抽油泵長缸套內(nèi)孔加工工裝設(shè)計(jì)【5張圖紙】

抽油泵長缸套內(nèi)孔加工工裝設(shè)計(jì)【5張圖紙】,5張圖紙,抽油泵,長缸套內(nèi)孔,加工,工裝,設(shè)計(jì),圖紙 摘 要 抽油泵長缸套是抽油泵的主要基礎(chǔ)件。抽油泵工作性能主要取決于柱塞和泵套加工精度、表面質(zhì)量及形狀精度。本文討論了在現(xiàn)有的加工條件下完成對抽油泵長缸套內(nèi)孔的加工，即深孔加工，提出了車床改造的方案。簡單介紹了深孔的發(fā)展概況、深孔加工系統(tǒng)的組成、深孔加工中的常見問題?；谝陨咸攸c(diǎn)，設(shè)計(jì)完成對CA6140的深孔加工改造。原來的鏜滾壓符合工具在加工結(jié)束移動(dòng)溜板拉出工件時(shí)會(huì)在工件表面留下拉傷痕跡，影響工件表面質(zhì)量及精度，且前端鏜刀刀尖也比較容易損壞，因此我也對鏜滾壓復(fù)合工具進(jìn)行了一些改進(jìn)。改進(jìn)后的鏜滾壓復(fù)合工具的結(jié)構(gòu)變的比較簡單，快退時(shí)不會(huì)拉傷工件表面，鏜刀刀尖不易損壞，加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率明顯提高。 關(guān)鍵詞 深孔加工 鏜滾壓復(fù)合工具 鏜床 車床改裝 Abstract Cylinder jacket is the main foundational part. The working performance of oil-well pump is mainly decided on the compound performance of plunger and cylinder jacket. That is to say, it is depended on the cylinder jacket working accuracy roughness of surface and position accuracy. This paper discusses how to complete the traditional depthaperture cutting, thesystem of orifice cutting and the problems that appear in the orifice processing is simply discuaaed. Base on such characters, design and complete the orifice machining alteration in the type of CA6140.The original boring-stitch tools will left sprain on the workpiece surface when processing is over and the mobile slide pull out the workpiece. This will affect the workpiece surface quality and precision and the tip of the front boring is relatively easy to damage, so I have to make some improvements on the boring-stitch tools. After Improved, the boring-stitch tools' structure are relatively simple, quick withdrawal will not pull the workpiece surface, processing quality is stable and production efficiency is improved significantly. Key words orifice work boring-stitch tools boring machine 目 錄 摘 要 Ⅰ Abstract Ⅱ 第1章 緒 論 1 1.1 車床改裝為深孔加工的意義 1 1.2深孔加工技術(shù)研究概述 1 1.2.1 深孔的定義 1 1.2.2 深孔加工的類型、特點(diǎn)及要解決的主要問題 2 1.2.3 深孔加工發(fā)展概況 4 1.3 常用深孔加工系統(tǒng)及系統(tǒng)中的常用裝置 6 1.4 深孔加工技術(shù)的研究動(dòng)態(tài) 8 1.5 深孔的鏜滾壓加工 12 1.5.1 深孔鏜削加工 12 1.5.2深孔滾壓加工 14 第2章 深孔加工工裝設(shè)計(jì) 17 2.1 概 述 17 2.1.1 深孔加工要求 17 2.1.2 簡述 18 2.1.3 車床改造總體方案 19 2.2 車床改造分析與計(jì)算 20 2.3 機(jī)床改造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 2.3.1 鏜滾壓切削設(shè)計(jì) 22 2.3.2 定位、夾緊裝置的設(shè)計(jì) 24 2.3.3 授油器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 2.3.4 冷卻排屑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 2.4.5 鏜桿的設(shè)計(jì) 31 2.3.6 鏜桿固定架設(shè)計(jì) 32 2.3.7 壓板設(shè)計(jì) 33 結(jié) 論 34 致 謝 35 參考文獻(xiàn) 36 Contents Abstract Ⅱ Chapter 1 Introduction 1 1.1 Lathe modified for the deep hole processing significance 1 1.2 The deep hole processing technology research paper 1 1.2.1 Definition of deep hole 1 1.2.2 The deep hole processing the type, characteristics and the important problem to be solved 2 1.2.3 The deep hole processing development situation 4 1.3 Commonly used the deep hole processing system and the system of common device 6 1.4 The deep hole processing technology trends of research 8 1.5 Deep hole boring rolling processing 12 1.5.1 Deep hole boring cut processing 12 1.5.2 Deep hole rolling processing 14 Chapter 2 The deep hole processing equipment design 17 2.1 Of almost 17 2.1.1 The deep hole processing requirements 17 2.1.2 This 18 2.1.3 The overall design of the lathe transformation 19 2.2 Lathe transformation analysis and calculation 20 2.3 Machine tools structure design 21 2.3.1 Boring rolling cutting design 22 2.3.2 Positioning, clamping device design 24 2.3.3 Granted the structure design of the oil pot 29 2.3.4 Cooling scraps discharge system structure design 29 2.4.5 Boring stem design 31 2.3.6 Boring bar fixed frame design 32 2.3.7 Linking piece design 33 Theory 34 To thank 35 Reference 36 36 第1章 緒 論 1.1 車床改裝為深孔加工的意義 隨著科技的發(fā)展，深孔在制造業(yè)廣泛的使用起來。