陽煤集團華越機械有限公司（山西 陽泉 045008）王瀟綸

液壓缸在工程機械、礦山機械以及一些軍事裝備中廣泛應(yīng)用，而且液壓缸對缸筒內(nèi)孔表面粗糙度要求較高，通常設(shè)計要求表面粗糙度值Ra≤0.4μm。對于液壓缸筒內(nèi)孔加工，目前國內(nèi)采用較多的有兩種加工工藝，一種為冷拔管退火調(diào)質(zhì)后進行珩磨（冷拔后的管內(nèi)壁表面粗糙度值能達到Ra≤1.6μm，且壁厚均勻，另一種為毛坯管料調(diào)質(zhì)后進行深孔鏜加工能達到表面粗糙度值Ra≤0.4μm的要求，而不需要進行其他加工。

液壓缸是許多機械設(shè)備的重要組成部件，靠著液壓缸與活塞桿做相對往復(fù)的運動實現(xiàn)其設(shè)計功能。以煤礦用千斤頂為例，液壓活塞桿腔密封性能國標要求在2MPa和1.1倍供液壓力下，液壓缸不應(yīng)外滲漏。GB25974.2－2010要求液壓缸筒內(nèi)壁密封配合面的表面粗糙度值Ra≤0.4μm。傳統(tǒng)的鏜削加工精鏜后的表面粗糙度值只能達到Ra≤1.6μm，為達到表面粗糙度要求，進一步的工藝處理成為必要。對于缸徑大于100mm的液壓缸筒，一般采用深孔鏜加工缸筒內(nèi)壁。采用深孔鏜工藝的液壓缸筒工藝流程制定為：鋸割下料→熱處理→車削→深孔鏜粗鏜→深孔鏜半精鏜→深孔鏜精鏜→車削（見圖1）。

1.液壓缸筒深孔鏜工藝分析

（1）液壓缸筒一般為深孔（深孔是指孔深與直徑之比大于5而小于10的孔，此類深孔加工出來的缸筒可做成液壓缸和氣缸，在工業(yè)生產(chǎn)過程中可分為冶金缸和工程缸等）零件，深孔加工對于刀具的剛性要求較高，在切削力的作用下，刀桿會產(chǎn)生彎曲變形，使工件產(chǎn)生形狀誤差和徑向圓跳動等。再則液壓缸同內(nèi)壁配合表面粗糙度要求較高，鏜削達不到Ra≤0.4μm的表面粗糙度值要求，為此深孔鏜采用滾壓進一步降低表面粗糙度值，在經(jīng)過粗鏜、半精鏜、精鏜三次鏜削加工后，液壓缸筒內(nèi)壁的表面粗糙度值達到Ra≤0.4μm。

圖1

（2）對深孔鏜加工液壓缸筒材料分析：以煤礦用液壓支架立柱和千斤頂缸筒材料為例，按照GB25974.2－2010中規(guī)液壓缸使用材料性能的要求，一般選用27SiMn，其材料供應(yīng)狀態(tài)硬度≤217HBW，煤礦用液壓缸性能要求對其進行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)狀態(tài)下27SiMn具有高韌性和高耐磨性。

2.深孔鏜加工原理分析和深孔鏜刀介紹

經(jīng)過對深孔鏜加工工藝和液壓缸筒材料的分析，可知深孔鏜削加工成功需要解決的重要問題有兩個：一是如何提高深孔鏜鏜桿的剛性；二是采取何種措施改進刀具降低工件表面粗糙度值。所以深孔鏜床的刀具是深孔鏜中最為關(guān)鍵的技術(shù)。

深孔鏜床的加工原理：

（1）對深孔鏜床的介紹 深孔鏜床主要由床身、床頭箱和卡盤、托板（包括鏜桿固定架）、進給箱、中心架、授油器、鏜桿支架、馬達裝置、冷卻系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)等部分組成，如圖2所示。

圖2 T2235深孔鏜床

深孔鏜床是加工圓柱形零件的專用機床，它可以鏜削通孔、階梯孔，也可以進行光整滾壓加工，鏜削方式為推鏜，排屑方式采用向前排屑，在生產(chǎn)中適用于大批量生產(chǎn)，也適用于小批量生產(chǎn)。以T2235為例，其鏜孔最大直徑為350mm，根據(jù)床身導(dǎo)軌長度及定制刀桿的長度，加工深度可達2～10m，加工表面粗糙度值達到Ra≤0.4μm。

