推土機(jī)臺(tái)車螺紋質(zhì)量改善

侯彥軍，賀玉嶺，陳天野

山推工程機(jī)械股份有限公司 山東濟(jì)寧 272073

1 序言

推土機(jī)是我公司的主導(dǎo)產(chǎn)品，臺(tái)車是推土機(jī)的主要大型結(jié)構(gòu)件之一，是推土機(jī)上主要的聯(lián)接類零件，是整個(gè)推土機(jī)行走的核心部件，承擔(dān)著將最終傳動(dòng)裝置的動(dòng)力傳遞到行走裝置的作用；此外，臺(tái)車還與主機(jī)架連接，與平衡梁共同調(diào)節(jié)主機(jī)行走時(shí)的擺動(dòng)。臺(tái)車與行走機(jī)構(gòu)的執(zhí)行部件履帶是通過支重輪放置聯(lián)接的，這里的支重輪通過螺栓把合在臺(tái)車底面上，一旦臺(tái)車上的螺紋出現(xiàn)質(zhì)量問題，就會(huì)造成螺栓的松動(dòng)脫落，甚至?xí)斐尚凶邫C(jī)構(gòu)整體損毀。螺紋加工現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

圖1 螺紋加工

臺(tái)車整體是焊合件，而底面加工螺紋的部位是由方鋼焊接而成的，使用硬度儀檢測(cè)方鋼表面硬度，如圖2所示。臺(tái)車整體較均勻，鉆孔位置基本沒有太大的硬度變化點(diǎn)，整體屬于易切削件。

圖2 檢測(cè)方鋼表面硬度

2 問題描述及原因分析

臺(tái)車底面螺紋質(zhì)量通過螺紋塞規(guī)檢驗(yàn)，對(duì)于單件臺(tái)車而言，允許少量螺紋孔出現(xiàn)塞規(guī)檢測(cè)不通，但不允許出現(xiàn)螺紋檢測(cè)不止的情況。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)多件臺(tái)車螺紋質(zhì)量調(diào)研，發(fā)現(xiàn)此處螺紋的實(shí)際加工情況是部分出現(xiàn)螺紋不通或不止，因此決定將所有能夠想到的影響螺紋質(zhì)量的因素一一檢驗(yàn)，找出真正影響螺紋質(zhì)量的因素，并制定相應(yīng)對(duì)策，這里日常加工的臺(tái)車機(jī)型為SD16、SD22和SD32，其中底面螺紋規(guī)格分別對(duì)應(yīng)M18、M22和M24。

以下是操作人員在所有加工參數(shù)都一致的情況下，共抽取10臺(tái)SD32臺(tái)車、5臺(tái)SD22臺(tái)車和8臺(tái)SD16臺(tái)車檢驗(yàn)螺紋對(duì)比，發(fā)現(xiàn)操作人員馮使用的1#設(shè)備合格率最高，不同操作人員加工產(chǎn)品合格率見表1。

表1 不同操作人員加工產(chǎn)品合格率 （單位：%）

將操作人員調(diào)換不同的鉆床進(jìn)行加工試驗(yàn)，測(cè)試的螺紋合格率變化不大。這說明3位操作人員的加工技能水平接近，非主要影響螺紋質(zhì)量的因素。

操作人員馮使用的1#設(shè)備加工螺紋合格率最高，因此將1#設(shè)備的加工參數(shù)等作為試驗(yàn)基準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上也列出試驗(yàn)變量，見表2。

表2 試驗(yàn)變量

同時(shí)2#、3#設(shè)備也按照1#設(shè)備調(diào)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)和工具，做到完全一致，分析各種影響因素。

2.1 機(jī)床剛性

螺紋加工部分使用的是中捷Z3080鉆床，這里通過對(duì)比鉆床變換不同轉(zhuǎn)速時(shí)，主軸及對(duì)應(yīng)鉆套、絲錐套的抖動(dòng)情況判斷剛性的好壞。將試驗(yàn)用鉆床分別編號(hào)1#、2#、3#，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 鉆床剛性試驗(yàn)結(jié)果

2.2 鉆床轉(zhuǎn)速

當(dāng)其他因素不變，將變量定為轉(zhuǎn)速時(shí)加工M18的合格率如圖3所示。

圖3 變量為轉(zhuǎn)速時(shí)不同設(shè)備加工M18螺紋的合格率

從圖3得出結(jié)論：1#、2#設(shè)備轉(zhuǎn)速為250r/min時(shí)合格率較高，3#設(shè)備轉(zhuǎn)速為315r/min時(shí)合格率較高，但出現(xiàn)部分螺紋止規(guī)不止現(xiàn)象，因此將M18攻螺紋轉(zhuǎn)速定為250r/min。