深孔加工精度的提高可使制造業(yè)的諸多方面得以改善。當(dāng)所加工的孔的長度L與直徑之比L/D>5稱為深孔。若深孔內(nèi)壁要求較高精度、較低表面粗糙度和較高的疲勞強(qiáng)度，工藝上需采取鏜削與滾壓結(jié)合加工。傳統(tǒng)方法是鏜削與滾壓分步加工，效率較低；若在一次進(jìn)給中完成鏜削與滾壓，不需中間松開工件、更換刀具，不僅顯著提高效率，而且容易保證鏜桿與工件的同軸度。用普通車床進(jìn)行深孔加工，具有成本低、一機(jī)多用等優(yōu)點(diǎn)。將普通車床CA6140改裝成深孔加工車床，其成本低，制作周期短等優(yōu)點(diǎn)，為許多生產(chǎn)家接受。 1.2 深孔加工技術(shù)研究概述 1.2.1 深孔的定義 孔加工分為淺孔加工和深孔加工兩類，包括介于兩者之間的中深孔加工。一般實(shí)心料上的孔加工，采用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆進(jìn)行鉆削。在生產(chǎn)實(shí)踐中，為了保證切屑順利排出，麻花鉆一次鉆到底時(shí)（中途不退出）的鉆孔深度L通常不超過螺旋槽導(dǎo)程P的3/4，即L<3P/4，代入公式 麻花鉆結(jié)構(gòu)直徑d、螺旋角β和螺旋槽導(dǎo)程P之間的關(guān)系公式，可得： 按GB1441—78規(guī)定，麻花鉆螺旋角β推薦值在25°～30°之間。計(jì)算可得L/D﹤5.05～4.08，即麻花鉆正常鉆孔深度和孔徑之比一般為5，工程上把L/D﹥5的孔稱為深孔。 孔的深度與直徑之比，決定了孔加工工藝系統(tǒng)的剛度及刀具結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)。L/D增大，工藝系統(tǒng)剛度降低，切削排出及冷卻潤滑的難度加大。 1.2.2 深孔加工的類型、特點(diǎn)及要解決的主要問題 1. 深孔加工的類型 深孔加工可分為一般深孔加工（鉆、鏜、鉸等）、精密深孔加工（珩磨、滾壓等）和電深孔加工（電火花、電解等）。 一般深孔加工類型： 1. 按加工類型分類 （1） 實(shí)心鉆孔法：毛坯無孔，采用鉆削加工出孔的方法； （2） 鏜孔法：已有孔，為提高孔的精度和降低孔表面粗糙度采用的方法； （3） 套料鉆孔法：用空心鉆頭鉆孔，加工后毛坯中心殘存一根芯棒的方法。 2. 按運(yùn)動(dòng)形式分類 （1） 工件旋轉(zhuǎn)，刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； （2） 工件不動(dòng)，刀具旋轉(zhuǎn)又作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； （3） 工件旋轉(zhuǎn)，刀具也作相反方向旋轉(zhuǎn)又作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； （4） 工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，刀具不動(dòng)。 3. 按排屑方法分類 （1） 外派屑：切屑從刀桿外部排出。外排屑又可分為兩種方式：1）前推屑，切屑沿孔中待加工表面向前排出，切削液從鉆桿內(nèi)，或從鉆桿外，或從鉆桿內(nèi)、外同時(shí)進(jìn)入；2）后推屑：切屑沿刀桿外部向后排出，切削液從鉆桿內(nèi)部進(jìn)入。 （2） 內(nèi)排屑：切屑沿刀桿內(nèi)部排出，切削液從鉆桿外部進(jìn)入。 4. 按加工系統(tǒng)（冷卻、推屑系統(tǒng)）分類 （1） 槍鉆系統(tǒng)； （2） BTA系統(tǒng)； （3） 噴吸鉆系統(tǒng)； （4） DF系統(tǒng)。 2.深孔加工的特點(diǎn) 深孔加工是處于封閉或半封閉狀態(tài)下進(jìn)行的，故具有以下特點(diǎn)： （1）不能直接觀察到刀具的切削情況。目前只能憑經(jīng)驗(yàn)，通過聽聲音、看切屑、觀察機(jī)床負(fù)荷及壓力表、接觸振動(dòng)等外觀現(xiàn)象來判斷切削過程是否正常。 （2）切削熱不易傳散。一般切削過程中80%的切削熱被切屑帶走，而深孔鉆削只有40%，刀具占有切削熱的比例較大，擴(kuò)散遲、易過熱，刃口的切削溫度可達(dá)600 oC，必須采用強(qiáng)制有效的冷卻方式。 （3）切屑不易排出。由于孔深，切屑經(jīng)過的路線長，容易發(fā)生阻塞，造成鉆頭崩刃。因此，切屑的長短和形狀要加以控制，并要進(jìn)行強(qiáng)制性排屑。 （4）工藝系統(tǒng)剛性差。因受孔徑尺寸限制，孔的長徑比較大，鉆桿細(xì)而長，剛性差，易產(chǎn)生振動(dòng)，鉆孔易走偏，因而支承導(dǎo)向極為重要。 3.深孔加工中要解決的主要問題 根據(jù)深孔加工的特點(diǎn)在設(shè)計(jì)深孔加工刀具和深孔加工系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意和解決以下問題： （1）冷卻、潤滑與排屑 由于深孔加工的切削熱不易排散，切屑不易排出，因此必須采用強(qiáng)制冷卻和強(qiáng)制排屑的措施。目前是采用高壓將切削液通過鉆桿的外部或內(nèi)部直接送到切削區(qū)，起到冷卻、潤滑的作用后，將切屑由鉆桿內(nèi)部或外部排出，達(dá)到強(qiáng)制冷卻和排屑的目的。 （2）切屑的處理 深孔加工的排屑是十分重要的問題，尤其是小直徑深孔及內(nèi)排屑套料鉆（環(huán)孔鉆），排屑空間很小，排屑條件更為惡劣。排屑問題從切削過程來看，與分屑、卷屑和斷屑三方面密切聯(lián)系。切屑的寬窄、卷曲的形狀、切屑的長短，都直接影響到排屑情況。 1）深孔鉆削要求切削的形成應(yīng)具有適當(dāng)?shù)那行既菪枷禂?shù)。 2）分屑措施：按背吃刀分屑、不對稱分屑槽分屑、刀尖撕裂分屑軸向階梯分屑。 3）卷屑和斷屑。 4）不斷屑。 深孔加工中切屑的處理是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，不能完全追求斷屑，某些難切削材料、小直徑孔徑的深孔加工，不斷屑往往是正常的前提。 （3）合理導(dǎo)向 冷卻、潤滑與排屑，切削處理，合理導(dǎo)向構(gòu)成深孔加工激素的核心，所用的刀具、裝置和設(shè)備，構(gòu)成了深孔加工系統(tǒng)。所以深孔加工拘束可定義為：使用一定壓力的冷卻潤滑液以排屑系統(tǒng)，采用導(dǎo)向良好的深孔刀具、機(jī)床和附加裝置，來達(dá)到高效、高精度的加工深孔的目的了[1]。 1.2.3 深孔加工發(fā)展概況 最早用于加工金屬的深孔鉆頭是扁鉆，它發(fā)明于18世紀(jì)初。