解超，陳歡歡

（卡特彼勒（鄭州）有限公司，鄭州 450000）

0 引言

搖臂鉆床是傳統(tǒng)的鉆孔加工設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲及修刮端面等多種形式的加工，具有操作方便、靈活、適用范圍廣等特點(diǎn)［1-3］。但由于結(jié)合面比較多，故機(jī)床剛性較差，定位精度不高，特別是對(duì)于異形件的加工精度不高、加工效率低等制約了該設(shè)備的批量應(yīng)用。本文通過礦用液壓支架抬底千斤頂滑靴式活塞桿的鉆孔加工方案，比較了搖臂鉆床和立式加工中心的加工特點(diǎn)，簡(jiǎn)述了采用立式加工中心代替搖臂鉆床加工該類型零件異型孔的優(yōu)越性，并對(duì)其加工效率進(jìn)行了對(duì)比分析。

1 滑靴式活塞桿結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

礦用液壓支架抬底千斤頂較多采用滑靴式活塞桿，該類型活塞桿結(jié)構(gòu)如圖1所示。

滑靴式活塞桿采用27SiMn或35CrMnSiA鋼材料，毛坯采用模鍛件，實(shí)心桿體，內(nèi)部鉆有2個(gè)φ8的通液孔（深孔），活塞桿頭部大端突出部分有4個(gè)安裝U型卡的小孔，在與小孔所在面的垂直方向上有進(jìn)、回液孔?；ナ交钊麠U采用快換接頭，通過U型卡將活塞桿進(jìn)、回液孔和快換接頭相聯(lián)接，為了保證安裝精度和互換性要求，故對(duì)于U型卡孔和接頭孔有較高的位置度要求。

圖1 滑靴式活塞桿結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 滑靴式活塞桿局部圖

其鉆孔工序的加工圖如圖2所示。

由于U型卡孔和接頭孔不在同一個(gè)面上，在搖臂鉆床上加工這兩種孔時(shí)不能同時(shí)加工，需要先在B面上鉆4個(gè)U型卡孔，然后在A面上鉆與之相交、與深孔成45°或60°的2個(gè)進(jìn)、回液孔，加工過程中需要反復(fù)找正、裝夾。

2 采用搖臂鉆床多次裝夾鉆孔的傳統(tǒng)工藝方案

2.1 搖臂鉆床加工工藝方法

搖臂鉆床加工示意圖如圖3所示。

圖3 搖臂鉆床加工示意圖

搖臂鉆床加工工藝路線：劃線→鉆U型卡孔→鉆進(jìn)、回液孔→鉗（去刺、倒鈍）。其加工過程簡(jiǎn)述如下：1）先用虎鉗夾住工件鍍鉻區(qū)處，將面A調(diào)成豎直方向，找正，鉆B面上的4個(gè)U型卡孔；2）用墊塊將工件墊起，用虎鉗夾住工件鍍鉻區(qū)處，將面A調(diào)成水平方向，找正，鉆面A上的2個(gè)接頭孔與面B上的4個(gè)U型卡孔相交，且與深孔成 45°或 60°；3）人工去毛刺，孔口尖棱倒鈍。

2.2 搖臂鉆床加工缺陷

該種加工方式有以下幾方面的不足之處：1）重復(fù)裝夾定位精度低，難以滿足進(jìn)、回液孔與U型卡孔間的位置精度要求；2）單件找正并且重復(fù)裝夾工件的鍍鉻區(qū)處（已精加工面），易夾傷零件表面，造成不合格品；3）鉆前需要?jiǎng)澘拙€，增加了額外工序成本；4）搖臂鉆床定位精度低，鉆削過程中切削力會(huì)影響鉆孔精度；5）搖臂鉆床切削加工切削速度低，需要鉆、擴(kuò)、鉸三個(gè)工步，加工精度不高；6）裝夾困難，因?yàn)殂@床工作臺(tái)不適合異形件的定位壓緊，造成定位精度低，且不穩(wěn)定；7）人為因素影響加工精度，搖臂鉆床找正對(duì)工人的操作技能依賴度較大，難以滿足工件質(zhì)量穩(wěn)定性要求；8）加工效率低，主要工作時(shí)間用于工件找正和裝夾，有效加工時(shí)間所占比例小；9）環(huán)境污染，搖臂鉆床是開放式冷卻，切削液飛濺污染環(huán)境和影響工人身體健康。

