液壓缸筒鏜孔機(jī)床的設(shè)計(jì)

液壓缸筒鏜孔機(jī)床的設(shè)計(jì)

1精密薄缸筒的加工液壓缸是動(dòng)力滑臺的主要部件，其主要技術(shù)要求如圖1所示。內(nèi)孔直徑：100m，長度：2000mm，材料：完美硫酸管st45，內(nèi)孔直徑差異h8，內(nèi)表面粗糙度ra0。4m，直線度（1.3）。精密薄壁缸筒比較難解決的問題是深孔加工，對缸筒內(nèi)孔加工的常用方法有鏜孔珩磨或鏜孔滾壓兩種。但近年來，鏜孔珩磨逐漸被鏜孔滾壓所代替。若缸體內(nèi)徑較大，能確保鏜桿剛性，則鏜孔工序采用推鏜；若缸體孔徑較小，則鏜桿直徑更小，在軸向壓力的作用下很易使鏜桿失穩(wěn)，因此必須采用拉鏜。2通過外孔銑削加工深孔成臥式結(jié)構(gòu)該零件生產(chǎn)綱領(lǐng)為8000件/年，批量較大，若選用普通鏜床鏜削缸筒內(nèi)孔，效率低、成本高。為此，需設(shè)計(jì)鏜孔專機(jī)加工該零件的深孔。本工序?yàn)榇昼M、半精鏜。加工時(shí)的定位基準(zhǔn)為兩端外錐面，液壓缸筒支承在工件頭架和油缸夾具之間，被活塞頂緊。裝夾之后，由主軸帶動(dòng)液壓缸筒實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，鏜桿帶動(dòng)雙刃鏜刀作直線運(yùn)動(dòng)鏜削液壓缸筒的內(nèi)孔。鏜桿由導(dǎo)向套導(dǎo)向，導(dǎo)向套用圓錐滾柱軸承支承在活塞內(nèi)孔中，作為鏜刀切入時(shí)的支承導(dǎo)向；鏜桿架為鏜桿后支承，在溜板驅(qū)動(dòng)下作直線移動(dòng)。冷卻裝置采用乳化液冷卻系統(tǒng)，將冷卻液在較高的壓力下從支承座徑向孔，通過鏜桿與孔壁組成的環(huán)形縫隙輸入切削區(qū)，帶著切屑從液壓缸筒左端孔口排出。鏜桿上可裝夾功能不同的兩種雙刃鏜刀，分別進(jìn)行粗鏜和半精鏜。根據(jù)以上要求，鏜孔專機(jī)設(shè)計(jì)成臥式結(jié)構(gòu)，見圖2。本方案的優(yōu)點(diǎn)：主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，雙刃鏜刀作縱向進(jìn)給，能保證深孔的直線度和圓度。工件最大長度為2000mm，屬于深孔鏜削，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分配給工件，可提高被加工孔中心線的直線度。單刃鏜桿懸伸較長時(shí)，由于其質(zhì)量不均勻，質(zhì)心不在旋轉(zhuǎn)軸心線上，離心力會造成振動(dòng)，不能保證內(nèi)孔加工的圓柱度。而主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，雙刃鏜刀作直線運(yùn)動(dòng)，能確保鏜孔圓柱度；雙刃鏜削有利于解決斷屑問題，可避免切屑纏繞鏜桿；兩個(gè)對稱切削刃同時(shí)工作，切削深度較大，可提高效率2倍以上，而且其徑向分力基本對稱，刀桿所受的徑向分力較小，不會使鏜桿彎曲，切削較平穩(wěn)。3開銑削身體及安裝(1）粗鏜內(nèi)孔：粗鏜刀裝夾→工件裝夾→主軸旋轉(zhuǎn)→冷卻液開→鏜刀工進(jìn)→冷卻液關(guān)→主軸停轉(zhuǎn)→粗鏜刀卸下→鏜桿快退→冷卻液關(guān)。(2）精鏜內(nèi)孔：使工件和夾具脫開→精鏜刀裝夾→工件裝夾→主軸旋轉(zhuǎn)→冷卻液開→鏜刀工進(jìn)→主軸停轉(zhuǎn)→精鏜刀卸下→鏜桿快退→冷卻液關(guān)→主軸停轉(zhuǎn)→工件卸下。加工后的表面不允許留有退刀的刀痕，鏜桿在退回之前卸下鏜刀。機(jī)床電氣選用PLC和觸摸屏控制，工件的整個(gè)加工過程由人工操縱實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)循環(huán)。以上加工方法為推鏜，鏜刀裝在鏜桿的伸出端，切削的軸向分力指向鏜桿的后支承座，使鏜桿受壓，若因鏜桿剛性不足，可改為拉鏜，使切削的軸向分力指向鏜桿左端外側(cè)，使鏜桿受拉。拉鏜時(shí)，先將鏜桿穿過缸筒內(nèi)孔，鏜刀在工件左端裝刀，鏜桿后退為切削行程。鏜削直徑大于準(zhǔn)50mm一般采用推鏜工藝。