1860年，美國人對扁鉆做了改進(jìn)，發(fā)明了麻花鉆，在鉆孔領(lǐng)域邁出了重要的一步。但麻花鉆鉆孔時(shí)，不便于冷卻與排屑，生產(chǎn)效率很低。隨著槍炮生產(chǎn)的迅速發(fā)展，在20世紀(jì)初期，德、英、美等國家的軍事工業(yè)部門先后發(fā)明了單刃鉆孔工具，因用于加工槍孔而得名槍鉆。槍鉆也稱為月牙鉆、單刃鉆及外排屑深孔鉆。槍鉆鉆桿為非對稱形，故扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度差，只能傳遞有限扭矩，適用于小孔零件加工生產(chǎn)，效率較低。 在第二次世界大戰(zhàn)前和戰(zhàn)爭期間，由于戰(zhàn)爭的需要，槍鉆已不能滿足高生產(chǎn)效率的要求，在1943年，德國海勒公司研制出畢斯涅耳加工系統(tǒng)（即我國常稱的內(nèi)排屑深孔鉆削系統(tǒng)）。戰(zhàn)后，英國的維克曼公司、瑞典的卡爾斯得特公司、德國的海勒公司、美國的孔加工協(xié)會(huì)、法國的現(xiàn)代設(shè)備商會(huì)等聯(lián)合組成了深孔加工國際孔加工協(xié)會(huì)（Boring and Trepanning Association），簡稱BTA協(xié)會(huì)。經(jīng)過他們的努力，這種特殊的加工方法又有了新的發(fā)展，并被定名為BTA法，在世界各國普遍應(yīng)用。后來瑞典的山特維克公司首席設(shè)計(jì)出可轉(zhuǎn)位深孔鉆及分屑多刃錯(cuò)齒深孔鉆，使BTA法有了新的飛躍。 BTA法存在著切削液壓力高，密封困難等缺點(diǎn)，為克服這些不足，1963年少年特維克公司發(fā)明了噴吸鉆法。這是一種巧妙應(yīng)用噴吸效應(yīng)的方法，可以采用較低的切削液壓力，使切屑在推、吸效應(yīng)下容易排出，有利于系統(tǒng)的密封。但是噴吸法本身椰油缺點(diǎn)，它使用兩根鉆管，另排屑空間受到限制，加工孔徑一般不能小于18mm。由于特殊的切削液供給方式，缺乏了BTA法中切削液對鉆桿振動(dòng)的抑制作用，刀具擦傷，其系統(tǒng)剛性和加工精度要略低于BTA法。 20世紀(jì)70年代中期，由日本冶金股份有限公司研制出的DF（Double Feeder）法為單管雙進(jìn)油裝置，它是把BTA法與噴吸鉆法兩者的油遞結(jié)合起來的一種方法，用于生產(chǎn)后得到了滿意的結(jié)果，目前廣泛應(yīng)用于中、小直徑內(nèi)排屑深孔鉆削。 由于我國的機(jī)械制造業(yè)的迅速發(fā)展，深空加工技術(shù)在我國也得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)50年代群鉆的研制成功，使鉆孔效率大為提高。1985年BTA鉆頭在我國開始使用，在此之后，70年代，我國開始研制和推廣噴吸鉆，到1978年DF法已在我國設(shè)計(jì)完成并于1979年正式用于生產(chǎn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于中、小直徑內(nèi)排屑深孔鉆削。國內(nèi)幾家重型機(jī)器制造廠相繼研制和采用了深孔套料鉆，已成功地加工出12m長的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)孔。西安石油大學(xué)于1989年成功地將噴吸效應(yīng)原理應(yīng)用到外排屑槍鉆系統(tǒng)，使深孔加工性能大大提高；1994年又研制成功多尖齒內(nèi)排屑深孔鉆，使深孔鉆削的穩(wěn)定性和耐用度大大提高。 隨著生產(chǎn)和科技的進(jìn)步，深孔零件在材質(zhì)及毛坯制造、刀具材料、深孔加工機(jī)床、基礎(chǔ)理論研究、檢測等方面都有了較大的進(jìn)展。 深孔零件的材質(zhì)，過去多采用碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼和高強(qiáng)度合金鋼。新型工程材料，如鈦合金、不銹鋼、耐熱鋼、陶瓷、碳素纖維塑料、復(fù)合材料等，開始在深孔零件上采用。新材料的逐步采用對深孔加工提出了新的技術(shù)難度。 除了深孔零件的材質(zhì)外，零件的毛坯質(zhì)量也有了很大的改觀。現(xiàn)在深孔零件的毛坯除了采用一般的鑄、鍛、軋制毛坯外，對于機(jī)械性能要求高的深孔零件，采用真空冶煉、電渣重溶等方法獲得高質(zhì)量的鑄錠后，進(jìn)行壓力加工。在管坯生產(chǎn)中，除了一般的熱軋、冷軋無縫管材外，現(xiàn)已才采用精軋無縫管材。冶金技術(shù)的進(jìn)步，提高了材料材料的機(jī)械性能，使材料的加工性能發(fā)生了顯著的變化；鍛造及壓力加工技術(shù)的進(jìn)步，使得毛坯材料的去除率大為降低。另外，由于熱處理技術(shù)的發(fā)展，深孔工件經(jīng)過熱處理后，在機(jī)械性能、潔凈與顯微組織上都有了較大的改善，這直接影響著材料的再加工。 隨著新材料發(fā)展及材料機(jī)械性能的提高，促進(jìn)了新刀具材料的不斷發(fā)展。深孔加工刀具所使用的刀具材料多為高速鋼、YG及YT類的硬質(zhì)合金。目前，已開始試驗(yàn)和采用新型高速鋼材料、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金、涂層刀片、陶瓷（金屬陶瓷、SIN4等）、立方氮化硼（CBN）、金剛石等新型刀具材料。 深孔加工機(jī)床現(xiàn)在多采用常規(guī)機(jī)床，有深孔鏜床、深孔磨床、珩磨機(jī)及通用車床改造成的深孔鉆鏜床。近年來，已出現(xiàn)數(shù)控深孔鉆鏜床（CNC）。 現(xiàn)在深孔加工技術(shù)的發(fā)展，面臨著多品種、小批量、新型工廠材料及愈來愈高的精度要求的挑戰(zhàn)。由于機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品多批中、小批量的比重日益增加，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)生產(chǎn)成本成為深孔加工技術(shù)的中心課題。發(fā)展成組技術(shù)和開展計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM），實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)是提高深孔加工勞工生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益的根本途徑。新型工程材料對深孔加工技術(shù)的挑戰(zhàn)，在于要求提高傳統(tǒng)深孔加工方法的水平，開發(fā)新的制造技術(shù)與工藝方法。愈來愈高的精度要求，需要發(fā)展深孔精密加工技術(shù)，并相應(yīng)地發(fā)展精密測量及精密機(jī)械設(shè)計(jì)。在實(shí)現(xiàn)深孔加工自動(dòng)化中，需要解決加工中異常情況的監(jiān)控戶自動(dòng)檢測。目前深孔加工中的這些問題，雖然落后于車削、銑削，但已經(jīng)有一些國家在開發(fā)研制，進(jìn)行解決。 隨著深孔加工技術(shù)的發(fā)展，深孔加工技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究也在不斷加強(qiáng)，并取得了有價(jià)值的成果[1]。 1.3 常用深孔加工系統(tǒng)及系統(tǒng)中的常用裝置 1.3.1 常用深孔加工系統(tǒng) 深孔加工系統(tǒng)是以深孔加工中所用的冷卻、排屑裝置來分類的。