液压缸缸体内孔加工工艺及问题浅析
?

一、概述
支撑液压缸是起重机的一个重要部件,液压缸的性能可靠与否关系到起重机吊重时的安全,所以支撑液压缸技术要求高,体现在对零件加工精度要求高。缸体是液压缸的重要部件,它是由接头和法兰盘焊接在缸管上组成的。如图1 所示,缸体的钢管、接头和法兰盘所用的材料均为45钢。工件毛坯内孔为?210mm,外圆为?300mm,长为740mm。由于缸体孔径小,所用镗杆细,切屑不易排出,散热能力差,刀具容易磨损,给机械加工带来一定的困难。因此,应采用适当的工艺进行加工。

图1 液压缸零件图
图2 工件装夹示意
图3 加工示意
图4 浮动镗刀示意图

1.浮动镗刀 2.导向块 3.密封圈 4.压紧螺母
图5 镗刀头结构
图6 滚刀图
图7 波度现象示意
二、内孔加工中出现的间题
在加工过程中,缸体内孔加工出现如下问题。
1. 内孔中心线偏斜,缸体壁厚不均匀。
2. 缸体内孔两端口出现直径大小不一样的问题。
3. 内孔表面凸凹不平,表面粗糙度达不到要求。
三、工艺基准的选择
缸体必须经过以下多道工序：粗车中心架基面→粗车外圆、内孔→焊接法兰→划6-?20孔线→钻铰6-?20→配柱销并焊接→退火处理→精车法兰定位面→粗镗→半精镗→精镗→滚压→车内孔各槽→钻孔。为了xx因缸体组合焊接而出现的内应力及材料硬度不均匀的问题,必须对缸体进行去应力退火,以减小工件变形量。在这些工序中关键工序为键孔至滚压内孔。为了保证镗孔及滚压后工件壁厚均匀,达到所需要的技术要求,在以后的镗孔及滚压、车内孔各槽加工中都以法兰面及中心架基面为基准,遵循基准统一原则。
四、影响加工质量若干问题的分析及解决办法
下面主要分析镗孔至滚压内孔等工序中出现的问题。在粗镗、半精镗、精镗及滚压加工中,所用设备为TZ120A深孔钻镗床。工件装夹方式如图2所示。为了xx机械加工中产生的大量切削热,便于排除切屑,并润滑对刀块及导向块,齿轮泵输出的油液要具有一定的压力及流量,经镗刀杆内通孔及镗刀体8个小孔流出,冷却刀头,同时将切屑从未加工表面冲出。为使排屑容易,切屑应为C 形屑。

1. 粗镗、半精镗
在粗镗、半精镗的加工中,为了减少镗孔时的径向力Fy,使切削速度快和切削深度大,应采用主偏角为75°的硬质合金镗刀,为保证理想的切削过程,在镗削孔径小的长缸筒时,由于镗杆细,系统刚度差,因此,应选用合理的切削用量。粗镗时,机床转速为30r/min,进给量为7.5mm/min ,切削深度为1.5mm ,内孔尺寸控制在?218mm ；半精锉时,机床转速为30r/min ,进给量为10.6mm/rnin ,切削深度为0.75mm ,内径尺寸控制在?219.5mm左右。
a. 出现内孔中心线偏斜,造成缸筒壁厚不均匀的原因及对策 在半精镗加工中,在刀体尺寸符合现有工艺要求下,刀体导向块与其内孔间隙为0.10m m的情况下进行镗削时,由于镗杆刚度差,在切削抗力的反作用下,刀具会产生微量位移现象。虽然在镗头导向块的控制下,所镗出的内孔尺寸正确,但中心线在入口处必然偏斜0.10mm,造成此处壁厚差0.20mm 。当镗完工件全长736mm之后,壁厚差将增至1.14mm。由于半精镗与精镗之间的加工余量为0.50mm, 所以精镗后无法修正因中心线偏斜造成缸体壁厚不等现象。解决该问题的措施是：应将导向套与刀体导向块的间隙确定在0.02mm左右。这样刀具就不会偏移,缸体壁厚不等的间题就解决了。
b. 半精镗后工件的一端尺寸正确而另一端尺寸超差的原因及对策 在半精镗的加工中,虽然试车时测得入口端尺寸在公差范围之内,但由于是封闭切削,在工件的加工过程中无法进行测量,当镗削完毕再进行测量时,就可能发现缸筒的出口端尺寸超差,而使精镗没有加工余量,容易出现废品。如图3所示,产生废品的原因是镗杆中心线与镗刀头中心线形成?角。由于偏斜,镗削工件时,造成镗头处于振摆状态。这样,加工内孔愈长,偏斜摆动愈大,出口端尺寸也就愈大。

解决这一问题的办法是在镗头的设计中,使镗头中心线与镗杆中心线重合,不形成?角。这样就解决了端口大小不一样的问题。
2. 精镗
a. 为了使滚压后缸体精度达到图样设计要求,半精镗后要进行二次浮动精镗,选择镗刀为可调式浮动镗刀。
如图4所示．刀头具有1°30'～2°的导向角,并有平直的修光刃,后角较小,即?=4°～6°。这样镗削时起挤压作用,使内孔表面粗糙度达Ra1.6μm,精度达IT7级。

b. 由于镗刀块浮动,而工件又处于旋转状态,因此刀块有自动对中性,且导向良好。
镗刀头结构如图5所示,图中的导向块为尼龙,有一定的弹性。用这种材料作导向块,既可避免擦伤已加工的表面,又可维持必要的导向要求。在调整导向块时,导向块应调整为略大于镗刀块尺寸。这样,在精镗时能自动磨去过盈量,而保持较准确的导向精度。

c. 在生产实践中,我们运用了试验法。在{dy}次浮动精镗时,采用{zj0}转速为30r/min, 进给量为15mm/min,切削深度为0.2mm ,内孔尺寸控制在?219.9±0.01mm。第二次精镗时．采用{zj0}转速为30r/min,进给量仅为7.5mm/min,切削深度为0.05mm,内孔尺寸控制在?220+0.03+0.05mm。经过实际操作表明这个切削用量是比较合适的,为后面的滚压加工打下了坚实的基础。
3. 滚压加工
如图6所示,为了使缸体内孔在滚压后达到设计要求,在滚压时根据材质及结构尺寸,采用的滚压过盈量应在0.02～0.04mm之间。所用滚压器为可调整尺寸的球形滚压器。

a. 在滚压加工中,进给量太大,单位时间内滚压密度不够,因此,滚压后的内孔会产生凸凹不平的表面,即产生波度现象,如图7所示。

为进一步使缸体内孔更光滑,一般{dy}次滚压转速为70r/min,滚压进给量为15mm/min 。
第二次滚压将进给量降为7.5mm/min。从而使缸体内孔表面粗糙度达到了技术要求。这样单位时间内的滚压次数就有所增多,滚压密度也就增大了,从而达到了克服波度现象,提高了产品质量。
b. 滚压加工过程就是球形滚柱的中端R形角对工件表面强行压入,使工件表层发生塑性变形的过程。滚压过程的润滑和冷却与精镗一样。
五、结束语
本文通过对支撑液压缸缸体内孔加工工艺基准选择、粗镗、半精镗、精镗及滚压加工工艺及出现的间题分析,提出了合理可行的工艺路线及方法,保证了缸体加工质量,对同类型液压缸内孔的加工具有参考作用。