CN113070638B - 一种高耐腐液压缸缸筒的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高耐腐液压缸缸筒的加工方法，包括以下步骤：（a）车平缸筒两端面和缸筒两端外倒角；（b）对缸筒镗刮滚内孔，设目标缸筒内孔直径为φd1，缸尾端部一定范围内镗至内孔直径不大于Φ（d1‑0.5）mm作为非熔铜区，设非熔铜区的长度为h，其余部分内孔直径刮滚至Φ（d1+1）mm作为熔铜区；（c）车缸筒两端架窝和外圆卡头，车熔铜前缸口；（d）对缸筒内孔中的熔铜区熔覆铜合金，保留非熔铜区；（e）在缸筒两端分别车引导孔，修缸筒两端外倒角；（f）刮滚缸筒内孔至图纸尺寸；（g）焊接缸筒和缸底。该高耐腐液压缸缸筒的加工方法具有设计科学、缸筒内孔耐腐蚀性更强、生产流程短、缸体成品率高的优点。

Description

一种高耐腐液压缸缸筒的加工方法

技术领域

本发明涉及一种液压支架零件加工方法，具体的说，涉及了一种高耐腐液压缸缸筒的加工方法。

背景技术

立柱、千斤顶等液压缸广泛应用于煤矿液压支架等领域，液压支架是井下煤矿开采的重要支护设备，作为液压支架的动力源，立柱、千斤顶的可靠性和稳定性将决定液压支架的可靠性和使用寿命。液压支架的立柱、千斤顶缸筒往往内孔镀铜锡合金，由于镀层厚度薄、结合强度低，该工艺较难满足液压支架高耐腐蚀性的要求，且内孔镀铜工艺对环境的污染比较严重，这些都制约了镀铜工艺的发展。

内孔熔铜技术是指将铜合金直接焊接在缸筒内孔表面，往往通过内孔镗削、珩磨等加工后达到所需尺寸、粗糙度，由于铜合金与基体材料为冶金结合，因此其具有结合力强、耐腐蚀性更好、稀释率小、绿色无污染等优势，可显著提高缸筒的可靠性。

但现有的缸筒内孔熔铜工艺尚不成熟，一方面工艺涉及下料、一平倒、粗镗、二平倒、半精镗、三平倒、精镗内孔至熔铜前尺寸、车止口、熔铜、精镗、珩磨、精车止口、车坡口和焊缸底等工序，制造工艺流程很长；另一方面，由于铜合金与基体金属物理性质差异大，进行缸筒和缸底进行环缝焊接时，缸筒内孔上的熔铜层容易进入焊缝中，造成焊缝夹渣，裂纹，气孔等缺陷，缸筒与缸底焊接难度大，缸体的成品率低，这制约了熔铜工艺的推广应用。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、缸筒内孔耐腐蚀性更强、生产流程短、缸体成品率高的高耐腐液压缸缸筒的加工方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高耐腐液压缸缸筒的加工方法，包括以下步骤：（a）以缸筒内孔为基准，车平所述缸筒两端面和所述缸筒两端外倒角；（b）以两端外倒角定位夹紧所述缸筒，对所述缸筒镗刮滚内孔，设目标缸筒内孔直径为φd1，其中，缸尾端部一定长度范围内镗至内孔直径不大于Φ（d1-0.5）mm作为非熔铜区，设所述非熔铜区的长度为h，其余部分内孔直径刮滚至Φ（d1+1）mm作为熔铜区；（c）以所述缸筒内孔为基准，车所述缸筒两端架窝和外圆卡头，车熔铜前缸口；（d）以所述架窝和所述外圆卡头为基准，对缸筒内孔中的所述熔铜区熔覆铜合金，保留非熔铜区；（e）以所述架窝和所述外圆卡头为基准，在所述缸筒两端分别车引导孔，以两个所述引导孔为基准修所述缸筒两端外倒角；（f）以所述缸筒两端外倒角为基准，刮滚所述缸筒内孔至图纸尺寸；（g）焊接所述缸筒和缸底，得到目标缸体。

基于上述，步骤（b）中，所述非熔铜区的长度h范围为10-15mm，所述熔铜区熔覆铜合金的最终成品有效厚度为0.5mm。

基于上述，步骤（d）中，所述熔铜区熔覆铜合金采用IGLR数控变流压低温冷熔设备MAG，铝青铜合金焊丝，焊接参数为焊接电流200A、焊接电压29V、焊接速度87mm/min、Ar+20%CO2保护气体和气体流量20L/min。

