導(dǎo)向套關(guān)鍵加工技術(shù)的方案確定*

王付星，樊永彬

(平頂山煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司，河南平頂山 467000)

0 引言

平頂山煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司為神華集團(tuán)制造生產(chǎn)的ZY26000/4．0/8．8型液壓支架是目前國內(nèi)支護(hù)高度最高的綜采設(shè)備，大采高液壓支架的設(shè)計必然會帶動結(jié)構(gòu)尺寸的不斷增大，結(jié)構(gòu)尺寸的增加必然會引起制造難度不斷加大。導(dǎo)向套是油缸密封和支撐的重要零部件，油缸缸徑隨工作阻力增大而增大，導(dǎo)向套的尺寸隨油缸缸徑增大而增大，而薄壁大直徑導(dǎo)向套的加工技術(shù)是液壓支架高端制造的技術(shù)難題之一。王文勝［1］設(shè)計了合理的導(dǎo)向套密封槽加工程序和加工工藝，保證了加工質(zhì)量。葛建華［2］對導(dǎo)向套加工難點(diǎn)進(jìn)行工藝分析，通過制作專用夾具保證導(dǎo)向套的加工精度。段雪萍［3］選用合理的加工工藝流程和專用刀具，編制了NC加工程序，提高了導(dǎo)向套的加工精度。成立［4］探索了套類零件數(shù)控車削加工的合理方法。目前研究者主要集中于導(dǎo)向套加工工藝流程進(jìn)行研究，筆者主要采用對比的方法對導(dǎo)向套關(guān)鍵加工技術(shù)的方案進(jìn)行確定。

1 拆分式導(dǎo)向套設(shè)計方案

導(dǎo)向套材質(zhì)為40CrMo，調(diào)質(zhì)后表面硬度達(dá)到HB240～280，最大外圓直徑達(dá)641 mm，壁厚最薄處僅15 mm，長度為282 mm，套類零件一般采用整體式加工以保證同心，但對于大直徑薄壁導(dǎo)向套，采用整體式加工會出現(xiàn)以下問題:①夾緊機(jī)構(gòu)劇烈的局部夾持力會引起薄壁導(dǎo)向套發(fā)生彈塑性變形，造成圓度超差;②需要改進(jìn)刀桿長度和剛度，提高車刀剛度以避免內(nèi)槽出現(xiàn)振紋;③使用裝缸機(jī)裝配導(dǎo)向套時，旋入時極易造成矩形螺紋研死?？紤]把導(dǎo)向套拆分為內(nèi)套和外套，內(nèi)套主要功能是密封作用，外套主要功能是導(dǎo)向和防塵作用，外套采用矩形螺紋聯(lián)接以緊壓固定內(nèi)套，外套端面作為定位基準(zhǔn)保證裝配位置。經(jīng)過分析論證，導(dǎo)向套采用拆分方式有以下優(yōu)點(diǎn):①外套壁厚較大，夾緊力可以提高到1．25 MPa，加工不會引起圓度超差，導(dǎo)向套變形主要集中于內(nèi)套，夾緊力可以達(dá)到0．5 MPa時，超差現(xiàn)象明顯，采用拆分式導(dǎo)向套可以把圓度超差集中控制在較小的范圍內(nèi)，降低加工難度;②拆卸方便，方便再制造生產(chǎn)，提高利用效率，延長使用壽命;③當(dāng)內(nèi)套壓入缸口后，外套直接旋入，裝配快速便利，提高加工效率。拆分式導(dǎo)向套主要尺寸如圖1和圖2所示。

2 夾具設(shè)計方案

2．1 三角卡盤加工方案

采用三角卡盤加持導(dǎo)向套時，卡爪接觸面積較小，導(dǎo)向套圓周面積很大，比較而言，導(dǎo)向套外圓圓周受到三個均勻分布集中力的作用，卡盤夾持力為0．5 MPa，工件被夾緊和卸載時會產(chǎn)生彈塑性形變，造成圓度誤差較大。工件被夾具夾緊狀態(tài)如圖3所示。

