CN106002120B - 一种22米长中间空心的船用艉轴加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种22米长中间空心的船用艉轴加工工艺，取一待加工的艉轴，将艉轴固定在车床上进行粗车加工，然后将待加工的艉轴固定在镗孔机上，进行镗孔且采用倒拉两次浮孔的方式，在镗孔的过程中，艉轴的中段位置下沉1mm，镗孔机拉杆轴线与艉轴轴线的平行度在0.5mm以内，对加工时所需要使用到的过渡套、中心架、架位档及加工架位的跳动、圆度先进行控制在设定的范围内后，然后再进行半精工及精加工，通过行车将艉轴起吊并放置于加工工装上，校验Y轴、Z轴方向后，利用镗模钻镗艉轴的法兰各孔，完成加工。本发明的优点在于：利用本发明中的工艺在进行艉轴加工时，能够有效的避免钻孔发生偏斜、切削热变形弯曲现象的发生，保证外圆圆度。

Description

一种22米长中间空心的船用艉轴加工工艺

技术领域

本发明涉及船舶制造领域，特别涉及一种22米长中间空心的船用艉轴加工工艺。

背景技术

目前国内同类型船用艉轴长度一般在12000mm左右，即长径比28左右，而目前，某些船舶需要使用到长度达到22000mm左右的艉轴，该轴长径比达52，加工难度加大，其存在着以下几个缺陷：传统艉轴加工因为长度相对较短，钻孔不易偏斜，而22米长轴因切削力和钻杆重力的作用会导致切削产生很大偏斜，存在加工报废的风险，轴的长度加大导致刚性降低，而且在进行切削加工的过程中会发生热变形弯曲的现象，内孔与外圆同心度及粗糙度的保证等难度均比传统艉轴加工难度要高出几倍。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种22米长中间空心的船用艉轴加工工艺，能够有效的避免钻孔发生偏斜、切削热变形弯曲现象的发生，保证外圆圆度，减少加工报废率。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种22米长中间空心的船用艉轴加工工艺，其创新点在于：步骤为：

a）粗车：首先,取一待加工的艉轴，将艉轴固定在车床上进行粗车加工,艉轴外圆各档尺寸均留余量25mm；

b）钻孔：然后将待加工的艉轴固定在镗孔机上，所述镗孔机包括一镗孔机拉杆，在镗孔机拉杆的前端安装有一导向杆，在镗孔机拉杆的中部位置套装有防震套，所述镗孔机拉杆与导向杆的中部具有一连通的高压油孔，在导向杆的前端依次安装有浮动刀片、浮动镗头；利用镗孔机将艉轴的轴端先镗出深度为120mm 的导向孔；在镗孔机拉杆上先不安装浮动刀片，然后利用镗孔机驱动镗孔机拉杆空走一次，确认镗孔机拉杆能够顺利通过艉轴的深孔；在确认镗孔机拉杆能够顺利通过艉轴的深孔后，在镗孔机拉杆上装上浮动刀片，开始正式镗孔，且采用倒拉两次浮孔的加工方式，在镗孔的过程中，艉轴的中段位置下沉1mm，镗孔机拉杆的轴线与艉轴的轴线的平行度在0.5mm以内；若在正式镗孔中孔镗偏时，艉轴不动，将壁厚厚的位置向下，再用中心架托高艉轴至偏移的1.5倍，然后用镗杆旋钻进给进行修复；

c）车外圆：在艉轴通孔的两端安装上堵头；在艉轴的中段位置套装上过渡套，并用两顶尖装夹，无其它托架支撑状态，自然回转校过渡套外圆的跳动0.01mm；无顶力状态搭中心架，以中心架上的滚轮轻靠过渡套为准，并在距中心架两边各500mm处车加工架位档，并检测所车加工架位圆度0.02mm以内，然后，在这两处搭设加工架位；调整中心架直到检测加工架位的跳动均在0.1mm以内，然后进行切削加工，且艉轴各档外圆留余量2mm，在切削时，主轴的转速为25转/分，走刀量为0.2mm/转，单边切削参数2mm；重新校调过渡套跳动0.015mm以内，重车加工架位，并控制加工架位圆度0.02mm以内，按图纸尺寸留余量0.2mm后磨削加工；在磨削完成后，通过两顶尖装夹以及托架支撑检验艉轴外圆全跳动；

