超設備行程兩倍的全梯形螺紋拉桿加工方法研究

李永合　陳治良　黃永玖

摘 要：由于現有加工設備制造能力的限制，對于橋梁拉索安裝和施工過程中常用的大直徑、大螺距、超長度、全梯形螺紋拉桿的加工通常存在較大的難度，普通的加工方法無法滿足生產要求。針對加工此類構件生產工藝中存在的問題，提出了解決方法并詳細描述了工藝流程和加工步驟。通過實際生產實踐證明該工藝步驟可有效解決了大直徑、大螺距、超長度、全梯形螺紋拉桿的加工制造問題，具有較好的效果和產品質量。

關鍵詞：大直徑；大螺距；超長度；全梯形螺紋；工藝退刀槽；定位套筒

中圖分類號：U445 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）21-0113-03

Abstract： Due to the limitation of the manufacturing capacity of the existing processing equipment， it is usually difficult to process the large diameter， large pitch， super length and full trapezoidal thread rod which are commonly used in the installation and construction of bridge cables. Ordinary processing methods can not meet the requirements of production. In view of the problems existing in the manufacturing process of this kind of component， the solution is put forward and the technological process and processing steps are described in detail. It is proved by practical production that the process can effectively solve the manufacturing problems of large diameter， large pitch， super length and full trapezoidal thread rod， and has better effect and product quality.

Keywords： large diameter； large pitch； super length； full trapezoidal thread； technological receding groove； locating sleeve

1 概述

橋梁拉索由于其具有長度長、質量重、張拉力大等特點，因此在一些大型橋梁拉索的安裝及調節過程中經常會用到大直徑、大螺距、超長度的全梯形螺紋拉桿來進行張拉操作。由于目前很難找到主軸孔徑>φ200且有效行程≥4米或主軸孔徑雖小但有效行程達到8米的車床，此類構件螺紋的加工超出了現有設備行程范圍，因此其生產制作存在較大的難度。

常規加工長拉桿全螺紋的方式有兩種：一種是采用一夾一頂的方式，一次性或分段（增加過渡套筒分段輔助支撐加強車削剛度）加工出來；另外一種則是通過使用主軸孔徑比拉桿螺紋的外徑大，有效加工行程>1/2拉桿總長度的設備，先把拉桿近一半的長度伸進主軸孔，然后采用一夾一頂對兩頭進行依次加工，同時保證兩邊螺紋的螺旋線可以完全接合的方式來加工螺紋。

由于設備的制造能力的限制，普通的生產工藝對于大直徑、大螺距、超長度、全梯形螺紋拉桿的加工還存在較多的問題，主要有以下方面：

（1）拉桿直徑比車床床頭箱主軸孔徑大，無法將拉桿穿入主軸孔來采用一夾一頂兩頭車的加工方式，較難解決夾持位并保證加工對象的螺紋總長度的問題。

（2）拉桿總長度大大超出車床有效行程長度，無法使用常規一夾一頂的加工方式來加工外圓和螺紋，沒有較為合理的裝夾方式來完成加工。

（3）兩頭依次加工，但零件兩頭端面一面被夾爪夾持，另一面則置于導軌末端溜板箱行程之外，全梯形螺紋的拉桿無法完成起刀和退刀操作。

（4）總長徑比接近40：1的全螺紋拉桿，加工過程較難避免振刀情況，加工過程及質量控制難以保證。

2 方案制定

通過對上述問題進行分析，對拉桿螺紋的加工進行研究，得出了一種新的加工方法，能夠確保大型橋梁拉索的順利安裝和調節。為了解決以上的問題，本文提出一種通過增加定位套筒作為輔助工具，同時在拉桿設計時增加加工工藝退刀槽來改變傳統裝夾加工方式，使得大直徑的超長拉桿在無法穿過車床主軸孔的工況下，通過一夾一支撐和扶持的夾持工藝，分兩段進行加工并在拉桿的中部進行螺紋接合，從而完成整根拉桿的全梯形螺紋加工制作的方法，解決方法如下：