目前，國內(nèi)、外常用的深孔加工系統(tǒng)有槍鉆系統(tǒng)、BTA系統(tǒng)、噴吸系統(tǒng)和DF系統(tǒng)。這些系統(tǒng)除用于與之對應(yīng)的鉆頭進(jìn)行鉆削外，亦可以用于其它深孔刀具切削加工，如深孔鏜削、鉸削和珩磨等。 1.槍鉆系統(tǒng) 槍鉆系統(tǒng)屬于外排屑方式，其結(jié)構(gòu)主要有中心架、扶正器、鉆桿聯(lián)結(jié)器和冷卻潤滑油路系統(tǒng)組成。其中中心架輔助機(jī)床卡盤用于裝夾工件；扶正器主要用于鉆頭入鉆時(shí)導(dǎo)向，并提供向外排屑的通道；尾架用于夾持鉆頭柄部，支承鉆削扭矩和軸向力。 槍鉆系統(tǒng)的工作原理是：切削液通過尾架輸油入口進(jìn)入鉆桿內(nèi)部，到達(dá)鉆頭頭部進(jìn)行冷卻潤滑，并將切除的切屑從鉆頭外部的V型槽中排出。由于切屑由鉆頭和鉆桿外部排出，容易擦傷已加工表面，其加工質(zhì)量要低于內(nèi)排屑方式的系統(tǒng)。 2.BTA系統(tǒng) BTA系統(tǒng)屬于內(nèi)排屑方式，其結(jié)構(gòu)主要有中心架、授油器、鉆桿聯(lián)結(jié)器和冷卻潤滑油路系統(tǒng)組成。BTA系統(tǒng)中的授油器與槍鉆系統(tǒng)中的扶正器功能不同，授油器除了具備導(dǎo)向扶正作用外，還提供了向切削區(qū)輸油的通道。 BTA系統(tǒng)的工作原理：切削液通過授油器從鉆桿外壁與已加工表面之間的環(huán)形空間進(jìn)入，到達(dá)刀具頭部進(jìn)行冷卻潤滑，并將切屑經(jīng)鉆桿內(nèi)部推出。該系統(tǒng)使用廣泛，適用于深孔鉆削、鏜削、鉸削和套料，但受到鉆桿內(nèi)孔排屑空間的限制，主要用于直徑Φ﹥12mm的深孔加工。 3.噴吸鉆系統(tǒng) 噴吸鉆系統(tǒng)主要用于內(nèi)排屑深孔鉆削加工。噴吸鉆系統(tǒng)利用了流體力學(xué)的噴射效應(yīng)的原理，當(dāng)高壓流體經(jīng)過一個(gè)狹小的通道噴嘴高速噴射時(shí)，在這時(shí)噴射流的周圍形成低壓區(qū)，可將噴射嘴附近的流體重沖走。噴吸系統(tǒng)主要由中心架、扶正器、內(nèi)鉆桿、外鉆桿及冷卻潤滑系統(tǒng)等組成。 噴吸鉆系統(tǒng)工作原理：切削液在一定壓力作用下，由聯(lián)結(jié)器上的輸油口進(jìn)入，其中的2/3的切削液向前進(jìn)入內(nèi)、外鉆桿之間的環(huán)形空間，通過鉆頭柄部上的小孔流向切削區(qū)，對切削部分、導(dǎo)向部分進(jìn)行冷卻與潤滑，并將切屑推入鉆桿內(nèi)腔向后排出；另外1/3的切削液，由內(nèi)鉆桿上月牙狀噴嘴高速噴入內(nèi)鉆桿后部，在內(nèi)鉆桿內(nèi)腔形成一個(gè)低壓區(qū)，對切削區(qū)排出的切削液和切屑產(chǎn)生向后的抽吸，在推、吸雙重作用下，促使切屑迅速向外排出。因此，在噴吸鉆鉆孔時(shí)，切削液壓力低而穩(wěn)定，不易外瀉，排屑順暢，降低了鉆削系統(tǒng)的密封要求，保證了鉆削加工可以在較大的切削用量下進(jìn)行。 4. DF系統(tǒng) DF為英Double Feeder的縮寫，原意為雙進(jìn)油裝置，是20世紀(jì)70年代中期日本冶金股份有限公司研制出來的。它并非獨(dú)創(chuàng)，而是吸取BTA方法推出切屑與噴吸系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，并克服不足使鉆削直徑范圍增大，密封壓力減小，加工精度和效率提高。DF系統(tǒng)需要把切削液分為兩條線路，分別供給授油器和聯(lián)結(jié)器。 DF系統(tǒng)的工作原理：約2/3的切削液同BTA系統(tǒng)一樣由授油器進(jìn)入，并從鉆桿外壁與已加工表面之間的環(huán)形空間到達(dá)鉆頭頭部，并將切屑從鉆桿內(nèi)部推出；另外1/3的切削液直接從鉆桿聯(lián)結(jié)器的負(fù)壓裝置進(jìn)入鉆桿內(nèi)腔，產(chǎn)生一定的負(fù)壓，將切削區(qū)的切削液向后抽吸，促使切屑順利排出。 DF系統(tǒng)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種深孔加工系統(tǒng)。到了20世紀(jì)90年代，又將DF原理推廣應(yīng)用到外排屑鉆削系統(tǒng)中，緩解了小直徑深孔加工的排屑、密封等難題，并且還可以應(yīng)用到普通立式鉆床和普通車床上，為解決深孔麻花鉆鉆深孔的冷卻、排屑問題開辟了一個(gè)新途徑。 1.4 深孔加工技術(shù)的研究動(dòng)態(tài) 1.4.1 深孔加工技術(shù)的研究方向 1. 深孔加工方法及機(jī)理研究 為適應(yīng)種類愈來愈多，加工難度愈來愈高的新型工程材料的深孔加工，深孔加工方法已由傳統(tǒng)的切削加工方法發(fā)展到非傳統(tǒng)的切削加工方法，前者是以機(jī)械力學(xué)為基礎(chǔ)的單刃或多刃刀具的切削加工方法，后者是以附加能量（如熱切削、低溫切削、磁化切削和振動(dòng)切削）、附加介質(zhì)切削（如添加氣體切削或涂復(fù)固體潤滑劑切削）、高速切削、電解切削以及高能束與射流切削技術(shù)等。 目前研究最多、應(yīng)用最廣的還是傳統(tǒng)的切削方法。因此，國內(nèi)外的研究人員對此切削方法的機(jī)理、基本理論進(jìn)行了大量的研究。非傳統(tǒng)切削方法是近幾年發(fā)展起來的一種新的切削方法，它可以改善切削形態(tài)的形成、切削力、刀具耐用度及加工表面質(zhì)量等，其研究主要方面為： （1）振動(dòng)鉆削技術(shù)：振動(dòng)鉆削改變了刀具與工件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和相互作用的條件，改善了材料的可加工性，提高了刀具的切削性能，通過控制振動(dòng)工藝參數(shù)，達(dá)到控制切削的大小形狀，解決了小直徑深孔鉆削中的斷屑和排屑問題。 （2）加熱輔助切削：加熱輔助切削是把工件的整體或局部加熱到一定溫度后再進(jìn)行切削加工的一種新的加工技術(shù)。其目的是通過加熱來軟化工件材料，使工件材料的硬度、強(qiáng)度等性能有所下降，易于產(chǎn)生塑性變形，減小切削力，提高刀具耐用度和生產(chǎn)效率，抑制積屑的產(chǎn)生，改善切削形態(tài)，減小振動(dòng)，減小表面粗糙度值。 （3）低溫切削：低溫切削是指采用低溫液體（如液氮、液體CO2等 ）及其他冷卻方法，在切削過程中冷卻刀具或工件，從而降低切削區(qū)溫度，改變工件材料的物理力學(xué)性能，以保證切削過程的順利進(jìn)行。這種切削方法可有效減小刀具磨損，提高刀具耐用度，提高加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率。特別適合一些難加工材料，如鈦合金、低合金鋼、低碳鋼和一些塑性與韌性特別大的材料等。 （4）磁化切削：磁化切削亦稱帶磁切削，即使刀具和工件或兩者同時(shí)在磁化條件下進(jìn)行切削加工的方法，既可將磁化線圈繞于工件或刀具上，在切削過程中給線圈通電使其磁化，也可直接使用經(jīng)過磁化處理過的刀具進(jìn)行切削。實(shí)踐證明，用磁化處理過的刀具進(jìn)行切削，方法簡單，使用方便，無須昂貴的設(shè)備投資和機(jī)床改造，它在難加工材料切削加工中，是提高刀具耐用度和生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量的有效方法之一。 （5）電解加工：電解加工屬于電化學(xué)加工方法，它是利用金屬在電解液中產(chǎn)生陽極溶解的原理來去除工件上多余材料的一種加工方法。在深孔加工技術(shù)研究領(lǐng)域主要用于難加工材料的電解鉆孔和深孔電解拋光。 （6）電火花加工：電火花加工又稱為電腐蝕加工，它是在一定的介質(zhì)中，通過工具和工件之間脈沖性火花放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達(dá)到對零件尺寸形狀及表面質(zhì)量的預(yù)定的要求。由于電火花加工具有傳統(tǒng)切削方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在深孔加工領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。如電火花鉆削微小深孔、電火花磨削微小深孔等。 （7）超聲波加工：超聲波加工是使工具產(chǎn)生振動(dòng)，從而改變工具和工件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和相互作用條件，提高切削工具的切削能力。例如，在珩磨過程中對施加頻率為1600Hz以上的超聲波，使油產(chǎn)生縱向或扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而達(dá)到減小磨削力，降低磨削溫度，提高加工精度，降低表面粗糙度值的目的；在深孔滾壓時(shí)，對工件徑向進(jìn)給方向施加一個(gè)超聲波振動(dòng)，從而減小摩擦系數(shù)，提高耐磨性，使工件表層塑性變形容易，變形抗力減小，進(jìn)一步細(xì)化和纖維化已加工表面。 （8）高能束加工：高能束一般是指激光束、電子束和離子束，高能束加工是近幾年發(fā)展起來的先進(jìn)加工方法，它具有傳統(tǒng)加工方法無法替代的優(yōu)點(diǎn)。因而，在深孔加工領(lǐng)域內(nèi)也得到了廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用于超硬材料的激光加工微小深孔，已經(jīng)取得了較好的效果。電子束加工微小深孔也得到了應(yīng)用，如利用電子束加工深5mm，直徑0.4mm，長徑比大于10的微小深孔。 2.深孔加工刀具結(jié)構(gòu)的研究 隨著加工要求及加工材料的發(fā)展，深孔加工刀具的結(jié)構(gòu)在深孔加工技術(shù)領(lǐng)域起著越來越重要的作用，深孔加工刀具結(jié)構(gòu)的研究主要表現(xiàn)為： （1）深孔鉆削刀具結(jié)構(gòu)的研究主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：焊接式深孔刀具的研究；機(jī)械夾固式深孔刀具的研究；深孔麻花鉆的研究。 （2）深孔精加工刀具結(jié)構(gòu)的研究 深孔精加工刀具主要指的是精密深孔鉆頭、精密深孔鏜刀、深孔鉸刀、深孔珩磨頭和深孔滾壓頭的研究，具有代表性的有多尖齒深孔鉆、減振鉸刀及新型強(qiáng)力珩磨頭和高效復(fù)合滾壓工具。其中，高效復(fù)合滾壓工具分為：粗鏜—浮鏜滾壓復(fù)合，推鏜—滾壓復(fù)合等。 3.深孔鉆削過程中的動(dòng)態(tài)檢測研究 深孔鉆削加工是在封閉條件下進(jìn)行切削加工，存在很多不利因素。通常會(huì)導(dǎo)致鉆頭損壞、工件報(bào)廢等后果。為降低廢品率，保證深孔鉆削過程中的動(dòng)態(tài)檢測研究也是深孔加工技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)重要課題。目前。國內(nèi)、外深孔鉆削過程中的動(dòng)態(tài)檢測技術(shù)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）深孔鉆頭破損和磨損機(jī)理的研究 深孔鉆頭破損和磨損機(jī)理的研究主要集中于難加工材料的深孔鉆削。大量試驗(yàn)研究表明，深孔鉆的磨損和破損形式為導(dǎo)向塊粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損、機(jī)械磨損、甭塊、裂紋等，刀片表現(xiàn)為崩刃和剝離以及輕微的機(jī)械磨損。 （2）深孔鉆削過程中軸心線偏移的檢測 在深孔鉆削加工中，常常由于軸心線偏移過大而造成工件報(bào)廢，深孔鉆削過程中軸心線偏移檢測的研究方法有：超聲波測壁厚法；傳感器法。 （3）深孔鉆削刀具狀態(tài)檢測研究 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)時(shí)檢測切削過程中的狀態(tài)和有關(guān)信息，并實(shí)時(shí)進(jìn)行信號處理，識別出加工過程中的異常狀態(tài)，及時(shí)采取有效工藝措施加以排除，必要時(shí)予以顯示報(bào)警，以避免發(fā)生事故，從而保證正常的鉆削的進(jìn)行。國內(nèi)、外學(xué)者在深孔鉆削刀具狀態(tài)檢測方面進(jìn)行很多研究和討論，先后研究了用切削力、電技功率、聲發(fā)射、振動(dòng)速度等信息作為測量參數(shù)，在線檢測鉆頭磨損、折斷等方法和系統(tǒng)。 （4）微小深孔鉆削中的鉆頭保護(hù)研究 微小深孔鉆削的排屑是一大難題。鉆削過程中排屑不暢就會(huì)造成阻力矩急劇增大而導(dǎo)致鉆頭折斷。防止鉆頭折斷是微小深孔鉆削的主要技術(shù)問題。目前，國內(nèi)、外在該方面的研究越來越多，具有代表性的為鉆頭過載識別的研究。參照[3]。 1.5 深孔的鏜滾壓加工 1.5.1 深孔鏜削加工 1.深孔鏜削的特點(diǎn) 深孔鏜削是提高深孔加工精度的一種方法。深孔鏜削能矯正已有孔上的缺陷，如圓度誤差、直線度誤差，從而獲得良好的幾何精度和表面粗糙度。一般情況下，鏜孔精度可達(dá)IT7—IT8，表面粗糙度Ra可達(dá)3.2-0.4μm。深孔鏜削兼有普通鏜削和深孔鉆削的特點(diǎn)，普通鏜削中的主要關(guān)鍵—振動(dòng)與鏜桿剛性問題，隨著被加工孔長徑比增大而愈加尖銳。另外，斷屑與排屑也成為主要問題之一。深孔鏜削正是針對這些問題吸取深孔鉆削的優(yōu)點(diǎn)，其特點(diǎn)是： （1）鏜刀上設(shè)置有兩個(gè)導(dǎo)向塊，大大提高了鏜刀在加工中的穩(wěn)定性和鏜桿的剛性，減輕了振動(dòng)，提高了加工精度。 （2）在保證可靠斷屑的條件下，采用一定壓力的大流量切削液進(jìn)行冷卻、潤滑和排屑，可避免切屑對已加工的表面劃傷。 （3）鏜刀在切削中產(chǎn)生的徑向切削力由導(dǎo)向塊的支反力來平衡，可減輕鏜削中的彎曲振動(dòng)。 （4）觀察鏜削過程困難，往往只能根據(jù)切屑的顏色或形狀、切削的聲音、鏜桿的振動(dòng)來判斷鏜削過程是否正常。 2.深孔鏜削的分類 深孔鏜削按排屑方式可分為內(nèi)排屑與外排屑、前排屑與后排屑；按其送進(jìn)力的方向可分為推鏜和拉鏜；按鏜削工序特征可分為粗鏜和精鏜。 （1）推鏜法 在鏜削過程中，鏜桿軸向受壓。按排屑方式分為前排屑和后排屑。前排屑推鏜法：切削液由油泵輸出以后，有兩種輸入方法，一種從鏜桿后端輸入，另一種從授油器輸入。前者通過鏜桿內(nèi)孔進(jìn)入切削區(qū)，而后者通過鏜桿外圓與工件已加工孔之間的環(huán)形空隙流到切削區(qū)，然后切屑向床頭方向排出到排屑箱，這種推鏜方法的兩種輸油位置對刀具、導(dǎo)向的壽命以及孔表面粗糙度的影響有較大的差異。