使用1#、2#、3#設(shè)備加工M22螺紋數(shù)據(jù)如圖4所示，可以看出3#設(shè)備加工M22螺紋合格率最低，因此加工M22螺紋時(shí)盡量不要使用此設(shè)備，而1#、2#設(shè)備轉(zhuǎn)速為250r/min時(shí)，合格率最高，因此選用250 r/min進(jìn)行加工。

圖4 不同轉(zhuǎn)速不同設(shè)備加工M22螺紋合格率

使用1#、2#、3#設(shè)備加工M24螺紋數(shù)據(jù)如圖5所示，可以看出3臺(tái)設(shè)備轉(zhuǎn)速為200r/min時(shí)，產(chǎn)品合格率相對(duì)都較低，轉(zhuǎn)速為250r/min時(shí)，雖然產(chǎn)品合格率不低，但是均出現(xiàn)止規(guī)不止現(xiàn)象。綜合考慮刀具使用壽命，低轉(zhuǎn)速時(shí)刀具磨損較慢，因此選用160r/min進(jìn)行加工。

圖5 加工M24螺紋數(shù)據(jù)情況

2.3 螺紋底孔

按照上面試驗(yàn)結(jié)果將攻螺紋轉(zhuǎn)速固定后，試驗(yàn)螺紋底孔對(duì)螺紋質(zhì)量的影響。

加工M18螺紋底孔合格率如圖6所示，通過數(shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)底孔為φ15.6mm時(shí)，M18螺紋合格率最高。

圖6 加工M18螺紋底孔合格率

加工M22螺紋底孔合格率如圖7所示，通過數(shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)底孔為據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)底孔為φ19.5～19.6m m時(shí)，M22底孔合格率最高。圖7中當(dāng)?shù)卓走_(dá)到19.7mm時(shí)出現(xiàn)止規(guī)不止現(xiàn)象，因此該規(guī)格不適用。

圖7 加工M22螺紋底孔合格率

加工M24螺紋底孔合格率如圖8所示，通過數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)底孔為φ21.2～21.3mm偏向21.2mm時(shí)，M24底孔合格率最高。

圖8 加工M24螺紋底孔合格率

2.4 臺(tái)車斜支撐方向

螺紋加工時(shí)臺(tái)車的擺放方式有兩種，一種是斜支撐遠(yuǎn)離鉆床，如圖9所示，另一種是斜支撐靠近鉆床，如圖10所示。

圖9 臺(tái)車擺放方式1

圖10 臺(tái)車擺放方式2

無論采用哪種方式，試驗(yàn)的結(jié)果都是靠近臺(tái)車最后方與最前方2～4個(gè)孔易發(fā)生不通，靠外側(cè)最中間3個(gè)孔易發(fā)生不通。這說明該項(xiàng)不是影響螺紋質(zhì)量的重要因素，但是為了方便操作人員加工，統(tǒng)一規(guī)定加工時(shí)斜支撐靠近鉆床，在工件內(nèi)側(cè)的擺放方式（見圖10）。

2.5 加工方式

對(duì)于大部分螺紋孔都是采用普通的絲錐從上方攻螺紋，然后反轉(zhuǎn)從上方退出的方式。但對(duì)于臺(tái)車最后方與最前方的2～4個(gè)孔，這些孔為通孔，可以采用將絲錐從上方攻入，攻通后直接將絲錐從下方取出的方式。這種方式減少了絲錐反轉(zhuǎn)退出時(shí)對(duì)螺紋牙型的損壞，螺紋質(zhì)量更好，但因?yàn)橹粚?duì)通孔有效，因此決定只對(duì)最邊緣的通孔采用這種方法[1]。

2.6 切削液?jiǎn)栴}

（1）切削液介質(zhì) 先后試驗(yàn)了透明類水基切削液、乳化液和植物油3種切削液。

（2）切削液潤(rùn)滑類型 潤(rùn)滑類型一般有兩種，一種是切削液加水稀釋后，采用澆注法連續(xù)式潤(rùn)滑，另一種是使用切削原液，然后將絲錐蘸取原液后攻螺紋，完成單次攻螺紋后，重新蘸取完成下一次加工。這里對(duì)透明類水基切削液、乳化液使用上述兩種方式進(jìn)行對(duì)比，透明類水基切削液采用連續(xù)式潤(rùn)滑效果良好，采用蘸取式潤(rùn)滑螺紋質(zhì)量極差。乳化液兩種方式加工螺紋質(zhì)量差別不明顯，但蘸取式直接使用原液對(duì)切削液損耗極大。使用植物油只試驗(yàn)了蘸取法，對(duì)比來說加工的螺紋質(zhì)量是最好的，但極易發(fā)生絲錐斷錐。因此這里植物油不適用[2]。

