超小直径缸筒的加工

我厂承接引进韩国MSP-4U水稻插秧机部分液压件的国产化生产任务,其中控制秧箱左右移动的横向移送油缸,由于缸径小(Ø20mm)、行程长(300mm)、加工难度非常大。经过认真研究,反复设计计算,并结合我厂加工Ø40mm液压缸筒的经验,多次试验,终于解决了这一难题。

1 镗削加工方法

液压缸筒的加工工序一般为粗镗———精镗———滚压,在镗孔阶段,必须达到较高的精度,圆度小于等于0.01mm、圆柱度小于等于0.05mm,并达到一定的表面粗糙度值Ra3.2~1.6µm,再经过滚压加工才能成为优质的液压油缸。细长缸筒镗孔时刀杆的刚度是至关重要的,围绕这一关键问题,在加工Ø20×300横向移送油缸时,我们采取了3个方面的对策。

图1科太克

1.床头 2.刀杆 3.导向套

4.工件 5.夹具 6.进给箱 7.床身

图2科太克

1.前调整螺母 2.滚子 3.砂架 4.推力轴承

5.后调整螺母 6.锁紧钉 7.刀体 8.压片 9.螺钉

图3科太克

  1. 首先在毛坯上进行控制选取规格为Ø28×5、材料为45钢的热轧无缝钢管,使镗孔的加工余量在1~1.5mm左右。在加工前对毛坯进行校直处理,使其直线度小于0.3mm,这样就把切削时的刀具负荷降至最低,使较细的刀杆也能有较大的刚度。
  2. 刚性镗刀(见图1)这种刀具能将粗镗和精镗两道工序一次完成。它由刀头和刀杆两部分组成,刀头与刀杆采用可拆式,双圆柱定心,具有较高的重复定位精度。刀片和两条长40mm的导向块采用硬质合金材料,并焊接在刀头上,刀杆为外径Ø18,内径Ø8的空心杆。切削液从中空的刀杆里直接喷射至加工区域,冷却和润滑刀具并冲走切屑。
    刀具的主要参数如下:前角g=5°~8°,后角b=5°~8°,主偏角k=40°,过渡刃主偏角k’=16°’刃倾角l=10°~15°,修光刃长3~4mm,刀尖应较支承刃超前1~2mm。切削速度取18~30m/min,走刀量0.08~0.15mm/r。
  3. 缸筒加工的工装(见图2)床头1为刀具提供动力,移动工作台6带动工件进给,导向套3为刀具提供支承并在刀头进入工件前为其导向。刀具进入工件后由已加工孔导向。切削液由箭头处经空心刀杆,以一定的压力喷入切削区,直接冷却润滑刀具,冲走切屑。

2 滚压加工

  1. 滚压头的结构滚压的关键是制作滚压头,其结构见图3,刀体7是滚压头的骨干,它的右端可以与图1的刚性镗刀的刀杆相联,其联接螺纹和定位止口均相同,刀体中心有孔,切削液可以通过这里流入加工区。前调整螺母1和后调整螺母5与刀体通过螺纹联接,两个调整螺母之间是滚子2,砂架3和推力轴承4。滚子处在刀体的圆锥面上,旋转调整螺母使滚子轴向移动就能调整滚压头的滚压量。压片8和螺钉9用于固定滚子,使其在平时不脱落,锁紧钉6用于锁紧调整螺母。
    这个滚压头从结构上讲并不特殊,但由于其径向尺寸小,在安排各部分尺寸时颇费了一些心思,既使刀体不至因其太细而无法传递足够的扭矩,也使调整螺母和砂架不能因其太薄而没有强度。经过反复计算后确定滚子直径Ø4,前调螺母为M12×1.5螺纹,后调整螺母为M14×1.5螺纹。刀体上圆锥的大端为Ø12.5,锥度1:40。
  2. 滚压头的使用滚压头的调整量:在刀体的M12×1.5和M14×1.5两处螺纹上等分地各开4个槽,调整螺母上相距135°钻两个M3螺孔,这样调整螺母旋转45°,M3的螺孔就有一个对应的槽,锁紧钉便顶在槽内,保证调整螺母可靠锁紧。由于调整螺距为1.5mm,圆锥锥度为1:40,滚子径向最小调节量为0.0047mm,调整螺母转一圈滚子调节量为0.0375mm。
切削用量:滚压头对缸筒过盈量为0.06~0.18mm:
主轴转速:280~300r/min,进给量0.08~0.12mm/r。
这个滚压头在加工时,完全借用刚性镗刀的工装。使用同样的切削液。

3 结论

经过使用,用镗削加工工艺、工装加工了上百件的缸筒,经检验圆度误差小于0.01mm,圆柱度误差小于0.05mm,表面粗糙度值达Ra1.6µm,加工质量非常稳定。再经滚压加工,缸筒的表面粗糙度值可达Ra0.4µm,更提高了缸筒的耐磨性延长了使用寿命。

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