19100DWT浮箱吊臂相向锥度孔专用镗杆设计

罗彦军

【摘 要】应青山船厂建造19100DWT 浮箱与吊臂连接处锁紧装置的特殊要求，吊臂加厚板处需加工成带相向锥度的两排内孔，经过车间相关人员努力，改造了一套专用相向锥孔镗杆，完成了该厂19100DWT四条船的浮箱镗孔工作。

【Abstract】 On the basis of 19100DWT special construction requirements of the locking device located between pontoon and arm in Qingshan shipyard， two rows of opposite direction taper holes should be placed on thicken plate of the arm. Through the great efforts of workers， a set of special use boring bar of opposite direction taper hole has been reconstructed， hence， all boring bars on four vessels of 19100DWT are well constructed.

【关键词】浮箱；吊臂；相向锥度孔；专用镗杆

【Keywords】pontoon； connecting bar； opposite direction taper hole； special use boring bar

【中图分类号】U66 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0103-02

1 引言

浮箱又称稳定浮筒，是超级起重设计的额外压载舱。一般的船舶在吊装货物时候使用自身压载系统保持吊举过程的平衡；船身外的浮箱（稳定浮筒），能够给船舶更多的自平衡力以吊装更重的货物。浮箱通常设置船艏、船尾各一套，储存在货仓等指定位置；停泊装卸大型货物时使用，安装在指定位置；根据船舶吃水、所起吊货物等因素决定浮箱的压载状态，通过浮箱吊臂悬挂在船体指定位置用来提高船舶的稳定性。该厂建造的19100DWT-7#/8#/9#10#浮箱，船东要求船艏部设计一套浮箱。根据设计，工作时是利用固定在船体船舷的吊臂，利用液压锁紧装置，通过插销锁住浮箱，完成对船舶的平衡，由于浮箱吃水的不同，浮箱与吊臂的连接位置也不同，吊臂上锁紧部分由19对直径约210mm的锥孔组成，两排锥孔锥度相反。普通镗杆只能加工直孔，无法完成锥孔加工。在经过车间工艺组的尝试研究，最终设计出一套专用镗杆对该相向锥孔进行镗削加工。

2 镗削设计

2.1 镗削的应用

在机械加工过程中，镗削是一种孔类零件的加工方法。镗削加工主要是用各种镗床进行镗孔的一种工艺手段，其工作过程是：工件在工作台或附件、装置上固定不动，刀具随镗床主轴作旋转运动，靠移动主轴或工作台作进给运动，从而实现镗削。镗床加工的适用性较强，它可以镗削单孔和孔系；锪、铣平面；镗止口及镗、车端面等。当配备各种附件、专用镗杆和装置后，还可以切槽、车螺纹、镗锥孔及球面。镗削加工在应用微调镗刀、定径镗刀和专用夹具或镗模后，可精确地保证孔径（H7～H6）、孔距（0.15mm左右）的精度和较小的表面粗糙度（Ra1.6～0.8μm）。船舶在轴系和舵系的镗孔工作中，镗杆是一件十分重要的工具，该厂在近几年来所建造的各类型万吨级以上的船舶中，镗杆主要是对挂舵臂、尾轴承座、舱口盖附件的镗孔，因加工件构造不同、规格各异，车间配备相应的镗杆多根，所镗削加工工件均为单孔附带镗止口，直至该厂建造的19100DWT-7#/8#/9#10#船东要求增加浮箱，因其浮箱吊臂连接锁紧装置要求镗系列相向锥孔，面临以下问题：两锥孔不同方向，一套走刀装置无法完成两相向锥孔的加工；要保证两相向锥孔的同心度；工件较长，换向后难以找两锥孔的同心度。根据此要求，车间工艺组人员设计出了一套专用镗杆，镗杆安装两套走刀装置，分别镗削对应的锥孔，既保证了同心度的要求，又镗削两相向锥孔。

2.2 19100DWT浮箱专用相向锥孔镗杆结构及原理

2.2.1 镗杆结构

如图镗杆装配图1所示，镗杆安装靠其尾部锥柄13与镗床镗轴前端莫氏5号锥孔相配合，刀头7通过外套上的装刀块8安装在丝杆上9，并用顶丝6顶紧，丝杆通过两丝杆布司4固定在布司座3和斜槽内，刀头可沿着丝杆在斜槽内滑动，丝杆座起导向作用，共两套同向丝杆。进给量由棘轮2控制。

镗孔示意图如图2实施。驱动头带动镗杆与刀架回转时，通过棘轮机构使刀架在镗杆的斜面上做轴向进给，实现镗孔。

2.2.2 设计依据

该锥孔镗杆主要依据丝杆在斜槽中的倾角来控制加工的锥度。根据锥度与斜度存在2倍关系，斜度=锥度/2。依据图纸带入数据：

锥孔斜度为==1：9=2tanα；故镗杆斜槽的斜度设计为tanα=1：18。

该镗杆设计一对倾角相同的进刀机构，理论上可以实现相向同时镗孔，但是考虑到如下原因在本次镗孔设计中没有使用，只使用单向镗孔。①车间自制镗杆材质无法承受同时进刀时的受力；②同时镗削相向镗孔需要双人监管，劳动力增加；③驱动端负荷加大；④在一端加工刀具出现“扎刀”等现象时不方便处理；⑤工件在制造时差生的误差如切削余量不相等等原因无法保证加工质量。在镗削过程中，走刀均由大径走向小径。

3 19100DWT浮箱吊臂镗孔工艺

吊臂在制作过程中分为3个阶段分段建造，车间镗孔部分为第三个分段。

①用行车将工件吊至车间划线平台，水平调整后按照图纸画出加工圓，镗孔检验圆，镗杆检验圆。

②检查调试镗杆附件，检查完好后安装在落地镗床上。

③将工件吊至落地镗床工作平台，校正工件并加紧固定。

④将镗杆穿至工件内，按照镗杆检验圆校镗杆。

⑤工件另一端安装镗杆支撑座。

⑥粗镗：工件单边依次对刀镗孔。精镗：成对锥孔镗孔，以保证同心度。

⑦镗孔：粗镗孔，走刀量2mm/m，转速71 r/min；精镗：走刀量0.5mm/m，转速 71 r/min。

⑧镗孔完毕后自检，检验合格报车间检验员检验。

⑨用液压插销拂配锥孔完并报检。

4 特点及注意事项

虽然目前有微调镗刀也可以加工锥孔，但均是加工单个锥孔的。相向镗孔的镗杆少之又少。19100DWT系列所用双锥度孔专用镗杆，该刀杆的设计构思巧妙，结构简单、制造容易，安装和调试方便。

使用时特别要注意精镗时走刀量的控制：走刀量过大和过小，加工精度均达不到要求，因此要控制最后两刀的余量。经测试，当走刀量为0.5mm/r ，精镗粗糙度在Ra1.6～0.8μm之间，满足图纸Ra3.2的要求。

5 结语

该镗杆是车间在19100DWT系列船制造浮箱过程中，通过车间工艺组成员的努力设计完成的。笔者有幸参与，通过对此镗杆设计拓宽了对机加工方面的知识面，丰富了自己。对于此镗杆结构和原理的介绍，错误之处，敬请读者指正。

【参考文献】

【1】徐鸿本.机械加工工艺手册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2015.

【2】孟少农.机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社， 1998.