一種重型液壓油缸加工工藝的研究

陳義華

摘 要：本文主要介紹一種重型液壓油缸的機(jī)械加工工藝。液壓油缸的機(jī)械加工其加工質(zhì)量的好壞直接影響整個(gè)油缸的壽命和可靠性，缸筒加工要求高，其內(nèi)表面粗糙度要求為Ra0.4～0.8?m，對(duì)同軸度、耐磨性要求嚴(yán)格。缸筒的基本特征是深孔加工，其加工工藝一直困擾著許多機(jī)械加工制造人員。

關(guān)鍵詞：重型液壓油缸；表面粗糙度；圓柱度

中圖分類號(hào)：TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

C5112A立式車床，屬工作臺(tái)移動(dòng)式車床，加工特點(diǎn)切削直徑1250mm，車床布局的主要特點(diǎn)是主軸垂直布置，安裝工件的圓形工作臺(tái)水平布置，故笨重工作的裝夾、找正比較方便。此外，工件及工作臺(tái)的重量均布在工作臺(tái)導(dǎo)軌及推力軸承上，大大減輕了主軸及其軸承的載荷，因此，對(duì)減少磨損，保證加工精度十分有利，并能長期保持工作精度。所以對(duì)加工重型液壓油缸十分有利。圖1為油缸加工圖紙，油缸的加工工藝過程見表1。

一、粗車（如圖1所示的油缸）

1.液壓油缸為45鋼材鍛造、并退火（外資企業(yè)來料加工）是一個(gè)大而重的圓柱體工件，重約1300kg。工件重而不規(guī)則圓，要考慮粗車過程的兩次起重和裝吊工件上下平行和安全，所以設(shè)計(jì)了焊接三點(diǎn)吊環(huán)的工藝，如圖2所示。

注：用45鋼材料Φ50下料80mm長，車孔Φ20mm，厚20mm，共3件。銑去5mm外圓尺寸R300mm位（作與油缸外圓毛坯焊接位）。將工件毛坯取總高一半分三等份將3個(gè)吊環(huán)工藝焊接牢固。如圖3所示工件實(shí)樣毛坯。

2.將焊接后的工件用3根圓鋼絲繩拴在3個(gè)吊環(huán)支承孔中，固定后用吊車輕放在立車工作臺(tái)面上，用四爪單動(dòng)卡盤校正平面、外圓夾緊夾牢。（因工件外圓為毛坯鍛造故不規(guī)則圓，所以用4件厚銅板分別放入4個(gè)卡爪中支承夾緊工件表面）

3.粗車平面見光，用側(cè)刀架將外圓車至尺寸Φ600mm，下移高度280mm，以不碰工藝吊環(huán)，倒角3×45°。

4.卸下工件調(diào)頭，以已車好的平面和外圓作基準(zhǔn)面用四爪單動(dòng)卡盤校正外圓夾牢工件，并用磁性百分表檢查外圓。按工藝過程3工序車端面取總高600mm，外圓用側(cè)刀架車外圓600mm下移280mm，以不碰工藝吊環(huán)。在端面上刻圓心Φ550mm鉆孔中心線（16×M20螺紋處用），另以圓心線刻一條Φ50mm鉆孔工藝中心線，倒角3×45°，卸下工件，吊去鉆床上去鉆孔。

5.由于立車不具備鉆孔機(jī)構(gòu)和工裝夾具，所以轉(zhuǎn)下道工序鉆床引鉆Φ50mm×200mm深的工藝孔。（作立車背吃刀量進(jìn)給）并在鉆床上將Φ550mm中心線分布16等份M20×50深的螺紋攻好，（也可作吊起工件的工藝螺孔）將原焊接的3個(gè)工藝吊環(huán)割去，并打磨好。

6.利用工件端面螺孔，用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的M20吊環(huán)旋緊端面對(duì)稱中心處，用兩根鋼絲平行工件吊起1m高，擦干凈底面，輕放立車工作臺(tái)面上，用四爪單動(dòng)卡盤將工件校正夾牢。

刀具選擇：由于工件內(nèi)孔加工余量大，切削后工件為1/4的重量，為凹孔Φ500mm×550mm深。針對(duì)加工余量大，孔底深，排屑困難等不利因素，我采用合理車刀幾何角度，選用硬質(zhì)合金為YT5 YT15，主偏角為90°，斷屑槽為外斜式，前寬后窄，前深后淺，刃傾角為負(fù)值，易形成切屑C形或6形，斷屑范圍寬，斷屑穩(wěn)定可靠，如圖4所示。

7.在合理的刀具中粗車由中心背吃刀量ap/8mm向外緣徑向切削，進(jìn)給量為f/0.5mm切削速度為V=55～75mm/min，將工件車至Φ495mm，留5mm精車。車完每一刀，用垂直刀架下移一刀，由于凹孔越車越深，排屑越難，我采用大型喇叭的鐵芯，（磁鐵）每車一刀停機(jī)下來吸一次鐵屑，以免工件之內(nèi)的鐵屑多而打壞刀具，順利車削深度為200mm。另將原外圓3個(gè)工藝處用側(cè)刀架車Φ600mm，使外圓為圓柱體。

