分别对应M18、M22和M24。

以下是操作人员在所有加工参数都一致的情况下，共抽取10台SD32台车、5台SD22台车和8台SD16台车检验螺纹对比，发现操作人员冯使用的1#设备合格率最高，不同操作人员加工产品合格率见表1。

表1 不同操作人员加工产品合格率 （单位：%）

将操作人员调换不同的钻床进行加工试验，测试的螺纹合格率变化不大。这说明3位操作人员的加工技能水平接近，非主要影响螺纹质量的因素。

操作人员冯使用的1#设备加工螺纹合格率最高，因此将1#设备的加工参数等作为试验基准。在此基础上也列出试验变量，见表2。

表2 试验变量

同时2#、3#设备也按照1#设备调节各项参数和工具，做到完全一致，分析各种影响因素。

2.1 机床刚性

螺纹加工部分使用的是中捷Z3080钻床，这里通过对比钻床变换不同转速时，主轴及对应钻套、丝锥套的抖动情况判断刚性的好坏。将试验用钻床分别编号1#、2#、3#，试验结果见表3。

表3 钻床刚性试验结果

2.2 钻床转速

当其他因素不变，将变量定为转速时加工M18的合格率如图3所示。

图3 变量为转速时不同设备加工M18螺纹的合格率

从图3得出结论：1#、2#设备转速为250r/min时合格率较高，3#设备转速为315r/min时合格率较高，但出现部分螺纹止规不止现象，因此将M18攻螺纹转速定为250r/min。

使用1#、2#、3#设备加工M22螺纹数据如图4所示，可以看出3#设备加工M22螺纹合格率最低，因此加工M22螺纹时尽量不要使用此设备，而1#、2#设备转速为250r/min时，合格率最高，因此选用250 r/min进行加工。

图4 不同转速不同设备加工M22螺纹合格率

使用1#、2#、3#设备加工M24螺纹数据如图5所示，可以看出3台设备转速为200r/min时，产品合格率相对都较低，转速为250r/min时，虽然产品合格率不低，但是均出现止规不止现象。综合考虑刀具使用寿命，低转速时刀具磨损较慢，因此选用160r/min进行加工。

图5 加工M24螺纹数据情况

2.3 螺纹底孔

按照上面试验结果将攻螺纹转速固定后，试验螺纹底孔对螺纹质量的影响。

加工M18螺纹底孔合格率如图6所示，通过数据对比可以发现底孔为φ15.6mm时，M18螺纹合格率最高。

图6 加工M18螺纹底孔合格率

加工M22螺纹底孔合格率如图7所示，通过数据对比可以发现底孔为据对比发现底孔为φ19.5～19.6m m时，M22底孔合格率最高。图7中当底孔达到19.7mm时出现止规不止现象，因此该规格不适用。

图7 加工M22螺纹底孔合格率

加工M24螺纹底孔合格率如图8所示，通过数据对比发现底孔为φ21.2～21.3mm偏向21.2mm时，M24底孔合格率最高。

图8 加工M24螺纹底孔合格率

2.4 台车斜支撑方向

螺纹加工时台车的摆放方式有两种，一种是斜支撑远离钻床，如图9所示，另一种是斜支撑靠近钻床，如图10所示。

图9 台车摆放方式1

图10 台车摆放方式2

无论采用哪种方式，试验的结果都是靠近台车最后方与最前方2～4个孔易发生不通，靠外侧最中间3个孔易发生不通。这说明该项不是影响螺纹质量的重要因素，但是为了方便操作人员加工，统一规定加工时斜支撑靠近钻床，在工件内侧的摆放方式（见图10）。

2.5 加工方式

对于大部分螺纹孔都是采用普通的丝锥从上方攻螺纹，然后反转从上方退出的方式。但对于台车最后方与最前方的2～4个孔，这些孔为通孔，可以采用将丝锥从上方攻入，攻通后直接将丝锥从下方取出的方式。这种方式减少了丝锥反转退出时对螺纹牙型的损坏，螺纹质量更好，但因为只对通孔有效，因此决定只对最边缘的通孔采用这种方法[1]。

2.6 切削液问题

（1）切削液介质 先后试验了透明类水基切削液、乳化液和植物油3种切削液。

（2）切削液润滑类型 润滑类型一般有两种，一种是切削液加水稀释后，采用浇注法连续式润滑，另一种是使用切削原液，然后将丝锥蘸取原液后攻螺纹，完成单次攻螺纹后，重新蘸取完成下一次加工。这里对透明类水基切削液、乳化液使用上述两种方式进行对比，透明类水基切削液采用连续式润滑效果良好，采用蘸取式润滑螺纹质量极差。乳化液两种方式加工螺纹质量差别不明显，但蘸取式直接使用原液对切削液损耗极大。使用植物油只试验了蘸取法，对比来说加工的螺纹质量是最好的，但极易发生丝锥断锥。因此这里植物油不适用[2]。

（3）切削液防锈效果 对比透明类水基切削液、乳化液，工件与透明类水基切削液接触表面，生锈速度很快，即使加入防锈剂效果也不明显。因此相对来说加了防锈剂的乳化液效果更好。

（4）切削液浓度 使用折光仪检测切削液浓度，根据公式C＝KN（C是切削液浓度，K是折光仪读数，N是折光系数与液体配比，与折光率有关，对于同种介质不变），同种切削液折光仪读数与溶质浓度成正比，因此对比折光仪读数分别在2、4、6的切削液润滑情况，如图11所示。使用读数在2的切削液时螺纹部分不通，而使用读数在4、6的切削液加工的螺纹质量区别不明显。综合考虑成本等因素，使用折光仪读数为4的切削液最合适[3]。

图11 检验切削液浓度

（5）切削液清洁度 记录切削液使用的时间、切削液不同时段的切削效果，当车间温度为26℃，切削液连续使用时，加工M18（φ15.5mm）切削液的使用效果见表4。

表4 切削液使用效果

从表4可以看出该切削液在16h内综合切削效果最好。

2.7 工具问题

（1）丝锥质量 现场分别对直槽、螺旋槽丝锥进行试验，不同厂家产品试验结果见表5。

表5 不同厂家产品试验结果

从表5可以看出，排除止规不止项，再对比成本。最后选用丝锥为C厂家直槽M18、A厂家螺旋槽M22、A厂家直槽M24。

（2）丝锥寿命 对上面选出的丝锥进行寿命试验，结果为M18能加工524个孔左右，M22能加工450个孔左右，M24能加工400个孔左右。

（3）检测时间 对于使用上述丝锥加工后的螺纹，使用螺纹塞规在不同时段检测后，发现直柄丝锥刚加工时通，但加工完放置一段时间后，孔内易生锈或粘灰尘导致不通，螺旋丝锥刚加工时部分止规不止，但加工放置1天后止规止。对于这种检测“合格”的螺纹孔，实际上在使用中的强度是不合格的。因此螺纹的检测结果以4h内的检测结果为准。

（4）检测工具 对于检测用的塞规，因为现场操作人员螺纹塞规使用频率较高，如果使用时没有对正螺纹或用力不当，造成塞规磨损，就会导致操作人员最终螺纹检验结果与检查员的不一致。这时检测结果以检查员塞规的为准，如果操作人员塞规检验结果相差大，则立即对量具报检。

3 改善结果

通过前面一系列的调整和改善，螺纹加工质量得到了很大改善，具体改善数据见表6。

表6 改善数据

4 结束语

工序改进后，推土机台车的螺纹质量基本稳定合格，M18、M22、M24后续不存在螺纹不止的现象。