鑒于傳統(tǒng)鉆床加工的弊端，我們經(jīng)過計(jì)算和試驗(yàn)，采用了新型的工藝方案代替搖臂鉆床加工，即采用立式加工中心一次裝夾鉆孔的工藝方案。

3 采用立式加工中心一次裝夾鉆孔的新型工藝方案

3.1 立式加工中心工藝方法

使用立式加工中心加工活塞桿進(jìn)、回液孔和U型卡孔的工藝方法，如圖4所示，利用可調(diào)工裝將進(jìn)、回液孔面（圖1所示A面）調(diào)成水平方向，先利用角度頭將側(cè)面（圖1所示B面）4個(gè)U型卡孔依次鉆好，再換刀將2個(gè)接頭孔加工好，所有工步采用編程實(shí)現(xiàn)。

圖4 加工中心加工示意圖

采用南通科技投資集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的VCL1100C型立式加工中心進(jìn)行試驗(yàn)，該設(shè)備工作臺(tái)尺寸為1300 mm×630 mm，通過制作專用工裝，可一次性裝夾8件活塞桿，利用液壓卡鉗夾緊，可通過編程實(shí)現(xiàn)鉆孔加工。

用換刀裝置更換角度頭和鉆頭來完成零件的鉆孔，采用一次裝夾、一次找正的加工方法，一次可以加工完A、B兩面共6個(gè)孔，避免了零件的重復(fù)裝夾及找正，不損壞精加工面，省去劃線工序，減少人為因素的影響，直接在加工中心上鉆孔，鉆孔質(zhì)量有所提高，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。

3.2 工藝技術(shù)要點(diǎn)

1）首先需購買一種立式加工中心所配的角度頭，將主軸旋轉(zhuǎn)方向由豎直轉(zhuǎn)換為水平（傳動(dòng)比1∶1），角度頭是一種常用的機(jī)床附件，使用角度頭無需改變機(jī)床結(jié)構(gòu)就可以增大其加工范圍和適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)立臥轉(zhuǎn)換五面加工及特定角度斜面加工，并且能減少工件的重復(fù)裝夾及找正，同時(shí)提高工件的加工精度和效率。

2）可調(diào)式專用夾緊工藝裝備，采用電液控液壓卡鉗夾緊方式，采用立式加工中心擴(kuò)展接口，可編程控制。

4 加工效率分析

搖臂鉆床加工需要?jiǎng)澗€和鉆孔兩道工序，劃線人工工時(shí)2.5min，鉆孔人工工時(shí)14min，機(jī)器工時(shí)21min，單件工時(shí)37.5min。

立式加工中心一次加工8件，人工工時(shí)8min，機(jī)器工時(shí)80min，合計(jì)工時(shí)88min，單件工時(shí)11min。

由此可見，采用立式加工中心代替搖臂鉆床加工滑靴式活塞桿，工序效率可提高240%，更適合批量生產(chǎn)。

5 結(jié)語

通過兩種工藝方法的對(duì)比，采用立式加工中心加工活塞桿孔可以裝夾一次加工完6個(gè)孔，在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行了批量試用，解決了效率低下、勞動(dòng)強(qiáng)度大的難題，能提高加工效率2倍以上，并且提高了加工精度，降低了不合格品率。

［1］王啟廣，李炳文，黃嘉興.采掘機(jī)械與支護(hù)設(shè)備［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2006：203-205.

［2］王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006：11-13.

［3］吳祖育，秦鵬飛.數(shù)控機(jī)床［M］.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2006：101-103.