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关于法兰背面超长锪窝加工方法的研究

2019-02-14马秉平

中国铸造装备与技术 2019年1期
关键词:支撑架磁力铸件

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

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