8.卸下工件吊至鉆床引鉆中心工藝孔Φ50mm×550mm內(nèi)孔總高，（采用加長深孔鉆削，工藝過程省略）鉆完孔后將工件吊放立車工作臺(tái)面上，用四爪單動(dòng)卡盤找正夾緊。由于工件內(nèi)孔深為550mm，垂直刀架下移切削將會(huì)碰工件，所以特做一把加長刀桿，如圖5所示。

刀桿材料選用45鋼并調(diào)質(zhì)，尾部莫氏5號(hào)錐柄與垂直旋轉(zhuǎn)刀架錐孔配合緊固，刀桿做好后，裝入刀架錐孔，并鎖緊刀架上的錐度自鎖裝置螺釘，保證刀桿安裝牢固，切削振動(dòng)時(shí)不會(huì)掉刀。因軸小而又長，所以刀具采用90°偏刀、增大前角，刃傾角為正、刀尖圓弧減少，使切削刃鋒利，減少刀桿受力時(shí)切削振動(dòng)。背吃刀量ap/5mm，進(jìn)給量f/0.3mm，切削速度V55～75m/min，順利將工件車至內(nèi)孔為Φ495mm，內(nèi)孔總高為550mm，R10車好。

二、精車

工件粗車好后，重新裝夾校正工件，以免粗車時(shí)工件移位或不平，為了磨削最后一道工序做好準(zhǔn)備，精車至為重要。因工件內(nèi)孔圓柱度要求高為/0/0.05mm，為保證圖紙要求，在精車中（因粗車留下5mm）每次背吃刀量1mm車削一次，用內(nèi)徑千分尺上下測量圓柱度，修正垂直刀架溜板至圓柱度為0.05mm以內(nèi)。并留0.8mm余量為磨削。

三、缸筒內(nèi)表面磨削

1.關(guān)鍵最后一道工序磨削。工件油缸表面粗糙度為，公差等級(jí)IT6級(jí)，圓柱度0.05mm，對(duì)油缸要求精度高及表面粗糙度高的情況，而且立車轉(zhuǎn)塔刀架與垂直中滑板為一整體，故不能卸下刀架，需另配裝磨頭夾具。所以既要保證圖紙尺寸要求，又要準(zhǔn)時(shí)交貨，我采用新型的手動(dòng)砂輪機(jī)，將原電動(dòng)機(jī)后蓋卸下，以主動(dòng)電機(jī)軸前后中心孔為基準(zhǔn)，在車床（C6140）上采用前后兩頂針車削電機(jī)鋁外殼以圓為基準(zhǔn)并留0.5mm為臺(tái)階作定位，外圓mm×100mm。

2.做一個(gè)專用夾具電機(jī)外殼套。圖6為下料φ140mm×孔φ110mm45號(hào)無縫圓鋼管，長100mm。在外圓焊一條30mm×30mm長100mm的四方長鍵作立車刀架裝夾緊作用，φ120的孔在車床上加工完畢。另將電機(jī)兩頭前后軸承改換為圓錐滾子軸承GB300200型。外殼專用套車好后將電機(jī)外殼整體用油壓機(jī)輕壓入夾具套內(nèi)，并用M12的螺釘緊固電機(jī)外殼。改裝后的手動(dòng)砂輪機(jī)變成機(jī)械緊固式磨頭，其有效工作深度為580mm，磨頭采用型號(hào)為GB/T2476-1994WA（GB）150X30A60的氧化鋁砂輪。其功率0.8kW，三相電壓，采用1.5kW變頻器電子無級(jí)調(diào)速，調(diào)定轉(zhuǎn)速為 1440r/min，如圖7所示。

3.油缸磨削工作高度為540mm尺寸，將機(jī)夾磨頭安裝在立車刀架上，每次磨削背吃刀量ap/0.05mm，切削速度Vc40m/min，進(jìn)給量f4mm/r因磨削進(jìn)給量大而快，所以采用垂直刀架中滑板的刻度尺調(diào)整為540mm用白色粉筆標(biāo)記，以免磨頭砂輪碰到底面。磨削中采用干磨，如磨頭發(fā)熱即停下機(jī)床來進(jìn)行風(fēng)冷卻，在常溫下再磨削，每磨削幾次進(jìn)給用金剛筆修整砂輪（金剛筆裝在側(cè)刀架上緊固）上下修整。

在整個(gè)磨削過程中，表面粗糙度已達(dá)IT6級(jí)，圓柱度0.02mm，內(nèi)徑mm。經(jīng)檢驗(yàn)、各項(xiàng)要求合格達(dá)標(biāo)，使外資企業(yè)非常滿意。按以上機(jī)械加工方法成功為客戶加工了12個(gè)液壓油缸，給企業(yè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)語

綜上所述，加工大而重的液壓油缸，關(guān)鍵要充分利用立式車床的加工原理，合理使用刀具的幾何角度和加工工藝方法，充分理解圖紙的各項(xiàng)要求，即使難度大、精度高的工件都能在設(shè)備和技術(shù)的突破中解決。

參考文獻(xiàn)

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[2]車工技師培訓(xùn)教材[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.