圖1 導(dǎo)向套外套尺寸(mm)

圖2 導(dǎo)向套內(nèi)套尺寸(mm)

2．2 均布載荷加工方案

采用扇形軟爪和內(nèi)外襯套夾持導(dǎo)向套，工作原理是增大工件夾緊時的受力面積，工件外圓表面受到均布載荷，避免夾持和卸載時局部位置的劇烈變形。此種方法在實(shí)際加工過程中經(jīng)常采用，能夠保證零件的圓度誤差要求。均布載荷受力示意圖如圖4所示。

圖3 三角卡盤夾緊狀態(tài)

圖4 均布載荷示意圖

2．3 焊接加長筒加工方案

采用加長筒點(diǎn)焊固定導(dǎo)向套，三角卡盤夾持加長筒進(jìn)行車削加工，局部變形發(fā)生在加長筒上，導(dǎo)向套加工變形不受夾緊力的影響，可很好的保證導(dǎo)向套加工的圓度、同心度和垂直度。采用此加工方法，選用厚度較大的加長筒，加長筒長度適中，保證加工時出現(xiàn)劇烈振動。采用加長筒加工導(dǎo)向套示意圖如圖5。

經(jīng)實(shí)際加工檢驗(yàn)，采用三角卡盤加工方案，導(dǎo)向套外圓圓度最大超差0．11 mm，采用扇形軟爪加工方案，導(dǎo)向套外圓圓度超差0．04 mm，采用焊接加長筒加工方案，導(dǎo)向套外圓圓度誤差均在技術(shù)要求之內(nèi)。

3 接收裝置設(shè)計

采用加長筒焊接固定方式加工導(dǎo)向套時，導(dǎo)向套留有較大的加工余量，當(dāng)導(dǎo)向套被直接切斷，導(dǎo)向套會掉落造成碰傷，影響加工表面質(zhì)量，基于質(zhì)量第一的設(shè)計理念，設(shè)計人員設(shè)計出一種導(dǎo)向套接收裝置。接收裝置示意圖如圖6所示。

圖5 加長筒焊接固定加工方式

圖6 導(dǎo)向套接收裝置

導(dǎo)向套接收裝置的工作原理是當(dāng)導(dǎo)向套被切斷時，把接收筒上的U形卡子與卡盤上的螺栓聯(lián)接，接受筒外徑為480 mm，導(dǎo)向套內(nèi)徑為571 mm，接收筒和導(dǎo)向套之間間隙鋪軟墊防止出現(xiàn)剛性碰撞。

4 結(jié)論

(1)對于大直徑薄壁長度較大的導(dǎo)向套，選擇拆分方式把導(dǎo)向套劃分為內(nèi)套和外套，可以從整體上有效降低導(dǎo)向套的車削加工難度。

(2)采用點(diǎn)焊固定加長筒的方式加工導(dǎo)向套，夾緊受力區(qū)域轉(zhuǎn)移到加長筒，可以最大程度的降低夾緊力對加工變形的影響。

(3)通過螺栓聯(lián)接接收筒的方式回收切斷后的導(dǎo)向套，接收筒和導(dǎo)向套之間間隙鋪軟墊防止出現(xiàn)剛性碰撞，有效保證了導(dǎo)向套加工質(zhì)量。

［1］ 王文勝．導(dǎo)向套數(shù)控車削精加工的關(guān)鍵技術(shù)問題［J］．科技信息，2012(31):176－178．

［2］ 葛建華．導(dǎo)向套的工藝設(shè)計［J］．金屬加工，2015(2):47－49．

［3］ 段雪萍．采用數(shù)控車床加工導(dǎo)向套［J］．煤礦機(jī)械，2006，46(4):79－81．

［4］ 成 立．“導(dǎo)向套”零件的數(shù)控加工工藝［J］．科技資訊，2009(20):19．