d）法兰孔加工：通过行车将艉轴起吊并放置于加工工装上，所述加工工装包括一数控龙门工作台，在数控龙门工作台上沿着艉轴的长轴方向依次分布有压杆螺栓、V型架、螺旋千斤顶A及螺旋千斤顶B，所述压杆螺栓有一对，对称设置在艉轴法兰的两端，在压杆螺栓的上端连接有一上压板，且该上压板由压杆螺栓驱动远离或靠近艉轴法兰，V型架的底端通过滑板与数控龙门工作台相连，所述V型架由左右相对设置的两个横截面呈直角梯形的支撑块共同形成，在其中一个支撑块的侧端连接有一调节块，该调节块由安装在调节座上的调节螺栓驱动带动该支撑块远离或者靠近另一个支撑块，在螺旋千斤顶A及螺旋千斤顶B的上端均垫有紫铜板，在行车将艉轴起吊分别置于V型架、螺旋千斤顶A及螺旋千斤顶B上后，通过螺旋千斤顶A及螺旋千斤顶B调节艉轴的上下位置，校调艉轴的大法兰面与数控龙门工作台Z轴的平行度为0.02mm，再通过调节螺栓调节，校调艉轴的大法兰面与数控龙门工作台Y轴的平行度为0.02mm，在校验Y轴、Z轴方向后，再利用压杆螺栓调节上压板压住艉轴法兰，并再次验证；然后，利用镗模钻镗艉轴的法兰各孔，完成加工。

进一步的，所述步骤b中，导向杆的长度为300mm，导向杆与艉轴的深孔的间隙为0.1mm。

进一步的，所述步骤b中，拉镗孔时每隔1米检测一次壁厚误差。

进一步的，所述步骤b中，镗杆旋钻的转速为15转/分，进给量为0.05mm/r 。

进一步的，所述步骤b中，正向镗孔时，防震套与深孔之间的间隙为0.5mm，反向镗孔时，防震套与深孔之间的间隙为0.1mm。

进一步的，所述步骤c中，堵头与艉轴通孔之间过盈配合，且过盈量在0.01-0.02mm之间。

进一步的，所述步骤c中，如所车加工架位圆度不合格，则需检测或修理中心架滚轮跳动确保0.015mm以内。

进一步的，所述步骤d中，行车起吊方法具体为：首先,根据需要准备一根足够长度的布吊带,以及一根钢管；通过固定装置将钢管与布吊带固定在一起，所述固定装置包括设置在钢管两端的吊带护板，该吊带护板呈弧形状，且两个吊带护板相对设置在钢管的两端，将布吊带对折，形成一个下部位置为平行的两根竖直设置的布带段A、上部位置为呈倒V字形状的布带段B，将钢管置于两根布带段A之间，且吊带护板分别位于布带段A与布带段B之间的连接处，再在布带段A的外侧位于吊带护板的相应位置分别设置一压带板，通过一螺栓由内向外依次穿过吊带护板、布带段A及压带板实现钢管与布吊带之间的固定；将两根布带段A的下端分别套在需要吊装的艉轴上；将行车的吊钩勾住布带段B的V形顶端，然后起吊，移动艉轴。

进一步的，布吊带的承重≥40吨，钢管的外径为120mm、壁厚为10mm；两根布带段A之间的间距为5400mm；靠近艉轴法兰端一侧的布带段A距离艉轴法兰端之间的距离为6800mm。

进一步的，所述步骤d中，紫铜板的厚度为10mm。

本发明的优点在于：利用本发明中的工艺在进行艉轴加工时，能够有效的避免钻孔发生偏斜、切削热变形弯曲现象的发生，保证外圆圆度，减少加工报废率，而且加工方便。

在进行切削加工的过程中，将主轴的转速为25转/分，走刀量为0.2mm/转，单边切削参数2mm，利用这样的切削参数进行切削时，能够在切削加工时有效的防止出现热变形现象。

