液压油缸缸筒加工过程中的质量控制

液压油缸是现代工程机械等设备中的常用的重 要部件之一，加工生产过程中油缸的重要组成件缸 筒的废品率较高，四川液压油缸小编今天就给大家分析下主要原因有： 
1)刀杆细长，刚度小，容易发生刀具引偏、振 动。 
2)缸筒毛坯本身的刚性差，容易引起直线度、 圆度超差。 
3)冷却和排屑困难，加工面极易被铁屑划伤。 
4)刀头的导向困难，引起导向条磨损，破坏导 向作用。 因此有必要采取相应措施来保证导向、切削、排 屑、润滑和冷却的可靠性，才能有效降低缸筒的报废率 

1 缸筒加工工艺方案的制定 液压油缸缸筒大多采用无缝钢管为原材料，低 压油缸缸筒多用20号钢、25号钢，不经热处理。 中、高压油缸缸筒或重要的缸筒多采用35号钢、45 号钢、27SiMn、25CrMo等材料，进行调质处理。不同 材料毛坯的缸筒加工工艺相差不大，但工艺参数不 同，需要根据毛坯的原材料和热处理状态分别制定 各自的工艺方案和参数。 液压油缸缸筒的结构如图1所示，对该结构缸 筒可以制定出以下几种加工工艺路线： 

方案1：下料— 热处理— 校直一 车镗床 用定位止口— 粗镗— 半精镗— 精镗(浮动 镗)— 滚压。 

方案2：下料— 热处理一 校直— 车珩磨 机用定位止口— 粗镗—一半精镗— 珩磨。 
方案3：下料一 热处理— 校直一 车镗床 用定位止口— 组合镗。 
方案4：冷拔精密无缝钢管下料— 车珩磨机 用定位止口— 珩磨。 

2缸简加工中应注意的问题 
2．1下料 
下料时应考虑工艺夹头的尺寸，尺寸过小可能 使两端加工出的定位止EI长度过短，造成镗孔时工 件在镗床上定位不准确，导致加工出来的成品缸筒 壁厚不均匀。 

2．2热处理 
缸筒热处理后的硬度大小和均匀程度不但影响 缸筒的质量，而且对于后续加工工序的影响也很大。 硬度不均匀的缸筒，在后续镗内孔时，刀具的磨损会 加剧，甚至有可能出现“打刀”，造成工件报废。特 别是在采用浮动镗刀精加工时，内孔成品质量也会 
下降。对于这种毛坯管，在加工内孔时，最好采用珩 磨的形式。 缸筒毛坯采用最多的热处理方式是用箱式炉或 井式炉加热后，垂直淬火，这种方式容易造成缸筒局 部硬度不均匀。无缝钢管在中频淬火线上进行淬火 处理，由于冷却介质与工件接触均匀，缸筒毛坯的硬 度均匀，并且工件硬度一致性也好，对于后续工序非 常有利。但由于受感应加热线圈尺寸限制，这种淬 火方式在单件、小批量和特殊油缸的生产中应用较 困难。 

2．3镗床调整和工件装夹 
在整个镗孔工序中，保证镗床主轴、夹具、工件、 镗刀、镗杆、受油器、镗杆座的中心线一致是保证内 孔各加工工序质量的关键。在镗床调整时，可以用 磁力表座吸附在镗床主轴上，检查镗刀杆和受油器 与主轴的同心度。镗床受油器尾部的减振套需经常 检查和调整，磨损后要及时更换。 在粗加工时，工件可以使用鸡形夹头，以加大切 削用量，提高生产率。但在精加工中，鸡形夹头有可 能造成缸筒出口处圆度超差。精加工中可以采用锥 面定位，摩擦夹紧的方式。为了保证夹紧可靠，需要 加大受油器的夹紧力，如果摩擦力不足，可以将机床 压盘和工件的定位锥面改小。 

2．4粗镗 
2．4．1粗镗刀的刃磨 
由于深孔镗排屑困难，刀具刃磨时要将刀头处 断屑槽开的深一些、窄一些，以加大断屑效果，方便 排屑。刃倾角应注意与镗孔时采用的排屑形式相适 应。 
2．4．2粗镗头的调整 
粗镗头的结构如图2所示，前导向块为硬质合 金，后导向块为胶木条，粗镗头的调整原则是：保证 刀尖和前硬质合金导向块的位置相适应；前硬质合 金导向块和后面胶木导向条尺寸相一致；各胶木导 向条径向尺寸彼此一致。 刀尖应比前硬质合金导向块超前，刀尖的超前 量与加工余量和进给量有关，一般在1 mm～2 mm 之间。同时，刀尖在径向尺寸上应略微高出硬质合 金导向块0．02 mm左右。为了保证上述尺寸，必须 用专用的对刀规对刀，对刀规的内径按各工序的尺 寸要求分别制作。如果前硬质合金导向块与对刀规 的间隙大，在更换新的硬质合金导向块后，需重新磨 削粗镗头；如果刀尖超前量不合适，需重新刃磨粗镗 刀。后导向块胶木条的尺寸调整时，为保证与前硬 质合金导向块的尺寸相一致，最好每次调整后重新 加工胶木条的外径，以保证每条导向条的径向尺寸 相一致。 

