解決活塞環車銑專機加工球鐵環崩刀的方法

發布日期：2011-11-25 蘭生客服中心瀏覽：3002

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1 引言

D83活塞環車銑專用機床是大連機床集團近年來在吸取國外同類機床先進技術基礎上，結合國內實際需要開發的新產品，是為活塞環制造廠家提供的理想基礎加工設備。這種高效能專用設備改善和提高了活塞環制造的工藝水平，深受生產廠家的青睞。為汽車特別是轎車行業的發展做出了重要貢獻。

目前國內不少活塞環生產廠家在生產灰鑄鐵環的基礎上開發了球墨鑄鐵活塞環(以下稱球鐵環)。但有部分機床在車削球鐵環時出現了崩刀現象。針對這一情況，我們做了認真研究和試驗整改，較好地解決了崩刀問題�，F就崩刀的產生原因及解決的主要方法作如下論述。

2 產生崩刀的主要原因

D83機床是用靠模(凸輪)內外仿形進行活塞環車削加工的�；钊h片片疊加長度為170mm，用無心定位夾緊。車削時定好相關尺寸后，內外圓同時加工，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。這就要求內外徑的加工余量應合理、經濟。一般外徑留量應控制在1～1.5mm，內徑控制在0.8～1mm，毛坯應規范。例如，安慶市ATG公司的球鐵環毛坯留量相當好，以6110球鐵環為例，毛坯內外徑留量1mm左右，環形內外斜度為1.5°，毛坯還經過打毛刺工序。經D83機床多次試切，從未出現崩刀現象。但是，有的廠家毛坯料不規范，鑄造工藝落后。加工余量超差大，有的毛坯留量達3～4mm(單邊)，環形斜度在2.5°左右，軸向徑向位置留量大且不均勻。

球鐵環的硬度一般應控制在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HRC 42左右。這些情況都使切削力不穩定，容易造成崩刀。

在機床的制造上，影響剛性的有關環節存在一定不足，同樣容易產生崩刀。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從合理的選取設計尺寸入手。如圖1所示，在被加工環的公稱直徑D為60～92mm范圍內所用的鏜桿，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以下規格的球鐵環，效果比原鏜桿加工的環有了明顯改善。
鏜桿左端探出長度為348mm，右端與鏜桿支座f95H7孔聯接，聯接長度為108mm，探出長度與固定長度之比約3∶1。為了達到設計要求，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為基準刮研支座孔，要求接觸面積25mm²內粘點8個以上。上母線、側母線要保證要求，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結的，用來調整環徑厚的。這種聯接形式特殊，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到，而要保證接觸精度就困難了。因為都是鑄鋼件，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
凸輪運轉經滾輪將形線傳遞到外刀架及內鏜桿部分，調整杠桿比是通過上下調整合金棒來實現的，上下調整高度為40mm左右，在此范圍內，合金棒與合金板應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，看不見摸不著。用0.02mm的塞尺能否塞入來進行檢驗，很容易出現點接觸。如圖3所示，解決辦法是裝配時以合金板為基準，研磨擺動座夾持硬質合金棒的滑塊座背面。用涂色法檢驗上下各截面的接觸，達到全接觸為止。
支承板與滑塊
左右支承板中間開有凹槽，各自安裝有滑塊。而滑塊與套筒聯接，中間穿擺動軸。旋轉手輪滑塊可沿支承板中間80H7凹槽上下移動，達到調整活塞環的長徑(D長)，短徑(D短)，偏度(UF)。支承板80H7凹槽的粗糙度、兩側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。重新修改了設計圖紙，如圖4所示，80H7凹槽增加兩側平行度和直線度要求，公差均在0.01mm以內；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結的螺栓孔的沉孔，以增加剛性。
側導軌
側導軌的間隙是通過頂絲調整鑲條來實現的，如圖5所示。過去裝配側導軌缺乏經驗，采用的是靜態調整。經過試車切削球鐵環，發現容易產生振動。為消除振動，提高剛性，將2-M8頂絲改為2-M10，由靜態調整改為動態調整。只要調整量適中，振動便自行消除。

圖5 側導軌

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，徑向間隙必須嚴格控制。如圖6所示，滑動軸承(或稱銅瓦)外徑與套內徑之間是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，以主軸為基準刮研銅瓦(刮研量一般在0.01～0.03mm內)，經刮研，銅瓦孔徑增大。預緊銅瓦時，銅瓦外徑1∶8的錐面軸向移動(最大移動量約為0.24mm)，銅瓦產生微變形。銅瓦外徑與套的接觸精度丟失，達不到接觸面積75%的要求，需重新配磨。銅瓦預緊量和套的磨量按1∶8的比值。主軸這種結構，裝配調整很麻煩，常因修整不合適而影響剛性。經研究，將滑動軸承改為雙列向心短圓柱滾子軸承為好。裝配調整簡單易行，同時也保證了剛性，此方案的試驗工作待進行。