前一種方法由于工件旋轉(zhuǎn)，從鏜桿內(nèi)孔輸出的切削液通過鏜桿上的出油孔射到切削區(qū)，形成附著于空表面的“螺紋軌跡液”，此軌跡液中存在切屑，在工件旋轉(zhuǎn)的情況下，產(chǎn)生離心力而緊緊地附著于工件內(nèi)孔表面上，使切屑排出不徹底，從而影響刀具切削及導(dǎo)向塊的耐用度，影響加工孔的表面粗糙度。后一種則不然，切削液從授油器輸入，以“圓筒的切削液筒”均勻地從整個(gè)鉆頭的周圍向前射出，因而可以減少切屑停留在內(nèi)孔表面的機(jī)會(huì)，使切屑幾乎全部排出，并且可以充分起到對鏜刀、導(dǎo)向塊的強(qiáng)制潤滑、冷卻和減振的作用。這對于延長刀具的耐用度和降低孔加工表面粗糙度都是非常有利的。目前，由于DF系統(tǒng)的普及應(yīng)用，切削液由油泵輸出后就被分為兩路，鉆削時(shí)，這兩路油分別起冷卻、排屑和負(fù)壓抽屑的作用；鏜削時(shí)，將兩路油分別接到鏜桿后端和授油器上，同時(shí)進(jìn)油。這種方法是前兩種方法的組合，可避免其各自的缺點(diǎn)，實(shí)踐證明此法的冷卻、潤滑和排屑效果較好，值得推廣。后排屑推鏜法：切削液從油泵輸出后，從授油器輸入，流經(jīng)推鏜桿外表面和已加工空之間的環(huán)形空間到切削區(qū)，然后強(qiáng)制冷卻、潤滑鏜刀和減少振動(dòng)的作用。 2.拉鏜法 拉鏜法在鏜削過程中，鏜桿是在軸向受拉狀態(tài)下進(jìn)行工作，鏜頭沿著鏜桿前進(jìn)的直線方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定性好。所以它特別適用于加工孔軸線直線度要求高或長徑比較大的小直徑孔，但必須是等直徑的通孔。切削液是從鏜桿尾部經(jīng)鏜桿內(nèi)孔流入切削區(qū)，帶著切屑沿著刀桿表面和未加工孔之間的環(huán)形空隙中流出。為了有一定的間隙，減小鏜桿的劃傷，鏜桿外徑比推鏜桿的外徑小。與推鏜法相比，由于受刀具結(jié)構(gòu)限制，切削速度與進(jìn)給量較低，裝卸工件與刀具也比較麻煩，加工效率較低。為了提高加工效率，拉鏜法一般都使用復(fù)合刀具，即粗、精加工一次完成。 1.5.2 深孔滾壓加工 滾壓加工是在常溫狀態(tài)下用滾壓工具對零件表面施加壓力，使金屬表面層產(chǎn)生塑性變形，修正零件表面微觀不平度，降低表面粗糙度值，改變零件表層的金相組織，形成有利的殘余應(yīng)力分布，提高零件的物理機(jī)械性能和使用壽命。多數(shù)情況下，它可以代替零件的表面處理（如表面淬火、鍍鉻等）及精加工工序（如研磨、珩磨、拋光等）。它是內(nèi)孔精加工的一種精密強(qiáng)化加工方法，在機(jī)械加工中具有獨(dú)特的加工意義。 1.滾壓加工的特點(diǎn) 滾壓加工與切削加工相比，有以下特點(diǎn)： （1）可降低零件表面粗糙度，一般表面粗糙度Ra可達(dá)0.2～0.05μm，特別是對軟金屬（如銅、鋁及其合金等），可得到好的表面粗糙度，部分可代替精磨、研磨、珩磨和拋光等精加工工序。 （2）強(qiáng)化金屬表層，并保持金屬纖維組織的完整，可使工件表面的顯微硬度HV比原始硬度提高10%—50%，表面硬化層可達(dá)0.2—5mm。 （3）擴(kuò)大配合零件的有效接觸面積，從而提高了零件的耐磨性和穩(wěn)定性，改善了與其相配零件的配合特性。 （4）滾壓加工過程中，工作穩(wěn)定，受力均勻，產(chǎn)生熱量少，一般不產(chǎn)生表面退火、燒傷和裂紋等缺陷。但若滾壓量過大，塑性變形嚴(yán)重，孔表面易起皮或撕裂。 （5）滾壓加工與其他精密加工工藝相比，具有較高的生產(chǎn)率。滾壓工具結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，操作方便，刀具耐用度高，在普通車床、鉆床、鏜床均可使用。 （6）滾壓加工適用于各種被加工材料，但對于原始硬度很高的零件，其強(qiáng)化效果并不顯著。一般以被滾壓材料的表面硬度不超過HB350為宜。 （7）內(nèi)孔滾壓加工的尺寸范圍較大，加工直徑為Φ2—Φ500mm，可加工淺孔和深孔。 由此可見，滾壓加工主要功用是精密尺寸、壓光表面、強(qiáng)化表層。不同的滾壓方式其功用也有側(cè)重。根據(jù)工件的尺寸、結(jié)構(gòu)、具體用途、尺寸精度及表面粗糙度的不同要求，可采用不同滾壓方式和不同結(jié)構(gòu)的內(nèi)孔滾壓工具。 2.滾壓機(jī)理 滾壓加工是采用滾壓工具對工件表層施加一定的壓力，使工件表層產(chǎn)生塑性流動(dòng)，可將工件表層原始?xì)埩粑⒂^波峰和微觀波谷輥平，改變表面微觀凹凸不平的分布狀況，使表面粗糙降低。 滾壓過程中，由于表層金屬的滑移、剪切塑性變形、晶粒變細(xì)，并沿著變形最大的方向延伸，組織致密呈纖維狀，工件表層組織產(chǎn)生冷作硬化，出現(xiàn)了一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)力區(qū)。金屬表層與基體之間產(chǎn)生了很大的殘余應(yīng)力，使金屬工件的強(qiáng)度極限提高，塑性降低，同時(shí)，工件的工作性能，如疲勞強(qiáng)度、耐磨性和耐腐蝕性都有顯著改善。 3.滾壓加工方式 （1）滾壓工具的組成 典型的滾壓工具，主要有兩個(gè)基本部分組成： 1）滾壓工件，它與工件表面直接接觸，起滾壓作用； 2）支承部分，傳遞滾壓力，并保持滾壓元件運(yùn)動(dòng)的方向和位置。 （2）滾壓加工方式的分類 一般按滾壓工具的組成分類。 按滾壓元件分：滾珠式、滾輪式、滾柱式；按支承部分的功用和結(jié)構(gòu)分：彈性滾壓、剛性滾壓。 4.深孔滾壓加工時(shí)常見的幾個(gè)問題 （1）滾壓孔表面的缺陷 常見的滾壓孔表面的缺陷有：波紋與“麻點(diǎn)”；滾珠（柱）與工件孔口相互擦傷；暗斑、銹蝕點(diǎn)、壓痕和劃傷。 （2）薄壁工件的變形 滾壓加工和切削加工一樣，也易使薄壁工件產(chǎn)生變形。這種變形常發(fā)生在多滾珠彈性滾壓工具滾壓薄壁筒形工件的深孔加工時(shí)，由于工件的裝夾不可能十分準(zhǔn)確，工件中心與回轉(zhuǎn)中心不重合，形成一個(gè)夾角；又由于工具是浮動(dòng)的，工件隨工具會(huì)產(chǎn)生偏擺運(yùn)動(dòng)。這樣，滾壓頭上多滾珠所構(gòu)成的圓周在工件橫截面上的投影便是一個(gè)橢圓，原來多滾珠平均承受的滾壓力就會(huì)集中在橢圓長軸方向的兩個(gè)滾珠上，盡管隨著工件的旋轉(zhuǎn)，受壓最大的滾珠會(huì)逐次更換，但工件受力的部位卻一直不變。這種不均衡的滾壓力則使工件產(chǎn)生整體變形，成為橢圓形。由于孔口偏擺最大，所以孔口的橢圓度也最嚴(yán)重。 （3）喇叭口 深孔滾壓加工后，常在孔口兩端呈現(xiàn)不同程度的喇叭口及上、下端面凸起。喇叭口和端面凸起是由金屬材料受力后，向著阻力最小的方向流動(dòng)的結(jié)果。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，就其加工方法來說就是正常的，但對某些工件的使用來說，又是不允許的，因此，必須設(shè)法消除。 第2章 深孔加工工裝設(shè)計(jì) 2.1 概 述 2.1.1 深孔加工要求 設(shè)計(jì)加工抽油泵長缸套的設(shè)備。充分利用已有的設(shè)備，故將普通車床改裝成為深孔加工機(jī)床。 抽油泵長缸套是抽油泵的主要基礎(chǔ)件，抽油泵工作性能的好壞主要取決于柱塞和泵套的配合性能，即取決于泵套加工精度、表面質(zhì)量及形狀精度。 