基于上述，步骤（a）中用三爪自定心卡盘撑所述缸筒两端内孔，分别车平所述缸筒两端面，车所述缸筒两端4*45°外倒角。

基于上述，步骤（b）中包括以下子步骤：（b1）采用液压控制镗刮滚组合刀头，将镗头部分镗刀的加工尺寸调整为不大于Φ（d1-0.5）mm，刮削头部分刮刀和滚光头滚柱的加工尺寸调整为Φ（d1+1mm）；（b2）设置工作行程，将所述缸口端作为进口，所述缸尾端作为出口，对所述缸筒两端外倒角定位夹紧，确定进口和出口端面位置，根据进口和出口端面位置设置镗刮滚头工作行程，将所述镗刀和进口端面平齐位置作为原点，将所述镗刀加工完成、所述刮刀距所述缸尾端面距离h处作为工作行程终点；（b3）镗刮滚加工，通过所述缸筒两端的外倒角定位，将所述镗刀置于原点，从原点到终点镗刮滚加工，在所述刮刀到达终点时停止加工，所述刮刀、滚柱缩回，刀具退回原点。

基于上述，步骤（f）中包括以下子步骤：（f1）调整刮滚头刀具尺寸，其中，所述镗刀的加工尺寸调整为Φ（d1-1.2mm），所述刮刀、滚柱涨刀加工尺寸调整为Φd1mm；（f2）设置工作行程，将所述缸口端作为进口，所述缸尾端作为出口，以所述缸筒两端外倒角定位夹紧，确定进口和出口端面位置，根据进口和出口端面位置，将所述镗刀和进口端面平齐位置作为原点，滚柱2/3长露出所述缸尾端作为工作行程终点；（f3）镗刮滚加工，通过所述缸筒两端外倒角定位，将所述镗刀置于原点，从原点到终点镗刮滚加工，在所述滚柱到达终点时停止加工，所述刮刀和所述滚柱缩回，刀具退回原点。

基于上述，步骤（a）之前还设置有下料和调质步骤，所述缸筒的材质为30CrMnSi。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明设置了所述非熔铜区，在熔铜时，所述非熔铜区与所述熔铜区对接处形成台阶，方便所述非熔铜区的保留，这样在所述缸尾与所述缸底焊接时，环形焊缝附近没有熔覆铜层，就不会导致熔铜层进入焊缝中，避免造成焊缝夹渣、裂纹、气孔等缺陷，从而大大降低了所述缸筒与所述缸底的焊接难度，提高了缸体成品率；同时，本加工方法与传统的熔铜方法相比，省去了部分平倒、精镗等步骤，从而缩短了工艺流程，提高了加工效率。

进一步地，步骤b3和步骤f3中均在镗刮加工结束后，刮刀和滚柱自动缩回后再退回至原点，避免了退刀过程刮刀和滚柱划伤已加工内孔。

经过试验，经过上述方法加工得到的缸体，中性盐雾试验大于1500小时，耐腐蚀性和耐磨性能均显著提高，成品液压支架的使用寿命也大幅度提高，检修次数减少，可达到液压支架立柱千斤顶8年无需拆解的优良效果。

附图说明

图1是本发明中缸体成品的结构示意图。

图2是本发明中缸筒成品的结构示意图。

图3是本发明中缸筒加工过程中外圆卡头、架窝和外倒角的结构示意图。

图4是本发明中缸筒内孔加工过程中的各变径部位相对尺寸结构示意图。

图5是本发明中用到的镗滚刀头结构示意图。

图中：1. 缸筒；2. 缸底；3. 缸口；4. 缸尾；5. 镗刀；6. 刮刀；7. 外倒角；8. 架窝；9. 外圆卡头；10. 焊接坡口；11. 非熔铜区；12. 熔铜区。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1-5所示，一种高耐腐液压缸缸筒的加工方法，以φ200*573的内孔熔覆铜合金缸筒1为目标产品、举例说明该加工方法，图中φD1=245mm，φd1=200mm，L=573mm，φd2=202mm，φd3= 213mm，缸尾4焊接坡口10的尺寸R4*6，其包括以下步骤：

（1）下料：原材料材质为30CrMnSi，用GZ4240型带锯床锯断，得到毛料长度为579mm、毛料外圆直径为Φ245mm 、毛料壁厚为27mm的缸筒1。

（2）缸筒1调质：箱式电阻炉淬火、淬火温度840℃、水冷，箱式气炉回火、回火温度580℃、水冷，调质完成，此时缸筒1表面硬度HB240-280。

（3）一平倒：用三爪自定心卡盘撑缸筒1两端的内孔，分别车平两端面，总长干成575mm，两端分别车4*45°的外倒角7，刀检两端外圆为Φ245（0，-1）mm、长10mm。