利用本发明中的加工方法对艉轴外圆加工时，在进行加工前，首先对加工时所需要使用到的过渡套、中心架、架位档及加工架位的跳动、圆度先进行控制在设定的范围内后，然后再进行半精工及精加工，从而可以很好的确保加工出的艉轴的外圆圆度0.02mm。

在镗孔的过程中，通过将艉轴的中段位置下沉1mm，并确保镗孔机拉杆的轴线与艉轴的轴线的平行度在0.5mm以内，从而可以确保在镗孔的过程中有效的防止孔钻斜现象的发生。

附图说明

图1为本发明中钻孔加工的示意图。

图2为本发明中法兰孔加工的工装示意图。

图3为本发明中法兰孔加工的工装侧视图。

图4为本发明中行车起吊的示意图。

图5为图4的A部放大示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明中的22米长中间空心的船用艉轴加工工艺通过下述步骤实现：

一、粗车加工，其步骤具体如下：

首先,取一待加工的艉轴，将艉轴固定在车床上进行粗车加工,艉轴外圆各档尺寸均留余量25mm。

二、钻孔加工，其步骤具体如下：

第一步，艉轴固定：首先，将待加工的艉轴13固定在镗孔机上，如图1所示，镗孔机包括一镗孔机拉杆6，在镗孔机拉杆6的前端安装有一导向杆4，通过导向杆4的设置，可以在镗孔时进行导向，在镗孔机拉杆6的中部位置套装有防震套5，通过防震套5的设置，可以避免在拉镗孔时镗孔机拉杆6出现跳动的现象，镗孔机拉杆6与导向杆4的中部具有一连通的高压油孔7，在导向杆4的前端依次安装有浮动刀片3、浮动镗头2。

在上述步骤中，导向杆4的长度为300mm，导向杆4与艉轴13的深孔的间隙为0.1mm。

第二步，初次镗孔：然后，利用镗孔机将艉轴13的轴端先镗出深度为120mm 的导向孔1。

第三步，镗杆预走：在镗孔机拉杆6上先不安装浮动刀片3，然后利用镗孔机驱动镗孔机拉杆6空走一次，确认镗孔机拉杆6能够顺利通过艉轴13的深孔。

第四步，正式镗孔：在确认镗孔机拉杆6能够顺利通过艉轴13的深孔后，在镗孔机拉杆6上装上浮动刀片3，开始正式镗孔，采用倒拉两次浮孔，在第一浮孔，即正向镗孔时，防震套5与深孔之间的间隙为0.5mm，在第二次浮孔，即反向镗孔时，防震套5与深孔之间的间隙为0.1mm，在镗孔的过程中，艉轴的中段位置下沉1mm，镗孔机拉杆的轴线与艉轴的轴线的平行度在0.5mm以内，通过采用这样的位置进行镗孔，从而可以确保在镗孔的过程中有效的防止孔钻斜现象的发生。

在上述步骤中，拉镗孔时每隔1米检测一次壁厚误差，以便及时的更换刀片，确保深孔壁厚加工均匀。

第五步，镗偏修复：在第四步中，若在正式镗孔中孔镗偏时，艉轴13不动，将壁厚厚的位置向下，再用中心架托高艉轴13至偏移的1.5倍，然后用镗杆旋钻进给进行修复。

在上述步骤中，在进行修复时，镗杆旋钻的转速为15转/分，进给量为0.05mm/转。

利用本发明中的镗削方法在对艉轴深孔进行镗削时，先加工出导向孔，再确认镗孔机拉杆能够顺利通过艉轴的深孔，然后进行正式的加工，从而可以确保加工出的深孔壁厚的均匀，而且即使在镗偏后，也可以利用镗杆旋钻进行修复，从而可以确保最终加工出的艉轴深孔壁厚均匀。

