多面体长轴类深孔加工的支撑装置*

胡建武

（佛山市南海中南机械有限公司，广东佛山 528247）

0 引言

多面体长轴类零件是指三面体及以上的长轴类零件。当前社会快速发展，对零件部件的机械性能要求越来越高，许多零件要求材料为锻造件，文中所介绍的生产燃油共轨单元的多面体长轴原材料为34CrNiMo6 也需锻打。目前，对于多面体长轴类零件的深孔加工，工艺编制在选材料时用锻造大圆棒料，先在车床上车好外圆，然后用深孔钻镗床加工深孔，最后用龙门铣床加工均布的多个平面。这种加工方式虽然有利于中间深孔加工时的装夹与校正，但加工要去除大量材料，既浪费原材料，生产效率又低，零件的制造成本高，已不太适合现代加工。而采用锻造多面体毛坯，用龙门铣床加工好多个面到图纸要求，然后进行钻镗中间深孔，这个加工工艺最大的难题是在多面体加工完成后，在加工中间深孔时，在深孔钻探设备上不能直接装夹，多面体长轴零件没法得到有效地支撑，利用支撑装置后就能解决多方体轴类零件在深孔钻上的快速装夹和校正的问题。这样原材料选择多面体锻件既能节省材料采购成本，龙门机床加工多面时还能节省加工时间，提高生产效率。

1 使用原理

在深孔加工过程中，对加工工件偏斜度控制最好的是工件旋转，刀具既作反向旋转又作进给运动的双旋转，为保证多面体长轴深孔的质量，控制深孔的偏斜度，首先要考虑采用这种运动形式[1－3]。在深孔钻镗床用工件和刀具双旋转的运动方式钻镗孔时，必须保证多面体长轴类零件的中心轴线与机床的旋转中心重合，本文通过多个支撑装置紧固在多面体长轴上的方式，利用支撑装置中心与多面体长轴类零件中心同心的原理[4]，并达到在装夹时快速校正和得到有效支撑。多面体长轴深孔加工支撑装置中的支撑座型腔中至少需有2个定位基准面，在支撑座上至少需一组紧固螺孔，通过内六角螺丝紧压垫块使支撑座的基准面与多面体长轴的平面贴合。

2 六面体案例分析

现以六面体长轴深孔的加工为案例。如图1所示，六面体长轴深孔加工支撑装置，能利用深孔钻镗机床的中心架快速支撑、定位及校正六面体长轴零件，本套支撑装置由支撑座（1件/套）、垫块（3 件/套）和3 内六角螺丝（6 件/套）构成，根据长方体零件的长度和加工时的需要可装多套支撑装置。

图1 六面体长轴零件

2.1 支撑座

支撑座在支撑装置中为关键零部件，如图2 所示。支撑座的六变形内腔尺寸的中W1、W2、W3三边相等，且W1尺寸比支撑座中心到基准面A的尺寸多20 mm；同理，支撑座的内腔尺寸中W2比支撑座中心到基准面B的尺寸多20 mm；支撑座的内腔尺寸中W3比支撑座中心到基准面C 的尺寸多20 mm，多20 mm 主要为放置垫块和内六角螺丝调整紧固的距离。支撑座内腔基准面A、基准面B和基准面C到支撑座中心的距离等于六面体长轴零件对边尺寸的1/2。在装上整套支撑装置后，六面体长轴的中心线与支撑座的中心线重合[5]。支撑座的外圆上有6 个带M12 的螺纹通孔，每个M12 的螺纹上面有沉孔，要保证内螺纹有效长度大于30 mm，内六角螺丝上在螺孔内产生压紧力传递给垫块，两沉孔间的距离要大于深孔钻中心架上轴承宽度，以防止支撑座旋转时内六角螺丝干涉。

