三刃可调深孔镗头设计

孙金海 杨晓磊 孟宝星

(①徐州工业职业技术学院，江苏徐州221140;②徐州徐工挖掘机械有限公司，江苏 徐州 221004)

液压缸作为液压执行元件在矿山机械、工程机械、机床设备等工业生产领域有着广泛的应用。液压缸的内孔长径比大于5(L/D＞5)，其加工属于深孔加工，目前比较成熟的加工工艺是镗、珩工艺［1－2］，而缸体的镗削加工是关键［3］。本文介绍了一种用于液压油缸镗削的三刃可调深孔镗头。

1 目前液压油缸深孔镗削时存在的问题

目前，液压缸镗削加工是在深孔镗床上进行的［4－6］，深孔镗床使用的镗头都是不可调单刀体、固定导向结构。在镗削中，所有加工余量均由一把刀切除，刀体受力较大，镗头体受力不均［7－9］。当缸体毛坯壁厚不均，余量又比较大时，容易产生“让刀”、振动等现象，造成镗偏，严重时，发生“崩刃”、“栽刀”，造成废品［10］。另外，由于采用不可调单刀体结构，在加工大余量缸体(单边余量7mm以上)时，由于刀体强度、刚度有限，必须分两次以上镗削，而每次镗削又必须采用相应的镗头体及镗杆，增加了换刀次数，降低了加工效率。

因此，目前液压缸深孔镗削中存在的主要问题是:

(1)镗偏。缸体镗削后，壁厚不均，从而影响缸体缸口的尺寸。

(2)栽刀。缸体镗削过程中，由于刀具受力不均，造成刀具崩刃，会在缸体内壁形成很深的沟槽。

(3)辅助时间较长。不同缸径或大缸径、大余量缸体加工，需更换镗头体及镗杆，增加了准备时间，降低了加工效率。

2 三刃可调镗刀设计

针对目前液压油缸深孔镗削时存在的问题，设计了一种结构紧凑、使用方便、工效高、刀刃受力均匀的三刃可调深孔镗头，其结构原理如图1所示。三刃可调深孔镗头主要由镗头体2、周向呈120°分布的3把刀体3、3个导向条7和3个胶木支撑条10构成。

3把刀体3通过螺栓4固定在镗头体2的刀槽内，每把刀体3沿镗头体2轴向间隔交错分布，间隔距离L为5～8mm，每把刀体3可通过调节螺钉1进行径向调节，以满足合适的切削余量。由于3把刀体3可调，扩大了镗头体2的加工范围，正常情况下，缸径变化范围在40mm以内的缸体均可采用同一个镗头体。

镗头体2的圆周上按120°均布有3个安装导向条7的沟槽，3个导向条通过螺栓9固定卡装在镗头体2上的沟槽内，导向条7与镗头体2接触面之间装有支撑弹簧6，支撑弹簧装在镗头体2的弹簧定位盲孔内，支撑弹簧的大小和数量可根据缸径大小进行调整。

3个胶木支撑条10通过限位螺钉11固定在镗头体2上，与镗头体2的配合面为斜面。

刀体3采用可转位机夹刀具，刀柄采用45钢制造，刀片采用标准硬质合金刀片，使用时根据缸体的材质、硬度等参数选用大小合适的刀片。为了防止刀片进入切削瞬间崩刃，刀体可采用75°主偏角。导向条7由支撑体和敷着在支撑体上的支撑块构成，支撑体由45钢制成，支撑块为硬质合金层，安装时，将硬质合金焊在支撑体的凹槽内，然后根据缸径大小磨削成型，用螺栓9及限位块8将其固定在镗头体2上。磨削导向条7时，将两端磨削成15°的锥面，以减小对工件缸壁的划伤。

3 使用方法

根据现场加工缸径大小，选择合适的镗杆及镗头体2，镗头体2与镗杆采用螺纹联接，联接前先将胶木支撑条10按120°分布固定在镗头体2上，然后根据缸径大小，车削外圆至合适尺寸。将刀体3装入镗头体2的刀槽内，3把刀体3从左至右依次装入，装入后根据加工总余量，从左至右分别确定各刀体的切削余量，第1把刀为粗镗，第2把刀为半精镗，第3把刀为精镗。根据切削前缸径及切削余量，将刀体3调整到合适位置，再用螺栓4压紧刀体3，压紧力要确保切削时刀体3不能松动。3把刀呈120°分布，可以有效地平衡镗头体2的径向受力，从而达到避免让刀(镗偏)、栽刀的目的。

将事先磨削好的导向条7装入镗头体2上，用限位块8及螺栓9固定好，确保弹簧6的弹簧力镗削中能使导向条贴紧已加工的缸壁。支撑弹簧6的弹力使导向条7贴紧缸壁，硬质合金层两端的锥面主要起导向、辅助支撑作用，引导镗头体2作直线运动，防止镗偏;支撑切削后的缸壁，提高镗头体2的稳定性，减小镗头体2的振动。

4 结语

三刃可调深孔镗头与传统的镗头体相比，变单刃切削为三刃切削，按120°分布3个可调刀体，可有效改善镗头体的受力状态，减少了栽刀、镗偏等缺陷，扩大了镗头体的加工范围;采用可调导向条，可根据缸径大小进行调整，变固定导向为可调导向，改善了导向效果，可解决大缸径、大余量或一定缸径范围内的缸体一次镗削成型问题。因此，三刃可调深孔镗头的结构紧凑合理，安装使用方便，可一次性加工大余量的缸体，效率高，具有广泛的实用性和通用性。

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