（4）镗刮滚：以两端外倒角7定位夹紧，对缸筒1镗刮滚内孔，其中，缸尾4端部10mm范围内（图中h范围内）镗至内孔直径不大于Φ199.5mm作为非熔铜区11，其余部分内孔直径刮至Φ201mm作为熔铜区12，该步骤具体包括以下子步骤：

4.1、采用液压控制镗刮滚组合刀头，将镗头部分镗刀5的加工尺寸调整为不大于Φ199.5mm，刮削头部分刮刀6和滚光头滚柱的加工尺寸调整为Φ201mm；

4.2、设置工作行程，具体地，将缸口3端作为进口，缸尾4端作为出口，对两端45°外倒角7定位夹紧，确定进口和出口端面位置，根据进口和出口端面位置设置镗刮滚头工作行程，将镗刀5和进口端面平齐位置作为原点，将镗刀5加工完成、刮刀6距缸尾端面10mm处作为工作行程终点；

4.3、镗刮滚加工：通过两端45°外倒角7定位，将镗刀5置于原点，从原点到终点镗刮滚加工，在刮刀6距缸尾端面10mm处（即终点）停止加工，刮刀6、滚柱缩回，刀具退回原点。

（5）车熔铜前缸口：撑两端内孔，车两端架窝8和外圆卡头9；撑缸尾4端，架缸口3端的架窝8，车熔铜前缸口3。

（6）内孔熔铜：卡缸尾4端的外圆卡头9，架缸口3端的架窝8，按内孔打表找正，在内孔熔铜区12熔覆铜合金，非熔铜区11不熔覆，熔覆采用IGLR数控变流压低温冷熔设备MAG，铝青铜合金焊丝，焊接电流200A,焊接电压29V，焊接速度87mm/min，Ar+20%CO2保护气体，气体流量20L/min，熔覆铜合金初始厚度不小于0.75mm。

（7）车引导孔：分别卡缸筒1一端外圆卡头9、架缸筒1另一端架窝8，按架窝8、外圆卡头9打表找正，在两端内孔分别车Φ199.5mm引导孔，所述引导孔的长度为80mm。

（8）二平倒：软爪撑缸筒1两端的所述引导孔，分别刀检两端凸出铜层，修两端45°外倒角7。

（9）二次镗刮滚：将缸口3端朝向输油器，以两端外倒角7定位夹紧镗刮滚Φ200mm内孔至图纸要求，其具体包括以下子步骤：

9.1、调整刮滚头刀具尺寸，其中，镗刀5的加工尺寸调整为Φ198.8mm，将刮刀6、滚柱涨刀加工尺寸调整为Φ200mm，使熔覆铜合金有效厚度为0.5mm；

9.2、设置工作行程，具体地，将缸口3端作为进口，缸尾4端作为出口，以两端45°外倒角7定位夹紧，确定进口和出口端面位置，根据进口和出口端面位置设置镗刮滚头工作行程，将镗刮滚头镗刀5和进口端面平齐位置作为原点，滚柱2/3长露出缸尾4端作为工作行程终点；

9.3、镗刮滚加工：通过两端45°外倒角7定位，将镗刀5置于原点，从原点到终点镗刮滚加工，滚柱2/3长露出缸尾4端（即终点）时停止加工，最后刮刀6、滚柱缩回，刀具退回原点。

（10）车缸口3：将缸尾4端朝向主轴，软三爪自定心卡盘撑缸筒1两端内孔，精车两端架窝8和外圆卡头9，主轴卡盘不动，缸口3端架窝8架好中心架，退出尾座卡盘，刀检平缸口3端端面，车缸口3各尺寸至图纸要求。

（11）车焊接坡口10：卡缸口3端外圆卡头9，架缸尾4端架窝8，找正，刀检平缸尾4端端面，车焊接坡口10，焊接坡口10尺寸为R4*6。

（12）焊缸底2：自动环缝焊机上ER62-G，φ1.2焊丝，预热温度200-250℃，焊接电流280±10A，电压29±2V，焊接缸底2。

由于非熔铜区11的设置，在熔铜时，非熔铜区11与熔铜区12对接处形成台阶，方便非熔铜区11的保留，这样在缸尾4与缸底2焊接时，环形焊缝附近没有熔覆铜层，就不会导致熔铜层进入焊缝中，避免造成焊缝夹渣、裂纹、气孔等缺陷，从而大大降低了缸筒1与缸底2的焊接难度，提高了缸体成品率；同时，本加工方法与传统的熔铜方法相比，省去了部分平倒、精镗等步骤，从而缩短了工艺流程，提高了加工效率。