2．5精镗 
目前精镗应用最广泛的是浮动镗刀的形式，精镗刀可以在精镗头的长方形孔中滑 动，自动调节两个刀刃的切削量，以减少刀杆弯曲和 装夹不准确引起的误差。 

2．5．1精镗刀的刃磨 
浮动镗的切削过程类似铰削，加工余量不易过 大，在图1所示结构缸筒加工中，精镗余量取0．08 mm～0．15 mill，刀头磨削出较长的校准刃，起到挤 压作用，主副偏角均取1．5。一2．5。，刀头刃磨后，表 面粗糙度值应在Ra 3．2以下，同时检查刃口的质 量，不应有锯齿现象，两边的切削刃必须对称，两切 削刃和校准刃必须在同一平面内。 
2．5．2精镗头的调整 
精镗头调整的原则是导向条前部尺寸  与精 镗前的底孑L孔径相一致，导向条后部尺寸 与精镗 后的孔径相一致，各导向条的径向尺寸彼此相一致。 排屑是精镗中需要特别注意的问题，在精镗中冷却 液流量应适当加大，否则铁屑很可能划伤已加工的 
内孔表面。 

2．6滚压 
滚压加工可以提高油缸内孔的表面质量，但不 能提高内孔的几何精度和位置公差，工件在滚压前 的精度和粗糙度越是高，滚压后的表面质量也就越 高。滚压前底孔的表面粗糙度一般控制在Ra1．6 左右。 
2．6．1滚压头的调整 
目前，深孑L加工使用的滚压头有各种不同的形 式，但调整的原则是一样的。滚压头的滚柱需进行 分组，保证同一滚压头同一排滚柱外径彼此一致，最 一 大相差不超过0．002 mm。如果是双排滚柱的滚压 头，前、后两排滚柱的外径可以不一致。滚柱的棱边 需要磨成1 mm或2 mm的圆角，修磨后表面需抛 光，表面粗糙度Ra 0．2～0．4 m。同一排滚柱的圆 角也要彼此一致。对于双排滚柱的滚压头后排滚柱 的外圆大径需要比前排的外圆大0．0l mm～0．02 mm左右。 

2．6．2滚压参数的选择 
滚压用量的选取应根据材料的硬度、壁厚等条 件由试验得出。滚压的走刀量愈小表面质量愈好。 滚压余量太小滚压效果也不好，不能提高有效提高 底孔的表面质量，过盈量太大，会将缸筒滚毛，产生 脱皮”，甚至将滚压头卡在缸筒中间，造成滚压头 
损坏和缸简报废。薄壁缸筒滚压时过盈量过大还会 破坏缸筒的直线度。滚压加工尽可能一次走刀完 成。在图1所示缸筒加工中走刀量取0．25～0．35 mm／r。滚压过盈量取0．08 mm～0．12 mlTl，实际滚 压后尺寸增大0．02 mm左右。 

2．7组合镗 
在大批量生产中，为了提高生产率，可以采用组 合镗，即镗滚复合加工，将粗镗刀、浮动镗刀和滚柱 装在一个刀体内，在一次走刀中完成粗镗、精镗和滚 压。组合镗的对刀原则同前面提到的工序分开时的 对刀原则是一致的，所不同的是组合镗刀体的导向 更困难一些，对刀精度要求高一些。 
2．8珩磨和强力珩磨 
珩磨也是内孔常用的加工手段，可以提高缸筒 内孔的几何精度和表面粗糙度，珩磨的适应性比深 孔滚压好，珩磨后的缸筒圆度一般也比滚压后的好， 但珩磨的效率比滚压低的多。强力珩磨是油缸缸筒 采用较多的又一种工艺，它比普通珩磨加工余量大， 磨削效率高。 在珩磨和强力珩磨中要根据缸筒的材料来选择 油石磨料和粒度。油石的粒度越粗，切削效率越高， 但加工的表面粗糙度越差；油石的粒度越细，切削效 率越低，但加工的表面粗糙度越好。在满足工件粗 糙度要求的前提下，尽量选取粗的粒度，以提高生产 率。油石的硬度与缸径、工件的硬度、珩磨机的形 式、珩磨头的涨紧形式、珩磨头的涨紧力有关系，需 要根据具体情况综合选择，珩磨和强力珩磨的有关 磨削参数在一般切削手册中都可以查到，需通过试 加工确定最佳工艺参数。 

2．6优化驱动电路 
驱动电路的性能对IGBT可靠工作和正常运行 有着重要的影响_3 J。驱动电路应该能提供合适的 驱动信号，保证有一定的驱动电流和功率，有足够的 输入输出电隔离能力。 通常情况下根据IGBT的数据手册选取相应的 栅极驱动电阻就可以保证IGBT的正常运行，在有 更严格要求的情况下，将栅极开通电阻和栅极关断 电阻分开，达到不同的开通关断时间 J。在短路的 情况下，集电极电流迅速增加，当保护电路监测到短 路发生后关断IGBT，栅极关断电阻一定时，di／dt会 比正常工作状态时高很多，过电压将会导致IGBT损 坏，所以在发生短路时，应当采用软关断的方式。软 关断的方式如图3所示，是指发生短路后，关断时在 栅极关断电阻上额外的串接一个电阻R ，使栅极 电阻增大，从而延长了关断时间，使IGBT既可以及时 关断，又可以不使IGBT因di／dt过高而导致损坏。 

3结语 
通过分析，矿用变频器硬件的可靠性提高主要 在结构、安装方式等方面优化，在保证变频器性能的 前提下，需要解决好散热、抗振动、抗干扰等关键技 术。只要采用合适的方法，通过对变频器细节方面 
的优化，完全可以大大改善变频器的稳定性。