在本发明中，根据艉轴需要加工的深孔的口径和长度，对导向杆的长度及与与艉轴的深孔的间隙进行控制，以方便拉镗孔不会出现偏移，为深孔壁厚镗削均匀打下基础。

在正式镗孔时，每隔1米检测一次壁厚误差，以便及时的更换刀片，确保深孔壁厚加工均匀。

三、车外圆，其步骤具体如下：

第一步，配作堵头：首先，取一待加工的艉轴，在艉轴通孔的两端安装上堵头。

在上述步骤中，堵头与艉轴通孔之间过盈配合，且过盈量在0.01-0.02mm之间。

第二步，艉轴装夹：在艉轴的中段位置套装上过渡套，并用两顶尖装夹，无其它托架支撑状态，自然回转校过渡套外圆的跳动0.01mm。

第三步，加工架位搭设：无顶力状态搭中心架，以中心架上的滚轮轻靠过渡套为准，并在距中心架两边各500mm处车加工架位档，并检测所车加工架位圆度0.02mm以内，然后，在这两处搭设加工架位。

在上述步骤中，如所车加工架位圆度不合格，则需检测或修理中心架滚轮跳动确保0.015mm以内。

第四步，半精加工：调整中心架直到检测加工架位的跳动均在0.1mm以内，然后进行切削加工，且艉轴各档外圆留余量2mm，在切削时，主轴的转速为25转/分，走刀量为0.2mm/转，单边切削参数2mm，利用这样的切削参数进行切削时，能够在切削加工时有效的防止出现热变形现象。

第五步，精车外圆：重新校调过渡套跳动0.015mm以内，重车加工架位，并控制加工架位圆度0.02mm以内，按图纸尺寸留余量0.2mm后磨削加工。

第六步，艉轴检验：在磨削完成后，通过两顶尖装夹以及托架支撑检验艉轴外圆全跳动。

利用本发明中的加工方法对艉轴外圆加工时，在进行加工前，首先对加工时所需要使用到的过渡套、中心架、架位档及加工架位的跳动、圆度先进行控制在设定的范围内后，然后再进行半精工及精加工，从而可以很好的确保加工出的艉轴的外圆圆度0.02mm。

四、法兰孔加工，其步骤具体如下：

通过行车将艉轴起吊并放置于加工工装上，加工工装如图2、图3所示，包括一数控龙门工作台25，在数控龙门工作台25上沿着艉轴13的长轴方向依次分布有压杆螺栓22、V型架23、螺旋千斤顶A29及螺旋千斤顶B28 ，压杆螺栓22有一对，对称设置在艉轴13的法兰的两端，在压杆螺栓22的上端连接有一上压板21，且该上压板21可由压杆螺栓22驱动远离或靠近艉轴法兰15，V型架23的底端通过滑板24与数控龙门工作台25相连，V型架23由左右相对设置的两个横截面呈直角梯形的支撑块共同形成，在其中一个支撑块的侧端连接有一调节块30，该调节块30可由安装在调节座26上的调节螺栓31驱动带动该支撑块远离或者靠近另一个支撑块，在V型架23与艉轴接触的斜面上、螺旋千斤顶A及螺旋千斤顶B的上端均垫有紫铜板27 。在本实施例中，紫铜板的厚度为10mm。

在行车将艉轴起吊分别置于V型架23、螺旋千斤顶A29及螺旋千斤顶B上后，通过螺旋千斤顶A29及螺旋千斤顶B调节艉轴13的上下位置，校调艉轴13的大法兰面与数控龙门工作台25 Z轴的平行度为0.02mm，再通过调节螺栓31调节，校调艉轴13的大法兰面与数控龙门工作台25 Y轴的平行度为0.02mm，在校验Y轴、Z轴方向后，再利用压杆螺栓22调节上压板21压住艉轴法兰15，并再次验证；然后，利用镗模钻镗艉轴的法兰各孔，完成加工。