該零件的內(nèi)孔加工要求（圖1所示）為：孔徑Φ1000+0.035mm，孔長1000mm，長徑比為10，表面粗糙度為0.4μm,直線度為Φ0.10mm，圓度誤差為0.10，調(diào)質(zhì)硬度為HB250—300，強(qiáng)度σb為950MPa；材料為38CrMoAlA,內(nèi)孔要求氮化處理，由于該材料強(qiáng)度高，加工硬化嚴(yán)重，因此屬于難加工材料。 圖2-1 抽油泵長缸套 工藝路線的擬訂： 1.毛坯的選擇：根據(jù)抽油泵長缸套的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求，該零件選用管材。 2.孔的加工方案：下料—調(diào)質(zhì)HB280～310—校直—車兩端面—鏜滾復(fù)合—氮化—珩磨—車外圓。 2.1.2 簡述 在機(jī)械制造業(yè)中，設(shè)備的平均役齡應(yīng)在10～20年之間，設(shè)備的“技術(shù)老化” 期已短于10年。尤其在工程技術(shù)發(fā)展的今天，設(shè)備的更新速度相當(dāng)快，設(shè)備更新有兩種形式：一是用技術(shù)更為先進(jìn)、精度更為高的新設(shè)備來代替技術(shù)性能“老化”的舊設(shè)備；另一種是進(jìn)行有效的技術(shù)改造，使舊設(shè)備適應(yīng)新的生產(chǎn)需要。而在設(shè)備普遍老化、資金又不充裕的國有企業(yè)中，后面一種更新形式更具有現(xiàn)實(shí)意義。 2.1.3 車床改造總體方案 由于深孔鉆床的特殊性，其價(jià)格比較昂貴，對于非專業(yè)化深孔加工的廠家，成本過高。而采用普通車床改裝為深孔加工機(jī)床，由于其成本低、制造周期短以及一床多用（車削、深孔鉆削、深孔鏜削和深孔珩磨）等優(yōu)點(diǎn)，已為許多生產(chǎn)家所接受。 車床改裝為深孔加工機(jī)床主要有機(jī)床和油路兩大部分，機(jī)床部分主要有中心架、授油器和聯(lián)結(jié)器三大部件；油路部分主要含進(jìn)油路、回油路以及排屑箱、油槽、油箱等，改裝總圖如圖2所示： 圖2-2 車床改裝深孔加工機(jī)床示意圖 1、堵塞 2、夾盤 3、排屑斗 4、復(fù)合鏜滾壓工具 5、授油器6、止推壓板7、鏜桿8、固定架 改造對車床的要求不高，可以用舊機(jī)床進(jìn)行。改裝時(shí)，不改原車床的性能，只需將車床上刀架拆除，換上聯(lián)結(jié)器，授油器和中心架分別裝在車床內(nèi)導(dǎo)軌上。原機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不變，不用原車床油路系統(tǒng)，另行配置油箱和排屑箱，并在授油器上接冷卻潤滑油路。改裝后的機(jī)床拆除深孔加工裝置后，仍可作為車床使用。 2.2 車床改造分析與計(jì)算 2.2.1 車床型號的選擇 用量決定切削功率；最大工件車床型號的選擇主要取決于最大切削用量和最大工件外徑。孔的最大切削外徑?jīng)Q定了被改造車床的回轉(zhuǎn)直徑，因此，在改造前應(yīng)根據(jù)深孔切削的最大參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，選擇被改造車床的型號。 1.鏜削力、鏜削功率的計(jì)算 參照[4]表4-9和表4-10，選擇鏜削參數(shù)：被吃刀量ap=2.0mm 進(jìn)給量 f=0.4mm/r 鏜削速度v=100m/min(采用單刃鏜刀)， 參照[5]， 主切削力： 徑向切削力： 走刀力： 鏜削功率： 2.滾壓加工工藝參數(shù)選擇及計(jì)算 工藝參數(shù)的選擇：參照[4]表6-5，滾壓與余量δ=0.1mm 滾壓力 F=5KN 進(jìn)給量 f=0.4mm/r 滾壓速度 ν=100m/min 行程次數(shù)n=1 參照[4]表6-7所給公式， 滾壓功率計(jì)算： 式中：—摩擦系數(shù)； 3.總功率計(jì)算 4.車床型號選擇 選擇被改造車床首先應(yīng)考慮機(jī)床的功率。我國國產(chǎn)CA6140車床的主電機(jī)功率一般為7.5KW，在加工抽油泵長缸套時(shí)，電機(jī)功率達(dá)到要求。又因?yàn)楣ぜ淖畲笱b夾外徑為120mm，在CA6140的回轉(zhuǎn)直徑內(nèi)，故選擇CA6140車床進(jìn)行改造。 5.主要設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求 對CA6140車床的技術(shù)要求： （1）床身長度必須3.5m或者更長； （2）車床改造前必須大修，其精度必須滿足機(jī)床大修標(biāo)準(zhǔn)的要求； （3）將車床尾座、卡盤、刀臺(tái)拆除，重點(diǎn)大修床面、導(dǎo)軌、尾座底座板、溜板滑造、各齒輪傳動(dòng)系。 2.3 機(jī)床改造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于深孔的直徑較大，故此深孔的加工可選為管材的精整加工，采用鏜滾壓復(fù)合加工一次完成。改造機(jī)床結(jié)構(gòu)的主要組成部分為：夾盤—裝夾工件，中心架—支承工件、鏜桿導(dǎo)向，授油器—潤滑、冷卻和排屑，尾座—支承刀桿。 2.3.1 鏜滾壓切削設(shè)計(jì) 1.滾削設(shè)計(jì) 由于工件較長，不易采用工件旋轉(zhuǎn)的加工方式。工件旋轉(zhuǎn)不能保證工件中心線與機(jī)床主軸中心線重合產(chǎn)生誤差，給加工帶來不便。在鏜削加工時(shí)，若切削液由油泵輸出后從鏜桿后端輸入，進(jìn)入鏜桿內(nèi)孔，通過鏜頭上的油孔射到切削區(qū)。形成附著與內(nèi)孔表面的“螺紋軌跡液”，此軌跡液中存在切屑，在工件旋轉(zhuǎn)的情況下，產(chǎn)生離心力而緊緊地附著與工件內(nèi)孔表面上，使切屑排出不徹底，從而影響刀具及導(dǎo)向塊的耐用度，影響加工孔的表面粗糙度。若切削液從授油器輸入，以“圓筒狀的切削液筒”均勻地從整個(gè)刀具頭周圍向前射出，并且可以充分起到對鏜刀、導(dǎo)向塊的強(qiáng)制潤滑、冷卻和減振的作用。這對于延長刀具的耐用度和降低孔加工表面粗糙度都是非常有利的。綜上所述，采用前排屑推鏜法。 2.滾壓加工設(shè)計(jì) 滾壓與鏜削一次完成，這樣能保證加工零件的同軸度，且減少換位、更換刀具的時(shí)間及由此帶來的裝夾誤差，在一定程度上提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。故鏜滾復(fù)合加工時(shí)，可采用剛性滾壓，即滾壓元件置于剛性支承上，并且始終保持一定的位置，它所傳遞的壓力是隨工件原始表面微觀不平度而上下波動(dòng)：主要用于精整尺寸和輥光整形。為了完善滾壓精度采用雙排滾柱滾壓頭。 3.鏜滾壓工具設(shè)計(jì) 為了提高加工質(zhì)量，適應(yīng)管材的多變性，鏜刀采用可調(diào)式，并且在退刀時(shí)不至于損壞已加工表面。滾柱在退刀時(shí)要與已加工表面留有一定的間隙。并且，鏜刀可拆除。鏜滾壓工具主要由鏜刀、滾柱、滾刀體、止推軸承、心軸等主要零件組成，它的前端是精密鏜刀，通過頂?shù)堵葆斦{(diào)節(jié)；在前后滾柱保持架小孔中各裝一排滾柱（前排滾柱數(shù)量比后排多1只），滾柱支承在滾柱支承在滾刀體上，承受徑向滾壓力，軸向滾壓力通過支承銷作用于止推軸承上。滾珠、滾刀體、支承銷均可采用GCr15制造，其硬度為HBC63-66。切屑的清除主要靠低壓、大流量切削液沖走。此工具的生產(chǎn)率高，加工質(zhì)量好，表面粗糙度Ra可達(dá)0.4μm。 