解決活塞環(huán)車銑專機(jī)加工球鐵環(huán)崩刀的方法

發(fā)布日期：2011-11-25 蘭生客服中心瀏覽：2810

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1 引言

D83活塞環(huán)車銑專用機(jī)床是大連機(jī)床集團(tuán)近年來在吸取國外同類機(jī)床先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)實(shí)際需要開發(fā)的新產(chǎn)品，是為活塞環(huán)制造廠家提供的理想基礎(chǔ)加工設(shè)備。這種高效能專用設(shè)備改善和提高了活塞環(huán)制造的工藝水平，深受生產(chǎn)廠家的青睞。為汽車特別是轎車行業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

目前國內(nèi)不少活塞環(huán)生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)灰鑄鐵環(huán)的基礎(chǔ)上開發(fā)了球墨鑄鐵活塞環(huán)(以下稱球鐵環(huán))。但有部分機(jī)床在車削球鐵環(huán)時出現(xiàn)了崩刀現(xiàn)象。針對這一情況，我們做了認(rèn)真研究和試驗(yàn)整改，較好地解決了崩刀問題。現(xiàn)就崩刀的產(chǎn)生原因及解決的主要方法作如下論述。

2 產(chǎn)生崩刀的主要原因

D83機(jī)床是用靠模(凸輪)內(nèi)外仿形進(jìn)行活塞環(huán)車削加工的。活塞環(huán)片片疊加長度為170mm，用無心定位夾緊。車削時定好相關(guān)尺寸后，內(nèi)外圓同時加工，一次車出成品(刀頭為粗精車組合刀)。也就是說，不論毛坯有多少留量，只車一次。這就要求內(nèi)外徑的加工余量應(yīng)合理、經(jīng)濟(jì)。一般外徑留量應(yīng)控制在1～1.5mm，內(nèi)徑控制在0.8～1mm，毛坯應(yīng)規(guī)范。例如，安慶市ATG公司的球鐵環(huán)毛坯留量相當(dāng)好，以6110球鐵環(huán)為例，毛坯內(nèi)外徑留量1mm左右，環(huán)形內(nèi)外斜度為1.5°，毛坯還經(jīng)過打毛刺工序。經(jīng)D83機(jī)床多次試切，從未出現(xiàn)崩刀現(xiàn)象。但是，有的廠家毛坯料不規(guī)范，鑄造工藝落后。加工余量超差大，有的毛坯留量達(dá)3～4mm(單邊)，環(huán)形斜度在2.5°左右，軸向徑向位置留量大且不均勻。

球鐵環(huán)的硬度一般應(yīng)控制在HRB 104～112(HRC 33～37)。在此硬度下切削正常。而有些廠家的毛坯硬度達(dá)HRC 42左右。這些情況都使切削力不穩(wěn)定，容易造成崩刀。

在機(jī)床的制造上，影響剛性的有關(guān)環(huán)節(jié)存在一定不足，同樣容易產(chǎn)生崩刀。如何克服這些不足之處，從而解決崩刀問題，正是本文要介紹的內(nèi)容。

3 解決的主要方面和方法

圖1 鏜桿與支座

圖2 鏜桿支座與擺動座

鏜桿與鏜桿支座
鏜桿材料為40Cr，彈性模量為2.1×10⁵N/mm²，為高值范圍。因此提高鏜桿剛性應(yīng)從合理的選取設(shè)計(jì)尺寸入手。如圖1所示，在被加工環(huán)的公稱直徑D為60～92mm范圍內(nèi)所用的鏜桿，剛性略顯不足。為此我們將原鏜桿右端直徑f70mm改為f80mm，長度為100mm。通過試車，加工D為92mm以下規(guī)格的球鐵環(huán)，效果比原鏜桿加工的環(huán)有了明顯改善。
鏜桿左端探出長度為348mm，右端與鏜桿支座f95H7孔聯(lián)接，聯(lián)接長度為108mm，探出長度與固定長度之比約3∶1。為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，鏜桿支座孔精鏜時在銑開口處加墊片夾緊。裝配時增加配研，以鏜桿f95js6為基準(zhǔn)刮研支座孔，要求接觸面積25mm²內(nèi)粘點(diǎn)8個以上。上母線、側(cè)母線要保證要求，上母線左端+0.05mm效果更好些。
鏜桿支座與擺動座
鏜桿支座與擺動座是通過燕尾聯(lián)結(jié)的，用來調(diào)整環(huán)徑厚的。這種聯(lián)接形式特殊，既沒有鑲條配合，又不是滑動配合，而是過盈配合，過盈量為0.01～0.02mm，還要求保證接觸面積在70%以上，如圖2所示。過盈配合通過工藝手段容易達(dá)到，而要保證接觸精度就困難了。因?yàn)槎际氰T鋼件，以磨代刮接觸面積較少，常是線接觸。因此必須增加刮研工序。首先利用2-M10絲桿等距頂開，然后兩件配研，這樣才能保證接觸面積達(dá)到70%以上。

