关于法兰背面超长锪窝加工方法的研究

马秉平

（共享装备股份有限公司，宁夏银川750021）

1 背景

我公司为客户生产的一种船用支架为两头大而厚、中部扁薄而长的中空哑铃式流线形的球墨铸铁件。铸件内外质量要求非常高，有明确的质量标准，涉及铸铁材料研究、铸造工艺设计、铸件充型及凝固模拟、模具设计及制作、特殊芯铁的设计及应用、熔合芯撑的设计及应用等。

公司生产一件样件，铸造错箱导致铸件全部精加工完成后，“烟斗口”法兰背面铸窝与对应螺栓孔ø33错偏（图1），错偏量在0～18mm，最大错偏18mm，造成无法使用螺栓，铸窝图纸设计尺寸为ø110mm，使用螺栓孔ø33mm设计在ø110mm铸窝正中。公司质量部门评审以人工修磨的方式去除铸窝多肉部分，但是修磨量太大，评估需要15～18天才能完成所有错偏铸窝修正。修磨进度保证不了顾客的验收。对于超长铸窝修正，我公司目前没有找到一种切实可行的加工方法，加之支架特殊的外部结构，机床返修无法完成，没有适合的刀具。现设计制作一种特殊工装，用机加工的办法代替人工修磨，提高效率，保证顾客验收。

图1 铸窝错位示意图

2 实施过程

常规的法兰背面锪窝加工工艺为：刀具从已加工孔深入后再装刀进行锪窝。对于该支架，铸窝长达300mm～500mm，而中心使用螺栓孔只有ø33mm，也就是说刀杆直径不能超过ø33mm。要修正300 mm～500mm长的铸窝，直径ø33mm的加长刀杆刚性难以保证，加工过程中容易扭弯刀杆，损伤螺栓孔，甚至伤及到机床作业人员安全。

现设计一种特殊工装（图2）来解决以上难题，设计思路为：以“烟斗口”支架法兰精加工端面做基面，以对应ø33 mm螺栓孔作修复铸窝轴心，利用磁力钻作驱动源，带动超长刀杆，以专用支架作支点，支撑超长刀杆，旋转镗削去除错箱多肉部分，代替人工铲磨。

图2 工装结构示意图

2.1 镗杆动力源选择

机床成本高，铸件找正需要较长时间。利用支架法兰端面已加工面与ø33mm使用孔垂直的特点，选取磁力钻，以法兰端面做基准面，磁力钻规格：钻孔直径最大ø38 mm，转数：125r/min。

2.2 超长镗杆设计制作

镗杆材料选用45#钢调制料。与导向铜套以及镗杆支架支撑孔微量间隙配合。由于是反拉加工，镗杆锥柄与磁力钻主轴锥孔必须完全固定，在镗杆锥柄与磁力钻主轴锥孔做穿销孔比较困难，利用磁力钻主轴锥孔外圆结构，连接装置制作在镗杆上。磁力钻行程为250mm，镗杆长度在支撑架外保证有一个磁力钻的行程长度，对于支架500mm长的铸窝修正，采用两次分段镗削，在镗杆中间设计两个装刀座，夹刀方式为M8顶丝压紧。镗杆设计尺寸如图3所示。

图3 镗杆结构图

2.2.1 刀具选择

镗刀为白钢条，刃磨到位，保证主切屑刃与镗杆的垂直度，或选用合金焊接刀。

2.2.2 镗杆专用支撑架设计

首先要在支架铸件上固定镗杆专用支撑架，保证支撑架与铸件完全定位。利用支架ø33螺栓孔，在要修正铸窝相邻铸窝内，以焊接悬臂梁的形式用M30螺栓定位镗杆支撑架。镗杆支撑架设计尺寸如图4所示。

2.2.3 铜套设计

为了避免超长刀杆旋转镗削过程中对已加工使用螺栓孔璧的擦伤，选取铜套与ø33螺栓孔微量间隙配合做旋转孔壁防护。选用紫铜材质，长度大于等于螺栓孔长度的2/3。设计尺寸如图5所示。

图4 镗杆支撑结构示意图

2.2.4 铸窝修正操作步骤

（1）铸件放置安全，防护紫铜套放入ø33螺栓孔中，磁力钻安装超长镗杆，伸进紫铜套中，开启电源，定位磁力钻。

（2）在相邻铸窝内安装镗杆专用支撑架，镗杆穿入支撑架支撑孔中，M30螺母定位支撑架。（3）安装刀具，对刀，M8顶丝压紧。

（4）启动电源，手动磁力钻手柄进给镗削修正错偏铸窝，过长的铸窝分两次隔段修正。

（5）关闭电源，确认铸窝尺寸修正到ø105mm。

（6）先拆卸镗刀，再拆卸镗杆支撑架，最后取出镗杆。

（7）进行下一个铸窝错偏修正。

图5 铜套尺寸示意图

3 结语

经现场实际操作，修正效率快，是人工修磨效率的8～9倍，12处错偏铸窝两个工作日完成修正，保证了顺利验收。整个加工过程不需要占用机床资源，安全系数高，加工尺寸符合要求，可作为一种成熟的加工工艺固定下来，在铸件返修中推广应用。在超长刀杆所能承受的扭矩下，支撑架具备足够的定位刚性，刀杆长度可以再加长，多个支撑点支撑刀杆，分段镗削，加工更长的铸窝（图6）。

图6 刀杆的加长结构示意图