一種精密油缸缸筒加工雙主軸雙刀架車削中心的結構特點與加工方法

何海峰 李 林 路世強 武利坡

(德州德隆(集團)機床有限責任公司，山東 德州253003)

目前，傳統油缸缸筒(見圖1)加工工藝流程是:冷拔管下料——平頭倒角及車架子口——內孔鏜孔滾壓——車右端內止口、溝槽、螺紋——調頭車左端溝槽、車焊接坡口——車外圓及外圓溝槽——鉆進油孔及排氣孔——磨外圓——外圓拋光——外圓電鍍等工序。其中車削工序包括車內止口、溝槽、螺紋、外圓形位公差都是以內孔為基準，并且與內孔同軸度都要求在0.030 mm 以內，在通用的全功能數控車床上需要調頭加工、二次裝夾、人工找正，才勉強加工出合格的產品，產品的質量保證能力指數低，精度與效率都不能得到很好的保證。為此，研制出了油缸缸筒加工雙主軸雙刀架車削中心，通過該機床可以實現一次裝夾油缸缸筒(工件)，完成兩端內孔及外圓溝槽、螺紋、止口、進油口和排氣口的加工，完全滿足圖紙要求，具有高效、高精度的特點。

1 機床的總體結構布局

油缸缸筒加工雙主軸雙刀架車削中心CH6156 -2×2/3000 是為加工油缸缸筒而設計的專用車削中心，配置日本FANUC 31i 系統，8 軸四聯動。該機床由床身、主副主軸、雙刀架、液壓自定心中心架、電氣控制系統、液壓系統、潤滑系統、冷卻系統、氣動系統、全封閉防護部分組成。床身采用后斜15°整體床身，樹脂砂造型，包砂鑄造工藝，床頭箱配置了液壓2 檔變速，檔內無級調速，并且主軸采用高剛性設計，既能保證低速大扭矩，又能實現高速精加工。副主軸與主軸對置同軸布置、液壓自定心中心架開口豎直向上布置，其軸線與主軸、副主軸軸線同軸布置，工件托架安裝在中心架座體上，中心架體與副主軸Z 向移動分別采用伺服電動機驅動螺母旋轉，共用1 根絲杠固定結構。

2 機床的主要機械結構及特點

2.1 床身

床身是機床的重要基礎部件之一，是機床其他功能部件的載體。該機床采用床身底座一體式箱型結構，樹脂砂包砂鑄造后經人工時效處理，精加工前進行二次燜火。導軌采用矩形導軌，中頻淬火，精密磨削，淬火深度≥2 mm，硬度大于52HRC。床身導軌平面與基面成后傾15°角。床身導軌基面、床頭箱導軌面、副主軸導軌面及Z 軸絲杠軸承座安裝面構成床身重要加工表面。在該件的設計過程中兼顧機床整體造型、通風散熱、冷卻水泄漏的收集、排屑器安裝、機床吊運等方面的要求。

2.2 主、副主軸箱

主軸箱是機床重要基礎部件，主軸軸承采用日本NSK 高精度雙列圓柱滾子軸承和雙列角接觸球軸承，從而使機床主軸具有回轉精度高，剛性強的特點，采用日本FANUC 高性能主軸伺服電動機，經ZF 減速箱變速，既能實現低速大扭矩切削，又能完成高速精車加工。副主軸軸承結構、旋轉驅動結構與主主軸相同，Z向移動結構為伺服電動機驅動滾珠絲杠螺母旋轉。副主軸體移動到設定位置后先定位后鎖緊，能消除與主主軸的不同軸。主、副主軸都采用磁柵尺進行位置反饋控制，實現旋轉同步。

2.3 雙刀架

該機床采用雙刀架設計結構，左刀架為液壓刀架，具有背向加工能力130 mm，能實現缸筒左端焊接坡口及內孔的加工，右刀架為伺服動力刀架，能實現缸筒左端導向及缸筒的外圓加工。

2.4 液壓自定心中心架

液壓中心架采用側臂豎直向上布置方式，下臂主要承受切削力和工件的重力，兩側臂與下臂共同夾緊工件，能實現兩側臂滾輪所受的夾緊力盡量相同，因此中心架滾輪的壽命相近。此外，中心架體定位鎖緊同樣采用先定位后鎖緊方式，保證了主軸、副主軸、液壓自定心中心架3 點同軸。

3 加工過程

首先，油缸缸筒內孔已經加工完畢，該機床主副主軸卡盤以內孔定位雙撐缸筒，左、右刀架修車缸筒兩端外圓中心架架口位置，液壓自定心中心架夾持右架口，副主軸后退，右刀架車缸筒右端的內止口、溝槽，車削完畢后，副主軸前進，副主軸卡盤撐住缸筒內孔，中心架松開，中心架移動到缸筒左端架口處夾緊缸筒，主軸卡盤松開，副主軸與中心架夾持缸筒同步右移300 mm，中心架體與副主軸體定位鎖緊，左刀架加工左端端面、內孔溝槽及焊接坡口，右刀架同時加工外圓及外圓溝槽、鉆進油孔、排氣孔等工步。至此，缸筒的車削工序一次裝夾，全部完成。

4 結語

隨著工程機械、礦山機械、液壓行業的迅猛發展，對精密、大型、長規格的缸筒需求不斷地增加，越來越需要高精、高效的復合機床來保證產品的質量。自推出該款機床后，典型工件車削工序加工節拍由原來的55 min 縮短到現在的12 min，并且精度得到了保障，解放了勞動力，提高了生產率，為整個行業的快速發展起到了重要的推動力量。

［1］機床設計手冊編寫組. 機床設計手冊［M］. 北京:機械工業出版社，1986.

［2］機械設計手冊編寫組. 機床設計手冊［M］. 北京:機械工業出版社，2004.