（2）深孔鏜刀的加工原理 深孔鏜的液壓缸筒內(nèi)孔成形原理是由缸筒毛坯料經(jīng)粗鏜刀頭粗鏜完內(nèi)孔之后，再由深孔鏜刀上的滾壓體通過和缸筒高速旋轉(zhuǎn)相對運動光整成形。深孔鏜滾壓刀頭的前部是鏜刀（也就是成形刀），它采用的是硬質(zhì)合金涂層機夾刀片，后部是采用和軸承鋼類似具有高強高硬度的多個滾柱。由于滾柱具有高強和高硬度，經(jīng)過滾壓的缸筒內(nèi)孔會產(chǎn)生冷作硬化，表面生成光滑如鏡的表面硬化層，經(jīng)粗糙度儀檢測，其表面粗糙度值可達到Ra＝0.1～0.08μm。而且缸筒內(nèi)壁的硬化層使得缸筒不磨損。深孔鏜鏜刀如圖3所示。

圖3 深孔鏜鏜刀

目前國內(nèi)生產(chǎn)深孔鏜床的廠家一般都不生產(chǎn)深孔鏜刀，而且生產(chǎn)深孔鏜刀的廠家也往往不生產(chǎn)深孔鏜床。深孔鏜刀的具體形式各有不同，但原理都是能實現(xiàn)金屬切削和滾壓作用的組合體（見圖4）。

圖4

3.深孔鏜加工中常遇到的問題

（1）工件鏜孔偏心。在生產(chǎn)過程中有時會出現(xiàn)鏜孔與工件外圓面同心度超差，導(dǎo)致圓柱形工件壁厚不均勻，產(chǎn)生廢品，出現(xiàn)這種現(xiàn)象原因如下幾點：①以T2235深孔鏜床為例，工件在深孔鏜床上靠錐盤、頂盤和工件兩端面45°錐面配合定位，如果錐盤和卡盤的錐面長時間磨損，或者裝夾工件時長時間的撞擊，導(dǎo)致錐面度數(shù)與安裝調(diào)試機床時出入較大，導(dǎo)致錐面定位精度失效。在生產(chǎn)過程中應(yīng)避免工件在裝夾和拆卸過程中與機床產(chǎn)生劇烈的碰撞，做好機床日常維護。②工件兩端面定位錐面角度超差。在車削工件兩端面錐面時，以工件外徑為基準找正，且錐面的表面粗糙度值最好達到Ra=1.6μm，保證工件兩端錐面與深孔鏜床錐盤接觸的有效性。③工件在裝夾過程中未找正，工件與機床錐盤不同心。如圖5所示。

圖5

（2）工件深孔鏜后加工表面粗糙度值Ra＞0.4μm。深孔鏜削加工后，在轉(zhuǎn)入下道工序前，有時會檢驗出液壓缸筒內(nèi)壁表面粗糙度值Ra＞0.4μm，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有如下幾點：①深孔鏜切削液防銹作用差，或者是加工后切削液不清理或者清理不干凈，導(dǎo)致加工面銹蝕，嚴重影響表面粗糙度值。在深孔鏜后，必須清理干凈切削液，并對工件內(nèi)壁進行防銹處理。②在深孔鏜過程中，推鏜進給量選擇太大，與工件旋轉(zhuǎn)速度不匹配。③深孔鏜加工過程中背吃刀量選擇較大。

（3）深孔鏜后的工件內(nèi)壁呈錐面、鼓面。由于深孔鏜所加工的工件都為深長孔，在工作行程超過一定距離時，鏜桿的剛性降低，在切削力用下，背吃刀量會逐漸降低或者工件過長而產(chǎn)生彎曲，導(dǎo)致鏜孔內(nèi)徑變化，在檢驗時工件內(nèi)孔圓柱度超差。在生產(chǎn)加工過程中，可以采用中心架減小由于工件剛性差導(dǎo)致的彎曲變形，可以減小背吃刀量避免由于鏜桿剛性不足造成的誤差。

4.結(jié)語

目前，深孔鏜工藝隨著新設(shè)備和新材料的應(yīng)用也在不斷的改進更新，尤其是新材料應(yīng)用于機械加工刀具和數(shù)控類深孔鏜設(shè)備的應(yīng)用，對深孔鏜工藝的要求更加嚴格，合理的制定深孔鏜削工藝，對于產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率至關(guān)重要。