參照[4]表5-13，鏜刀材料：硬質(zhì)合金 鏜削速度100m/min 進(jìn)給量 r=0.4mm/r 滾壓過盈量 t過=0.1mm 實(shí)際壓入量 t=0.025mm 深孔鏜床主要技術(shù)特征： （1） 加工長度：345～1200mm; （2） 主軸轉(zhuǎn)速：190～230r/min; （3） 走刀量：0.25～0.42r/min; （4） 滾壓量：0.2～0.3mm; （5） 加工內(nèi)孔直徑：100、120、140； （6） 工件夾緊力：50KN； （7） 吃刀深度：2～2.5mm。 圖2-3復(fù)合滾壓工具 2.3.2 定位、夾緊裝置的設(shè)計(jì) 1.總體方案 為了滿足工件中心線與機(jī)床主軸中心線的同軸度，采用錐端面定位，充分利用了機(jī)床主軸前端的錐端面。但由于工件長度過長，不能采用單錐面定位、夾緊，而需兩端一起定位、夾緊。為了提高夾緊效率及準(zhǔn)確率、考慮機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成，采用液壓夾緊。在加工過程中，工件旋轉(zhuǎn)，所以連接液缸的授油器設(shè)有以滿足工件旋轉(zhuǎn)、受到液壓夾緊推力的止推軸承。 2.液壓裝置的設(shè)計(jì) 受加工零件及機(jī)床結(jié)構(gòu)的限制，故在進(jìn)行液壓缸的設(shè)計(jì)時(shí)需初步確定液壓缸的公稱直徑及活塞作用面積的大小。 （1）液壓缸參數(shù)的確定 材料；45 內(nèi)徑：D=160mm 缸長：l=180mm （2）液壓缸工作壓力的計(jì)算及工件剛度的校核 在工件強(qiáng)度允許的情況下，采用錐孔定位時(shí)由斜錐面產(chǎn)生的軸向力相互抵消。為了方便采用雙作用活塞式液壓缸，活塞雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推拉力?；钊谛纬山K了時(shí)不減速。 由力學(xué)公式得；參照[6]， 故夾緊力f為9KN 圖2-4 液壓夾緊系統(tǒng)圖 該液壓系統(tǒng)（如圖3所示）泵站距夾緊油缸26～30mm。因此，管路壓力損失不計(jì)，油缸及活塞桿直徑受結(jié)構(gòu)限制為定值，所以，只需調(diào)整系統(tǒng)壓力，即滿足夾緊工件要求。夾緊力過大，將授油器整體推走，夾緊力過小，工件轉(zhuǎn)動(dòng)打滑，難以加工。 （3） 液壓系統(tǒng)壓力計(jì)算 夾緊力 f=ps 且需要滿足 F——技術(shù)特征給予最大夾緊力50KN； f——設(shè)計(jì)夾緊力 9KN； 參照[6]的第3章和第4章， 工件剛度的校核：在此作用力下，加工工具處于端部位置時(shí)出現(xiàn)危險(xiǎn)截面。 圖2-5 水平面上的彎矩圖 圖2-6 扭矩圖 計(jì)算彎矩： ——軸的許用彎曲應(yīng)力 式中 W——抗彎截面 （4）活塞工作面積的選定，參照[4]第4章所給公式， ——液壓夾緊力 s ——受壓面積 將液壓夾緊系統(tǒng)壓力調(diào)定1.2MP滿足要求。故選用法蘭式液壓缸，選取YBC-4580型齒輪油泵，電機(jī)為0.75KW。 （5）缸筒壁厚的計(jì)算 設(shè) 需要 ——缸筒壁厚 D——缸筒內(nèi)徑 ——最高許用壓力 ——材料許用壓強(qiáng) ——缸筒材料的屈服強(qiáng)度（MP），一般為600MP ——安全系數(shù)，一般=1.5～2.5 選取=2 選取= = 符合要求 （6）液壓缸效率確定 1.機(jī)械效率 由各種運(yùn)動(dòng)件摩擦損失所造成，在額定壓力下，通?？扇　? 2.容積效率 由各密封圈泄露所造成，用彈性密封圈時(shí)，通常可取。 3.作用力效率 由排出口背壓所產(chǎn)生的反向作用力而造成，一般取 4.總效率 （7）流量確定 選定活塞工作行程，工進(jìn)時(shí)間為，則活塞平均速度為 液壓缸效率 ——活塞作用力 ——活塞平均速度 ——工作壓力 液壓缸工作流量 （8）排氣裝置的選擇 液壓系統(tǒng)在安裝過程過程中或過程中或長時(shí)間停止工作之后會(huì)滲入空氣，液壓油中也會(huì)混有空氣。由于氣體壓縮性大，會(huì)使執(zhí)行元件產(chǎn)生爬行、噪聲和發(fā)熱等一系列不正?，F(xiàn)象。因此，液壓缸的結(jié)構(gòu)上，要保證及時(shí)排除缸內(nèi)的氣體。綜合考慮選用排氣閥裝置。 2.3.3 授油器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 授油器的功用主要是起到正確引導(dǎo)加工工具并向切削區(qū)供給冷卻液，傳遞軸向力、夾緊力等，同時(shí)還起到支承鏜桿的作用。為了提高加工工具開始加工時(shí)的導(dǎo)向精度，授油器在頭部增加旋轉(zhuǎn)部分，使導(dǎo)向套與工件同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。 授油器坐落在原車床尾座底板上，用移動(dòng)壓板和止推板將其固定在床身導(dǎo)軌上，授油器外殼為鑄鋼件，退火后加工（最好經(jīng)過時(shí)效處理），并留有余量，最后用車床本身鏜內(nèi)孔，以保證中心高及精度要求。支承架內(nèi)有油缸，油缸內(nèi)有活塞桿，活塞桿內(nèi)有鏜桿，定位盤固定在油缸活塞桿上，活塞桿運(yùn)動(dòng)夾緊工作，鏜桿運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)刀。 2.3.4 冷卻排屑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 冷卻排屑系統(tǒng)主要由油箱、排屑箱、油泵、電機(jī)、過濾裝置和液壓元件等組成。深孔機(jī)床的改造一般是在安裝好的舊機(jī)床上進(jìn)行，受到地面和周圍空間的限制，不易做成地坑式油箱，往往采用地面式油箱。因此，油箱高度和寬度要受到中心高和后面空間的限制。油箱長度可按最大加工長度確定，并可做成移動(dòng)的。 油箱的箱體應(yīng)設(shè)有隔板，保證臟物能夠沉淀。此外。還應(yīng)有濾油裝置，濾油裝置主要由所要求的過濾精度確定，過濾精度比所要求的表面粗糙度低10倍，即50μm的過濾精度可滿足Ra為5μm表面粗糙度的要求。油箱內(nèi)采用5級過濾精度，在排屑中用Φ5mm密集孔進(jìn)行粗過濾，切屑油通過油箱蓋上80粒度過濾銅網(wǎng)進(jìn)入油箱，在油箱中分別用100粒度和120粒度銅網(wǎng)進(jìn)行三、四記過濾，最后在油泵進(jìn)油管上裝紙型過濾進(jìn)行第五級過濾。這樣，過濾系統(tǒng)的過濾精度可達(dá)10～0.5μm，有條件的話，裝入磁性濾油器效果更好。 1. 排屑斗的設(shè)計(jì) 為了防止切屑的飛濺，在切屑的排出處設(shè)有一個(gè)保護(hù)裝置—排屑斗。排屑斗與下放的排屑箱相連，且為了在加工完成后需拆除鏜刀頭，所以排屑斗上需設(shè)有可活動(dòng)窗口以完成上述要求，其結(jié)構(gòu)如圖6所示。 深孔鏜床在切削加工時(shí)，鏜頭在工件里，看不到鏜刀的切削工況，因此，操作者僅憑沖出的斷續(xù)切屑、對刀情況、入口測量的尺寸、鏜床運(yùn)行狀況來判斷切削加工是否正常，所以必須具備切削冷卻循環(huán)系統(tǒng)，用以沖出切屑和冷卻，其流程如下：分離箱→油泵→活塞桿前端→鏜頭→工件→床頭夾緊機(jī)構(gòu)→順油槽→分離箱。本系統(tǒng)以大流量，低揚(yáng)程指標(biāo)來選擇水泵。因此，離心泵比較合適，電機(jī)功率為4KW。 圖2-7 排屑斗 1、彈簧墊圈 2、六角螺母 3、焊接手柄 4、殼體 5、壓板 6、六角螺栓 2. 油箱容積、油泵壓力及流量確定 油箱容積的確定：油箱應(yīng)有足夠的