4切削功率根據(jù)工件材料、刀具材料和鏜削孔徑等因素，確定粗鏜和半精鏜的切削深度（單面）分別為：5mm、0.6mm，主鈾轉(zhuǎn)速分別為180r/min、380r/min，進(jìn)給量分別為：0.5mm/r、0.2mm/r，計(jì)算切削功率為4.56kW。選擇鏜削頭1TA40，配套的傳動(dòng)裝置1TX40A-F41，主軸轉(zhuǎn)速低速40～250r/min、高速100～630r/min可調(diào)，粗鏜在低速區(qū)調(diào)速，半精鏜在高速區(qū)調(diào)速，主軸前軸承選配雙列向心短圓柱滾子軸承加推力球軸承的結(jié)構(gòu)，以提高主軸的徑向和軸向剛性。5成為u3000螺釘固定直進(jìn)和快速進(jìn)給由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)齒輪箱傳動(dòng)，帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)。滾珠絲杠布置在床身導(dǎo)軌中部，以消除偏轉(zhuǎn)力矩。螺母固定在鏜桿架溜板上，由滾動(dòng)螺母機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)鏜桿架溜板作直線移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)鏜桿的機(jī)動(dòng)進(jìn)給和快速進(jìn)給。進(jìn)給速度vf=0～2000mm/min，鏜桿的工作行程最大可達(dá)到2600mm，用程序進(jìn)行調(diào)節(jié)，由I/O接口輸出步進(jìn)脈沖，也可手旋倍率按鈕，控制鏜桿的縱向進(jìn)給速度和位置。6液壓缸筒銑孔專機(jī)設(shè)計(jì)工件頭架直接緊固在主軸上，工件夾緊裝置和鏜桿導(dǎo)向套安裝在支承座內(nèi)。支承座沿床身導(dǎo)軌移動(dòng)，便可調(diào)整夾具壓錐套和導(dǎo)向套相對于工件頭架的距離，調(diào)整之后在床身上緊固，工件夾緊裝置和鏜桿導(dǎo)向套如圖3所示。液壓缸體由兩端45°外錐面定位，工件左端首先頂在工件頭架上，右端被夾具壓錐套45°內(nèi)錐面支承并夾緊。壓錐套緊固在導(dǎo)向套的端部，而導(dǎo)向套則支承在活塞內(nèi)孔中，油缸右腔通油，則活塞和壓錐套左移，壓錐套由45°內(nèi)錐孔套住工件外錐面并施加向左的軸向夾緊力，從而夾緊工件。為了能夠在工件左端排出鐵屑和冷卻液并裝卸鏜刀，在工件頭架上開出通槽。冷卻液從工件支承座徑向孔輸入，從工件左端排出，利用高壓液體對刀具刃部進(jìn)行冷卻和潤滑，同時(shí)沖掉刀具頭部的鐵屑，排屑通道暢通，不會阻塞，使鐵屑能順利地排出。鏜削加工需要冷卻系統(tǒng)，而裝夾工件又需要液壓站，若分別為它們配備油箱就會使得專機(jī)的成本增加。因此，選用一種乳化液同時(shí)供應(yīng)冷卻和夾緊，夾緊乳化液泵出口壓力調(diào)整為2.5MPa。淬硬并經(jīng)磨削的導(dǎo)向套支承鏜桿，為外滾式導(dǎo)向，用精密滾動(dòng)軸承支承在活塞內(nèi)孔中，可與軸承的內(nèi)圈一起旋轉(zhuǎn)，而且還可以與活塞一起移動(dòng)，因此，導(dǎo)向套相對于鏜桿既有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又有直線運(yùn)動(dòng)，為了減小磨損和排屑，將鏜桿外表面設(shè)計(jì)成帶螺旋槽的結(jié)構(gòu)形式，螺旋槽的旋向與鏜桿的旋轉(zhuǎn)方向相反，其所產(chǎn)生的螺旋推動(dòng)力將使得鐵屑向工件內(nèi)孔左端出口排出，它可以減少切屑進(jìn)入鏜桿和導(dǎo)向套間隙的可能性，有助于延長鏜桿和導(dǎo)向套的壽命。導(dǎo)向套的內(nèi)徑徑向跳動(dòng)、鏜桿的圓柱度及鏜桿與導(dǎo)向套的配合間隙，將直接影響鏜孔的粗糙度和圓柱度。因此，應(yīng)合理確定導(dǎo)向套的尺寸公差和形位公差，其內(nèi)徑尺寸公差控制在0.003～0.006mm范圍內(nèi)，內(nèi)徑的徑向跳動(dòng)小于0.004mm，而內(nèi)徑的平行度、直線度及對外徑的同軸度為0.002mm，鏜桿與滾動(dòng)導(dǎo)向套的最小間隙為+0.015mm。液壓缸筒鏜孔專機(jī)主要用來加工液壓缸筒的深孔，該鏜孔專機(jī)設(shè)計(jì)成工件繞水平軸旋轉(zhuǎn)、鏜刀軸向