在上述步骤中，行车起吊方法具体为：

第一步，材料准备: 首先,根据需要准备一根足够长度的布吊带,以及一根钢管。

在上述步骤中，布吊带的承重≥40吨，钢管的外径为120mm、壁厚为10mm。

第二步，吊带固定：通过固定装置将钢管14与布吊带固定在一起，如图4所示，固定装置包括设置在钢管14两端的吊带护板16，如图5所示，该吊带护板16呈弧形状，且两个吊带护板16相对设置在钢管14的两端，通过在钢管14的两端增加吊带护板16，可以对布吊带进行保护，避免在起吊的过程中钢管对布吊带造成损伤，同时将吊带护板设计为弧形状，一方面可以使得吊带护板更好的贴合布吊带，另一方面，也是为了进一步的对吊带进行保护，将布吊带对折，形成一个下部位置为平行的两根竖直设置的布带段A12、上部位置为呈倒V字形状的布带段B11 ，将钢管14置于两根布带段A12之间，且吊带护板16分别位于布带段A12与布带段B之间的连接处，再在布带段A12的外侧位于吊带护板16的相应位置分别设置一压带板17，通过一螺栓18由内向外依次穿过吊带护板16、布带段A12及压带板17实现钢管14与布吊带之间的固定。

在上述步骤中，两根布带段A12之间的间距为5400mm。

第三步，艉轴固定：将两根布带段A12的下端分别套在需要吊装的艉轴13上。

在上述步骤中，靠近艉轴13的法兰端15一侧的布带段A12距离艉轴法兰端之间的距离为6800mm。

第四步，艉轴起吊：将行车的吊钩勾住布带段B的V形顶端，然后起吊，移动艉轴。

利用本发明中的起吊方法在对艉轴进行起吊时，通过增加布吊带与钢管，从而可实现只使用一台行车也可以将艉轴进行平稳的起吊以及移动，非常的方便，而且也节约了成本。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种22米长中间空心的船用艉轴加工工艺，其特征在于：步骤为：

a）粗车：首先,取一待加工的艉轴，将艉轴固定在车床上进行粗车加工,艉轴外圆 各档尺寸均留余量25mm；

b）钻孔：然后将待加工的艉轴固定在镗孔机上，所述镗孔机包括一镗孔机拉杆，在镗孔机拉杆的前端安装有一导向杆，在镗孔机拉杆的中部位置套装有防震套，所述镗孔机拉杆与导向杆的中部具有一连通的高压油孔，在导向杆的前端依次安装有浮动刀片、浮动镗头；利用镗孔机将艉轴的轴端先镗出深度为120mm 的导向孔；在镗孔机拉杆上先不安装浮动刀片，然后利用镗孔机驱动镗孔机拉杆空走一次，确认镗孔机拉杆能够顺利通过艉轴的深孔；在确认镗孔机拉杆能够顺利通过艉轴的深孔后，在镗孔机拉杆上装上浮动刀片，开始正式镗孔，且采用倒拉两次浮孔的加工方式，在镗孔的过程中，艉轴的中段位置下沉1mm，镗孔机拉杆的轴线与艉轴的轴线的平行度在0.5mm以内；若在正式镗孔中孔镗偏时，艉轴不动，将壁厚厚的位置向下，再用中心架托高艉轴至偏移的1.5倍，然后用镗杆旋钻进给进行修复；

c）车外圆 ：在艉轴通孔的两端安装上堵头；在艉轴的中段位置套装上过渡套，并用两顶尖装夹，无其它托架支撑状态，自然回转校过渡套外圆 的跳动0.01mm；无顶力状态搭中心架，以中心架上的滚轮轻靠过渡套为准，并在距中心架两边各500mm处车加工架位档，并检测所车加工架位圆 度0.02mm以内，然后，在这两处搭设加工架位；调整中心架直到检测加工架位的跳动均在0.1mm以内，然后进行切削加工，且艉轴各档外圆 留余量2mm，在切削时，主轴的转速为25转/分，走刀量为0.2mm/转，单边切削参数2mm；重新校调过渡套跳动0.015mm以内，重车加工架位，并控制加工架位圆 度0.02mm以内，按图纸尺寸留余量0.2mm后磨削加工；在磨削完成后，通过两顶尖装夹以及托架支撑检验艉轴外圆 全跳动；

