便攜式中心孔專用鉆機設計

陳高棟

（杭州汽輪機股份有限公司，浙江杭州 310022）

0 引言

中心孔不僅是汽輪機轉子及軸類零件的加工工藝基準，而且也是檢驗基準和日后維修再加工的基準。因此，對加工質量有嚴格的要求。不但要有很高的幾何精度和表面質量，而且兩端中心孔的中心線要嚴格與轉子的回轉中心線重合。如果兩端中心孔的中心線不同軸，在用頂尖裝夾工件時，會使中心孔和頂尖接觸不良而影響加工精度；如果中心孔與轉子外圓不同軸，會影響精加工及磨削加工余量的均勻性，不僅會使磨削加工余量增大，甚至會因磨不圓而造成產品報廢。

1 中心孔加工工藝現狀

杭州汽輪機股份有限公司生產汽輪機轉子的工序為粗車、半精車和精車，中心孔的加工也分為這3個過程。轉子加工屬于單件小批量生產，中心孔的粗加工大部分使用鏜床。轉子粗車經過熱處理后，中心孔不僅會變形，而且還會有鹽類和氧化皮。因此精加工前要修整中心孔，修整一般在車銑中心用角銑頭加工，最后用硬質合金頂尖擠研或用鑄鐵棒研磨。

2 工作原理

如圖1所示，磁力鉆作為鉆機的動力頭，固定在底座上，通過手動轉動絲桿使左、右兩V形塊向中間移動夾緊工件，為了使V形塊夾緊工件時絲桿減少向上彎曲的力，在底座安裝滾動直線導軌副以增加絲桿的強度。工件中心與磁力鉆主軸中心通過左、右圓螺母來調節。該自動定心機構通過雙V形塊定心，利用等距的左、右螺旋帶動2個滑座等速移動向中間夾緊工件，向外分開時，則松開工件。同時利用V形塊壓板螺栓鎖緊。

圖1 總裝配圖

2.1 底座的設計

底座是ZG310-570鑄鋼件，該類材料屬于中碳鑄鋼，有一定的韌性及塑性，強度和硬度較高，切削性能良好。若底座受力后產生變形，將直接影響到V形塊和底座連接精度，最終影響鉆孔精度。因此在設計中既要滿足強度要求，又要保證足夠的剛度。

2.2 動力頭的選擇

動力頭采用MAB500型磁力電鉆。它具有體積小、功率大、效率高、安裝方便等特點，另外也簡化了其他機械動力頭的設計，使整體結構緊湊，可靠性高。

2.3 滑動螺旋副的設計

滑動螺旋副采用T形螺紋絲桿副，材料采用45#鋼熱處理除應力處理和低溫時效、調質，軸頸和方頭進行高頻淬回火。在工作過程中同時承受軸向壓力（或拉力）和扭矩的作用，所以絲桿危險截面上既有壓縮（或拉伸）應力，又有切應力，故對受力較大的絲桿需進行強度計算。滑動螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動速度、螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態等因素有關。其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大螺旋副間越容易形成過度磨損。因此，滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力，使其小于材料的許用壓力。

2.4 軸承的選取

該機構采用30000型圓錐滾子軸承。特點：①能承受單向軸向載荷，在徑向載荷作用下會產生附加軸向力，一般是成對使用（兩端各1個）；②能限制軸和外殼在一個方向的軸向位移；③具有大的接觸角，可以承受更大的軸向載荷。

2.5 滾動直線導軌副的選用

選用滾動直線導軌副是為了簡化機械結構的設計與制造。滾動直線導軌副的載荷特點：由于滾動直線導軌副的特殊結構，使其具有垂直向上、下和左、右水平4個方向額定載荷相等，且額定載荷大，剛性好，剛度高。

為加強絲桿的強度,機構采用滾動直線導軌副。由于絲桿在夾緊工件時會產生向上的顛覆力MA，使絲桿會產生彎曲，因此在絲桿下方安裝直線導軌以抵消絲桿夾緊產生的顛覆力MA，另外鉆孔時也產生左右的顛覆力MC，直線導軌也能克服這個力,見圖2。

2.6 絲桿的潤滑

絲桿的潤滑方式采用間歇壓力潤滑，即操作者經過一定時間的工作后，不定期地將油脂用油槍通過壓注式油杯壓入摩擦副。絲桿潤滑一是減少絲母的磨損，二是減小摩擦力，使操作輕松。

圖2 受力分析

3 結語

中心孔的加工方法很多，其主軸傳動系統的設計又有多種不同的設計思路和方法，結合企業目前的生產條件和加工工藝，對中心孔鉆機裝夾系統進行設計計算，對中心孔的加工機理和加工設備進行概略介紹。通過實際使用，下一步將根據使用意見提出改進措施。