2.1 預留夾持長度

因為拉桿直徑大于主軸孔，無法使用穿過主軸孔后再一夾一頂的方式加工，所以拉桿在使用圓鋼棒下料時就要在兩端預留出夾持長度，以便車床夾持，不影響加工段的有效長度。

2.2 增加輔助工裝

因為夾持在卡盤上的部分僅僅是拉桿一端預留出的夾持長度的一部分，伸出夾爪外的拉桿長度=整根拉桿實際長度+另一端需要預留的夾持長度+兩端靠近夾爪處所需要的兩個退刀槽長度，所以單靠卡盤和夾爪的夾持力根本無法滿足夾持要求，因此需要增加一個定位套筒（如圖1）來輔助完成車床導軌末端處的拉桿不規則外圓與中心扶架撐腳處的過渡支撐，使拉桿旋轉時即能保證中心架支撐接觸點的圓度又能夠保證支撐強度（整體裝夾示意圖如圖2），讓卡盤和中心扶架之間的部分滿足加工剛度要求。

2.3 增加工藝退刀槽

在拉桿中段設計出工藝退刀槽，退刀槽的寬度應比螺距約長5mm，且工藝退刀槽的槽底直徑與螺紋底徑一致，不至于降低拉桿最小直徑的強度。

2.4 減少加工段的長徑比

通過裝夾方式的設定和中段工藝退刀槽設置，使加工時加工段的長徑比約減少至原來的一半，即20：1。

2.5 靈活運用加工方法避免振刀

在加工過程中還可通過變換轉數、調整切削參數及車刀角度等措施的靈活運用來有效避免振刀發生。

3 工藝流程

在選取了大直徑、大螺距、超長度、全梯形螺紋拉桿合理的裝夾方式和工藝退刀槽設計后，在生產加工制作過程中可通過以下的操作過程確保拉桿的加工質量。

3.1 工裝輔具校正

我們采用的方法是先用四爪卡盤對定位套筒進行夾持校正，把定位套筒的直線度及圓跳動都控制在0.01mm以內，然后把中心架三個支撐腳及底座螺栓放松，將中心架推至定位套筒的中間扶持段，上緊中心架底座螺栓，啟動設備使定位套筒旋轉，隨后調整中心架的支撐腳，使支撐腳接觸并找正定位套筒外圓，確定定位套筒旋轉軸心位置后鎖緊中心架的支撐腳，使支撐腳的位置完全固定。最后松開中心架上半部和車床夾爪，卸下定位套筒，再松開中心架底座螺栓，將中心架平推至車床導軌后端后鎖緊底座（如圖3）。此舉主要是解決后期定位套筒套上拉桿后，其在中心架上旋轉的軸心與車床主軸軸心一致，加工時可盡量避免加工后的外圓產生錐度。

3.2 拉桿的裝夾與校正

將待加工的拉桿用吊索拴好，行吊吊起后套上定位套筒，把中心架的上半部分抬起，拉桿一端伸進大致調好位置的夾爪中；移動套在拉桿上定位套筒的位置，將定位套筒中間外圓架在中心架的支撐腳上（見圖4），調節定位套筒上兩側共12顆螺釘，使拉桿的軸心盡量與定位套筒軸心重合后鎖緊螺釘。具體測量方法就是用深度尺測量定位套筒外圓到拉桿外圓的距離，兩側共八個方向的數值應基本一致。合上中心架的上半部分后，緊接著校正夾爪夾持的一端并夾緊。

3.3 粗加工

先量取長度后用切槽刀分別在拉桿中段處和卡盤端切出中段退刀槽和夾持一端的端頭退刀槽（見圖4），退刀槽的槽底直徑與螺紋底徑一致；從拉桿中段工藝退刀槽處