“组合拆分”加工半圆槽滑套

德州联合石油机械有限公司(山东 253034）侯祖刚 骆亚敏

我公司生产的四孔滑套，用于传递特殊花键的转矩。受生产条件和加工设备的限制，一直没有找到大幅提高生产效率的方法。从图1可以看出，工件形状并不复杂，内孔中的4个R15mm半圆槽是加工的难点和重点，公司缺少这方面的专用设备，外协加工的费用也居高不下，半圆槽工序一度成为制约生产的瓶颈，费工费力，还出现不少废品。公司决定，在现有的数控车床和普通钻床基础上，开拓思路，寻求新的工艺方案。以前，我们曾尝试过两种不同的加工方法。

图1 四孔滑套

1.开放式加工

(1)锯床下料:φ120mm×30mm无缝管，长度105mm(重6kg)。

(2)数控车床:车外圆，去平两端面，粗精车φ65mm通孔至尺寸 (见图2)。

(3)数控铣床:卡外圆，按φ65mm内孔找正，粗精铣4个R15mm半圆槽至尺寸。

优点:一次装夹粗精车内孔至成品尺寸，容易保证尺寸公差和表面精度。数控车床设备资源多，加工效率高，便于组织规模化生产。铣削4个R15mm半圆槽时为开放式加工，进刀和退刀时没有太多的限制和干涉。不必采用圆弧切入切出的进退刀方式，排屑流畅，冷却充分，铣削刀具可实现高速切削。

缺点:开放式铣削半圆槽，需要多台数控铣床，企业一次性投资太大。铣槽工序安装找正困难，很难保证4个R15mm半圆槽与φ65mm内孔之间的位置精度要求。粗铣时需要去除很大一部分加工余量，刀具磨损较快。精铣时需要小直径的整体硬质合金铣刀，价格昂贵，破损后很难再做到重复利用。

图2 开放式加工示意图

2.封闭式加工

(1)锯床下料:φ120mm圆钢，长度 105mm(重9kg)。

(2)普通车床:车外圆，平两头端面，钻φ32mm通孔。

(3)立式钻床:夹外圆，上专用钻模，钻4个φ29.7mm内孔，φ29.7mm平底钻靠平4个φ29.7mm孔底端面。铰4个φ30mm内孔至尺寸，保证尺寸和表面粗糙度要求 (见图3)。

(4)普通车床:夹外圆找正，车对φ65mm通孔，清除毛刺。

优点:充分利用公司现有普通切削设备，使用价格低廉的钻头、铰刀等常规刀具，以钻模工装精确定位，完成4个φ30mm内孔的钻铰加工，最后车削φ65mm通孔至尺寸，除料后形成4个R15mm半圆槽。减少特殊工艺环节对高端设备的依赖。

图3 封闭式加工示意图

缺点:工序车削内孔时，车刀为断续切削，主轴转速上不去，刀具进给也不能放得太快。上工序节省下的时间又浪费在去除内孔余量上，整体效率不高。刀刃受冲击力的影响，容易出现破损，切屑也容易划伤R15m圆槽表面。更重要的是长期使用此种加工方法，会破坏车床精度，造成零部件损坏。

3.组合拆分加工

众所周知，金属切削方式中，车削的效率最高，其次是钻削。当钻孔部位不是一个完整的圆柱体时，可以采用组合镶装的方法，增加一段相同的材料补齐缺口，为后续的孔加工做好准备。工艺人员经过反复论证，保留了摇臂钻床+钻模定位的4个φ30mm内孔加工方法，使用公司现有的压力机设备，制定“组合拆分”的工艺方案。有效避免了断续车削存在的弊端。

工艺步骤如下:

(1)下料:φ120mm×30mm无缝管，长度105mm(重 6kg)。φ70mm圆钢，长度 105mm(重3kg)。

(2)数控车床:精车无缝管外圆，平两端面，精车φ65mm通孔至尺寸。精车圆钢至φ65mm工艺堵头尺寸，平端面，倒钝尖角 (见图4)。

图4 组装示意图

(3)压力机:将工艺堵头压入滑套内孔，过盈量0.02～0.04mm。

(4)普通车床:卡架，去平滑套两端面即可。

(5)普通钻床:上钻模定位，钻铰4个φ30mm内孔至图样尺寸。

(6)压力机:将工艺堵头压出滑套内孔，加工完毕。

注意事项:工艺堵头选择与滑套相同的材质和热处理要求，保持两者的材料硬度和热膨胀系数一致，过盈配合的间隙要求较为严格，滑套内孔和工艺堵头的外圆要严格按照工艺规定的尺寸和表面粗糙度要求加工。为保证尺寸的一致性，必须使用高精度的数控车床，操作者负责将φ65mm实测尺寸的公差带位置写在工件端面上，镶装时分组配合，保证过盈量φ0.02～φ0.04mm。压入堵头时，工件内孔要涂抹润滑油，加工完4个φ30mm内孔;压出堵头时，压力机用力要平稳均匀。

4.综合效益分析

“组合拆分”的工艺方案与“封闭式加工”比较，原材料投入相差不多，加工过程却明显改善。省去了断续车削φ65mm内孔工序的工时和刀具费用，优势不言而喻。和“开放式加工”比较，虽然增加了一段材料，但提高了加工效率和设备利用率。两者之间的优劣得失，要做具体的分析。

(1)原材料成本方面，工艺堵头采用φ70mm×105mm圆钢，重约3kg，按照当前的钢材价格和加工费用，不超过20元，压力机“组装拆分”的费用很低 (2元)，剩余的废料和切屑还可以回收一部分成本，总共增加成本不超过22元。

(2)加工成本方面，省去了数控铣床工序的外协加工费用 (80元)，以普通钻床代替数控铣床完成高难度工序的加工，既保证了产品质量和生产进度，又节约了购置设备的巨额费用。

5.结语

“组合拆分”的工艺方案作为一种崭新的加工方法，以增加一段材料的代价换取加工效率的大幅提升。在实际生产中取得了很好的效果，既可以快速去除内孔余量，又可以不破坏半圆槽的已加工表面，生产效率提高了3倍，产品利润显著提高。