经过试验，经过上述方法加工得到的缸体，中性盐雾试验大于1500小时，耐腐蚀性和耐磨性能均显著提高，成品液压支架的使用寿命也大幅度提高，检修次数减少，可达到液压支架立柱千斤顶8年无需拆解的优良效果。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.一种高耐腐液压缸缸筒的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）以缸筒内孔为基准，车平所述缸筒两端面和所述缸筒两端外倒角；

（b）以两端外倒角定位夹紧所述缸筒，对所述缸筒镗刮滚内孔，设目标缸筒内孔直径为φd1，其中，缸尾端部一定长度范围内镗至内孔直径不大于Φ（d1-0.5）mm作为非熔铜区，设所述非熔铜区的长度为h，其余部分内孔直径刮滚至Φ（d1+1）mm作为熔铜区；

（c）以所述缸筒内孔为基准，车所述缸筒两端架窝和外圆卡头，车熔铜前缸口；

（d）以所述架窝和所述外圆卡头为基准，对缸筒内孔中的所述熔铜区熔覆铜合金，保留非熔铜区；

（e）以所述架窝和所述外圆卡头为基准，在所述缸筒两端分别车引导孔，以两个所述引导孔为基准修所述缸筒两端外倒角；

（f）以所述缸筒两端外倒角为基准，刮滚所述缸筒内孔至图纸尺寸；

（g）焊接所述缸筒和缸底，得到目标缸体；

其中，步骤（b）中包括以下子步骤：

（b1）采用液压控制镗刮滚组合刀头，将镗头部分镗刀的加工尺寸调整为不大于Φ（d1-0.5）mm，刮削头部分刮刀和滚光头滚柱的加工尺寸调整为Φ（d1+1mm）；

（b2）设置工作行程，将所述缸口端作为进口，所述缸尾端作为出口，对所述缸筒两端外倒角定位夹紧，确定进口和出口端面位置，根据进口和出口端面位置设置镗刮滚头工作行程，将所述镗刀和进口端面平齐位置作为原点，将所述镗刀加工完成、所述刮刀距所述缸尾端面距离h处作为工作行程终点；

（b3）镗刮滚加工，通过所述缸筒两端的外倒角定位，将所述镗刀置于原点，从原点到终点镗刮滚加工，在所述刮刀到达终点时停止加工，所述刮刀、滚柱缩回，刀具退回原点；

其中，步骤（f）中包括以下子步骤：

（f1）调整刮滚头刀具尺寸，其中，所述镗刀的加工尺寸调整为Φ（d1-1.2mm），所述刮刀、滚柱涨刀加工尺寸调整为Φd1mm；

（f2）设置工作行程，将所述缸口端作为进口，所述缸尾端作为出口，以所述缸筒两端外倒角定位夹紧，确定进口和出口端面位置，根据进口和出口端面位置，将所述镗刀和进口端面平齐位置作为原点，滚柱2/3长露出所述缸尾端作为工作行程终点；

（f3）镗刮滚加工，通过所述缸筒两端外倒角定位，将所述镗刀置于原点，从原点到终点镗刮滚加工，在所述滚柱到达终点时停止加工，所述刮刀和所述滚柱缩回，刀具退回原点。

2.根据权利要求1所述的高耐腐液压缸缸筒的加工方法，其特征在于：步骤（b）中，所述非熔铜区的长度h范围为10-15mm，所述熔铜区熔覆铜合金的最终成品有效厚度为0.5mm。

3.根据权利要求1所述的高耐腐液压缸缸筒的加工方法，其特征在于：步骤（d）中，所述熔铜区熔覆铜合金采用IGLR数控变流压低温冷熔设备MAG，铝青铜合金焊丝，焊接参数为焊接电流200A、焊接电压29V、焊接速度87mm/min、Ar+20%CO2保护气体和气体流量20L/min。

4.根据权利要求1所述的高耐腐液压缸缸筒的加工方法，其特征在于，步骤（a）中用三爪自定心卡盘撑所述缸筒两端内孔，分别车平所述缸筒两端面，车所述缸筒两端4*45°外倒角。

5.根据权利要求1所述的高耐腐液压缸缸筒的加工方法，其特征在于，步骤（a）之前还设置有下料和调质步骤，所述缸筒的材质为30CrMnSi。

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