掘进机伸缩保护筒工艺分析与加工

孙伟明　王超

【摘 要】伸缩保护筒是掘进机截割部上最重要的部件之一，它是保护伸缩内筒，且与切割减速器联接，起到支撑作用。伸缩保护筒是典型的薄壁工件，我公司机加车间只能用通用镗铣床加工该工件，在镗削加工过程中存在一些质量问题，包括被镗孔的尺寸精度达不到要求、表面粗糙度超差、孔的圆度超差、圆柱度超差及同轴度超差等，要保证此件的图纸技术要求，非常困难。我们通过分析伸缩保护筒的具体结构形式，制定并采用了合理的机加工艺，使得伸缩保护筒的镗削加工质量得到了有效的提高。

【关键词】伸缩保护筒；镗削加工；加工质量；机加工艺

1.伸缩保护筒的加工工艺分析

图1为我公司产品EBZ160A伸缩保护筒的简图， 该工件在实际加工时存在的质量问题，可以做下简要的分析：

图1

1.1机床精度对镗削加工质量的影响

（1）镗床主轴的旋转精度。主轴的旋转精度直接影响到被镗孔的圆度和被镗平面的平面度，镗削加工时，主轴带动刀具旋转，切削力方向不断发生变化，因此主轴的旋转精度越低，被镗孔的圆度误差越大，被镗平面的平面度越差。

（2）镗床导轨的直线度和导轨与主轴轴线的平行度。当工作台进给镗削加工时，导轨的直线度误差会导致被镗孔产生圆柱度误差，镗削同轴孔时会产生同轴度误差，床身导轨与主轴轴线不平行时被镗孔产生圆度误差。选用主轴进给镗削加工时，被镗孔会产生圆度误差。镗床导轨在使用过程中出现磨损现象会引起被镗孔产生圆柱度误差，并且加工过程中工作台移动不稳定使工件被镗孔表面粗糙度变大。

（3）镗床导轨与下滑座的间隙。镗床导轨与下滑座的间隙越大，负载越大，其偏摆量就越大，工作台进给镗削时，被镗工件会产生同轴度误差。

1.2镗削加工时安排不合理对镗削加工质量的影响

（1）镗杆伸出过长。镗杆伸出过长时，镗杆进给加工会造成被镗孔开始大，后来随着镗杆进给逐渐变小，产生圆柱度误差，因此在镗削加工时应尽量选择工作台进给。

（2）毛坯孔偏斜过多。毛坯孔偏斜过多时会影响被镗孔的圆度误差及同轴孔系的同轴度误差，因此在半精加工前一定要次切除偏斜量，最后一刀的吃刀量应尽量小。

（3）工序安排不当引起的镗削质量问题。工序安排不当会使被镗孔产生变形，形成圆度误差，因此在制作金工作业卡时要合理安排粗镗、半精镗、精镗的加工工序。

1.3工艺系统热变形产生的质量问题

在镗削加工过程中，切削热、摩擦热会造成工件热变形，变形造成被镗孔镗时是圆形，工件冷却后孔逐渐变成椭圆形，在加工过程中刀具受热而变长，被镗孔越长会形成先小后大的形状，而产生圆柱度误差。应通过合理的装夹方式和选择合理的切削用量减小工件的变形。

1.4工件的装夹造成的工件变形

工件安装在工件台上进行调整、找正，如工件调整、找正时出现偏斜或装夹不当造成工件变形，工件的安装要平稳可靠，合理选择夹辅具（如筒状工件应选择V型铁安装）装夹时，装夹位置要适当，夹紧力不能过大，尽量使夹紧力均匀。

装夹工件时尽量将工件装夹在靠近主轴端面位置，夹紧选在工件刚性好、变形小的位置，夹紧力作用点尽量落在定位支撑面内，并且主要夹紧点距工件加工过程中受切力最大的位置越近越好。伸缩保护筒是薄壁工件，因此装夹时必须在工件内部安装辅助支撑，装夹时夹紧点应落在辅助支撑点上，避免因装夹时造成工件变形。

1.5合理使用刀具及切削用量

（1）粗镗加工。尽量使用较粗刀杆加工，镗刀头安装在刀杆上伸出长度尽量短一些，如加工孔径较大的工件时，可以使用辅助夹刀具来增加刀具刚性。

（2）合理选择切削用量。

粗镗加工时应减小切削速度，增大切削深度及进给量，粗镗时单边留量2～3mm作为半精镗余量。

半粗镗是精镗的准备工序，主要是解决粗镗留下的余量不均匀部分，对于精度要求不高的孔可以直接精镗，不需要增加半精镗工序。

精镗的目的是保证被镗孔的尺寸精度，孔的形状精度和较好的表面粗糙度，精镗宜采用较高的切削速度，较小的进给量来切除半粗镗余量。

2.伸缩保护筒的加工

2.1工件装夹

将工件放在V型铁上按线找正，在Φ470和Φ520孔距端面130mm处安装支撑，Φ95孔下方用千斤顶支撑，筒内辅助支撑有手按紧后在辅助支撑上安装压板夹紧，夹紧时用力不宜过大，并且夹紧力要均匀，然后在Φ95上方安装压板夹紧。

2.2粗加工

选用硬质合金刀镗削Φ470和Φ520孔，余留单边2～3mm。用铣刀盘切除Φ470孔外端面，余量0.5mm.用硬质合金推切刀加工Φ470内端面，厚度按37mm。使用夹刀辅具加工Φ520孔外端面，长度按1070。

2.3半精加工

粗镗完成后，将工件上压板全部松开，稍等一会儿后看辅助支撑是否松动，如果松动用手拧紧，如果未松动，先将辅助支撑松开，再用手拧紧后将工件用压板夹紧，注意夹紧力不宜过大，各压板夹紧力分均匀。

使用铣刀盘切除Φ470孔外端面0.5mm余量后，使用推切刀加工Φ470孔内端面，保证尺寸36mm。

使用90°推切刀加工Φ520孔外端面保证尺寸1069mm，使用75°镗刀镗削Φ470和Φ520孔留量0.5～1mm后将工件上压板松开后再压紧，夹紧力要小于半精加工前的夹紧力，镗削Φ470和Φ520孔留量0.15～0.3mm。

2.4精加工

使用镗刀镗削加工Φ470和Φ520孔，加工到小于孔径上偏差0.02-0.05mm，后再次松开压板及辅助支撑，测量Φ470和Φ520孔，如发现变形用未缷下的精镗刀再走一刀即可，将压板夹紧倒角。缷下工件时注意防止工件发生碰撞引起已加工孔的变形。

3.结论

通过对此工件加工时现场观察及加工前的工艺系统认真的分析比较，对机加工艺进行一下改造，从加工效果来看，加工质量完符合图设计要求，从煤矿现场反馈来说，也没出现问题，实践证明这种加方法是可行的。

【参考文献】

[1]顾崇衔.机械制造工艺学.北京：陕西科学技术出版社，1997.

[2]陈宏钧.镗工操作技能手册.北京：机械工业出版社，2004.

[3]王健石.机械加工常用刀具数据速查手册.北京：机械工业出版社，2005.