（3）切削液防銹效果 對(duì)比透明類水基切削液、乳化液，工件與透明類水基切削液接觸表面，生銹速度很快，即使加入防銹劑效果也不明顯。因此相對(duì)來說加了防銹劑的乳化液效果更好。

（4）切削液濃度 使用折光儀檢測(cè)切削液濃度，根據(jù)公式C＝KN（C是切削液濃度，K是折光儀讀數(shù)，N是折光系數(shù)與液體配比，與折光率有關(guān)，對(duì)于同種介質(zhì)不變），同種切削液折光儀讀數(shù)與溶質(zhì)濃度成正比，因此對(duì)比折光儀讀數(shù)分別在2、4、6的切削液潤(rùn)滑情況，如圖11所示。使用讀數(shù)在2的切削液時(shí)螺紋部分不通，而使用讀數(shù)在4、6的切削液加工的螺紋質(zhì)量區(qū)別不明顯。綜合考慮成本等因素，使用折光儀讀數(shù)為4的切削液最合適[3]。

圖11 檢驗(yàn)切削液濃度

（5）切削液清潔度 記錄切削液使用的時(shí)間、切削液不同時(shí)段的切削效果，當(dāng)車間溫度為26℃，切削液連續(xù)使用時(shí)，加工M18（φ15.5mm）切削液的使用效果見表4。

表4 切削液使用效果

從表4可以看出該切削液在16h內(nèi)綜合切削效果最好。

2.7 工具問題

（1）絲錐質(zhì)量 現(xiàn)場(chǎng)分別對(duì)直槽、螺旋槽絲錐進(jìn)行試驗(yàn)，不同廠家產(chǎn)品試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 不同廠家產(chǎn)品試驗(yàn)結(jié)果

從表5可以看出，排除止規(guī)不止項(xiàng)，再對(duì)比成本。最后選用絲錐為C廠家直槽M18、A廠家螺旋槽M22、A廠家直槽M24。

（2）絲錐壽命 對(duì)上面選出的絲錐進(jìn)行壽命試驗(yàn)，結(jié)果為M18能加工524個(gè)孔左右，M22能加工450個(gè)孔左右，M24能加工400個(gè)孔左右。

（3）檢測(cè)時(shí)間 對(duì)于使用上述絲錐加工后的螺紋，使用螺紋塞規(guī)在不同時(shí)段檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)直柄絲錐剛加工時(shí)通，但加工完放置一段時(shí)間后，孔內(nèi)易生銹或粘灰塵導(dǎo)致不通，螺旋絲錐剛加工時(shí)部分止規(guī)不止，但加工放置1天后止規(guī)止。對(duì)于這種檢測(cè)“合格”的螺紋孔，實(shí)際上在使用中的強(qiáng)度是不合格的。因此螺紋的檢測(cè)結(jié)果以4h內(nèi)的檢測(cè)結(jié)果為準(zhǔn)。

（4）檢測(cè)工具 對(duì)于檢測(cè)用的塞規(guī)，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)操作人員螺紋塞規(guī)使用頻率較高，如果使用時(shí)沒有對(duì)正螺紋或用力不當(dāng)，造成塞規(guī)磨損，就會(huì)導(dǎo)致操作人員最終螺紋檢驗(yàn)結(jié)果與檢查員的不一致。這時(shí)檢測(cè)結(jié)果以檢查員塞規(guī)的為準(zhǔn)，如果操作人員塞規(guī)檢驗(yàn)結(jié)果相差大，則立即對(duì)量具報(bào)檢。

3 改善結(jié)果

通過前面一系列的調(diào)整和改善，螺紋加工質(zhì)量得到了很大改善，具體改善數(shù)據(jù)見表6。

表6 改善數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語

工序改進(jìn)后，推土機(jī)臺(tái)車的螺紋質(zhì)量基本穩(wěn)定合格，M18、M22、M24后續(xù)不存在螺紋不止的現(xiàn)象。