图2 支撑座结构尺寸

本支撑装置中支撑座是整套装置的关键件，其制造精度直接会影响装在多面体长轴上后各套支撑装置的中心与深孔钻镗机床的旋转中心是否重合，在加工支撑座时要到达如下要求。

（1）支撑座采用45#或40Cr 材料，零件需调质到HRC32－36，增加支撑座的强度，提高耐用度。

（2）支撑座的外圆尺寸要控制在0.03 mm的公差之内，使多个支撑座之间具有互换性。

（3）严格控制支撑座外圆中心到基准面A、基准面B和基准面C的距离误差在0.02 mm以内，保证支撑座中心到3个基准面的距离相等。

（4）在支撑座的端面上刻上3 个基准面的标记字母A、B和C，以便安装时多个支撑座的同一基准面在统一方向。

2.2 垫块

垫块如图3 所示，垫块的厚度为10 mm，主要是防止支撑装置与六面体零件夹紧时零件的表面被压伤，起到将压力均匀分部的作用。

图3 垫块

2.3 内六角螺丝

选用标准件M12 内六角螺丝，主要是压紧固定的作用，压紧力直接作用在垫片上，防止支撑座与六面体长轴零件在加工深孔时松脱。

3 支撑装置安装

支撑装置的安装如图4 所示。根据六面体长轴零件的大小和长度确定要装支撑装置的套数，至少要安装2套，并在要放置的位置做记号；把铣完六面的长轴放置平台上，将支撑座按所需的套数穿入长轴，支撑座型腔的基准面A、基准面B、基准面C与六面体零件的平面贴合；安装时调整每套支撑装置的基准边的方向要一致，然后在各基准的对面放入垫片，用M12内六角螺丝顶住垫块，使支撑座与六面体长轴零件紧固一起，其他位置的固定方法按上述步骤即可，安装完后保证了多个支撑装置的中心与六面体长轴的中心重合。支撑装置装好后，在平台上放置2个大V型铁，将两端支撑座的外圆放置V型口上，用装有杠杆表高度尺检查各个支撑装置的中心与六面体长轴中心的同轴情况，然后用深孔钻镗床的六爪（或三爪）卡盘夹住一端，每支撑座的外圆由深孔钻镗床的中心架支撑，校正两端支撑座外圆，从而保证了多个支撑装置的中心与深孔钻镗床中心同轴，这样六面体零件的中间深孔就可以加工了。

图4 支撑装置的安装

通过六面体长轴的支撑装置的描述，同理类推，可以知道，对于三面体长轴零件每套支撑装置是由[6－10]支撑座（型腔内2个基准平面，1组紧固螺孔）、1块垫块和2个内六角螺丝组成；对于四面体长轴零件每套支撑装置是由支撑座（型腔内2个基准平面，2组紧固螺孔）、2块垫块和4个内六角螺丝组成；对于五面体长轴零件每套支撑装置是由支撑座（型腔内3个基准平面，2组紧固螺孔）、2块垫块和4个内六角螺丝组成。具体配套数如表1所示。

表1 多面体长轴每套支撑装置配置

4 生产应用

在应用上，中船动力研究院有限公司的伺服油共轨管是四面体长轴类，材料为34CrNiMo6，共轨管有φ65 mm的通孔需深孔加工，按照以前的制造工艺生产方案，毛坯需定购直径大于250 mm、长度大于3 840 mm的圆锻件，车外圆直径至240 mm，然后在深孔钻探上钻镗φ65 mm的中间深孔，最后龙门铣床铣加工四面体。有了四面体长轴支撑装置后，毛坯采用160 mm×190 mm×3 840 mm锻打四面体，先用龙门铣床加工完四面尺寸，然后安装4套支撑装置完成φ65 mm深孔加工。通过改进，四面体锻件毛坯材料比圆锻件材料的重量减少了39.7%，材料采购费用也减少了39.7%，龙门铣床加工四面体的时间由原来的16 h缩短至现在的7 h。通过使用四面体长轴支撑装置，伺服油共轨管的总成本下降了30%，大大地提高了共轨产品的市场竞争力。

5 结束语

本支撑装置是由多套支撑装置通过紧固在多面体长轴上的方式，利用支撑装置中心与多面体长轴类零件中心同心的原理，并达到在装夹时快速校正和得到有效地支撑，通过这种支撑装置解决了在面临多面体长轴类零件加工深孔时装夹与校正的难题。在实际生产使用中，不但能减少材料费用，还能减少机加工时间，提高生产效率。不仅适用于多面体长轴类零件较大孔的深孔钻镗加工，也适用于多面体长轴类零件较小孔的的枪钻深孔加工；不仅适用于多面体锻件长轴类零件，也可适用于多面体型材长轴类的中间深孔加工，适用性很广，为多面体长轴类的深孔加工提供装夹校正创新方案。