d）法兰孔加工：通过行车将艉轴起吊并放置于加工工装上，所述加工工装包括一数控龙门工作台，在数控龙门工作台上沿着艉轴的长轴方向依次分布有压杆螺栓、V型架、螺旋千斤顶A及螺旋千斤顶B，所述压杆螺栓有一对，对称设置在艉轴法兰的两端，在压杆螺栓的上端连接有一上压板，且该上压板由压杆螺栓驱动远离 或靠近艉轴法兰，V型架的底端通过滑板与数控龙门工作台相连，所述V型架由左右相对设置的两个横截面呈直角梯形的支撑块共同形成，在其中一个支撑块的侧端连接有一调节块，该调节块由安装在调节座上的调节螺栓驱动带动该支撑块远离或者靠近另一个支撑块，在螺旋千斤顶A及螺旋千斤顶B的上端均垫有紫铜板，在行车将艉轴起吊分别置于V型架、螺旋千斤顶A及螺旋千斤顶B上后，通过螺旋千斤顶A及螺旋千斤顶B调节艉轴的上下位置，校调艉轴的大法兰面与数控龙门工作台Z轴的平行度为0.02mm，再通过调节螺栓调节，校调艉轴的大法兰面与数控龙门工作台Y轴的平行度为0.02mm，在校验Y轴、Z轴方向后，再利用压杆螺栓调节上压板压住艉轴法兰，并再次验证；然后，利用镗模钻镗艉轴的法兰各孔，完成加工。

2.根据权利要求1所述的22米长中间空心的船用艉轴加工工艺，其特征在于：所述步骤b中，导向杆的长度为300mm，导向杆与艉轴的深孔的间隙为0.1mm。

3.根据权利要求1所述的22米长中间空心的船用艉轴加工工艺，其特征在于：所述步骤b中，拉镗孔时每隔1米检测一次壁厚误差。

4.根据权利要求1所述的22米长中间空心的船用艉轴加工工艺，其特征在于：所述步骤b中，镗杆旋钻的转速为15转/分，进给量为0.05mm/r 。

5.根据权利要求1所述的22米长中间空心的船用艉轴加工工艺，其特征在于：所述步骤b中，正向镗孔时，防震套与深孔之间的间隙为0.5mm，反向镗孔时，防震套与深孔之间的间隙为0.1mm。

6.根据权利要求1所述的22米长中间空心的船用艉轴加工工艺，其特征在于：所述步骤c中，堵头与艉轴通孔之间过盈配合，且过盈量在0.01-0.02mm之间。

7.根据权利要求1所述的22米长中间空心的船用艉轴加工工艺，其特征在于：所述步骤c中，如所车加工架位圆 度不合格，则需检测或修理中心架滚轮跳动确保0.015mm以内。

8.根据权利要求1所述的22米长中间空心的船用艉轴加工工艺，其特征在于：所述步骤d中，行车起吊方法具体为：首先,根据需要准备一根足够长度的布吊带,以及一根钢管；通过固定装置将钢管与布吊带固定在一起，所述固定装置包括设置在钢管两端的吊带护板，该吊带护板呈弧形状，且两个吊带护板相对设置在钢管的两端，将布吊带对折，形成一个下部位置为平行的两根竖直设置的布带段A、上部位置为呈倒V字形状的布带段B，将钢管置于两根布带段A之间，且吊带护板分别位于布带段A与布带段B之间的连接处，再在布带段A的外侧位于吊带护板的相应位置分别设置一压带板，通过一螺栓由内向外依次穿过吊带护板、布带段A及压带板实现钢管与布吊带之间的固定；将两根布带段A的下端分别套在需要吊装的艉轴上；将行车的吊钩勾住布带段B的V形顶端，然后起吊，移动艉轴。

9.根据权利要求8所述的22米长中间空心的船用艉轴加工工艺，其特征在于：布吊带的承重≥40吨，钢管的外径为120mm、壁厚为10mm；两根布带段A之间的间距为5400mm；靠近艉轴法兰端一侧的布带段A距离艉轴法兰端之间的距离为6800mm。

10.根据权利要求1所述的22米长中间空心的船用艉轴加工工艺，其特征在于：所述步骤d中，紫铜板的厚度为10mm。