圖3 合金板與合金棒

圖4 支承板與滑塊
合金板與合金棒
凸輪運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)滾輪將形線傳遞到外刀架及內(nèi)鏜桿部分，調(diào)整杠桿比是通過上下調(diào)整合金棒來實(shí)現(xiàn)的，上下調(diào)整高度為40mm左右，在此范圍內(nèi)，合金棒與合金板應(yīng)始終保持良好的線接觸。它們在裝配后是夾在狹小的空間內(nèi)，看不見摸不著。用0.02mm的塞尺能否塞入來進(jìn)行檢驗(yàn)，很容易出現(xiàn)點(diǎn)接觸。如圖3所示，解決辦法是裝配時以合金板為基準(zhǔn)，研磨擺動座夾持硬質(zhì)合金棒的滑塊座背面。用涂色法檢驗(yàn)上下各截面的接觸，達(dá)到全接觸為止。
支承板與滑塊
左右支承板中間開有凹槽，各自安裝有滑塊。而滑塊與套筒聯(lián)接，中間穿擺動軸。旋轉(zhuǎn)手輪滑塊可沿支承板中間80H7凹槽上下移動，達(dá)到調(diào)整活塞環(huán)的長徑(D長)，短徑(D短)，偏度(UF)。支承板80H7凹槽的粗糙度、兩側(cè)平面度及平行度允差造成與滑塊配合間隙大，接觸面常是線接觸。為了提高剛性，修改了原裝配工藝，要求裝配配研。重新修改了設(shè)計(jì)圖紙，如圖4所示，80H7凹槽增加兩側(cè)平行度和直線度要求，公差均在0.01mm以內(nèi)；原滑塊80js6改為80^+0．02₀。由裝配選配。取消左右支承板與床鞍聯(lián)結(jié)的螺栓孔的沉孔，以增加剛性。
側(cè)導(dǎo)軌
側(cè)導(dǎo)軌的間隙是通過頂絲調(diào)整鑲條來實(shí)現(xiàn)的，如圖5所示。過去裝配側(cè)導(dǎo)軌缺乏經(jīng)驗(yàn)，采用的是靜態(tài)調(diào)整。經(jīng)過試車切削球鐵環(huán)，發(fā)現(xiàn)容易產(chǎn)生振動。為消除振動，提高剛性，將2-M8頂絲改為2-M10，由靜態(tài)調(diào)整改為動態(tài)調(diào)整。只要調(diào)整量適中，振動便自行消除。

圖5 側(cè)導(dǎo)軌

圖6 主軸前滑動軸承
主軸前滑動軸承
主軸主要承受徑向力，徑向間隙必須嚴(yán)格控制。如圖6所示，滑動軸承(或稱銅瓦)外徑與套內(nèi)徑之間是1∶8的錐度，配磨后要求接觸面積大于75%。配磨時銅瓦中的開口處暫時用焊錫焊接。裝配時，以主軸為基準(zhǔn)刮研銅瓦(刮研量一般在0.01～0.03mm內(nèi))，經(jīng)刮研，銅瓦孔徑增大。預(yù)緊銅瓦時，銅瓦外徑1∶8的錐面軸向移動(最大移動量約為0.24mm)，銅瓦產(chǎn)生微變形。銅瓦外徑與套的接觸精度丟失，達(dá)不到接觸面積75%的要求，需重新配磨。銅瓦預(yù)緊量和套的磨量按1∶8的比值。主軸這種結(jié)構(gòu)，裝配調(diào)整很麻煩，常因修整不合適而影響剛性。經(jīng)研究，將滑動軸承改為雙列向心短圓柱滾子軸承為好。裝配調(diào)整簡單易行，同時也保證了剛性，此方案的試驗(yàn)工作待進(jìn)行。