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拼接式超大型曲轴的拼接孔镗孔机的设计与应用
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摘要：船用曲轴运转时的工况极其复杂，承受着弯曲、扭转、压缩等多种交变载荷的作用，制造精度极高，对于拼接式超大型曲轴而言，其特殊之处就在于拼接孔加工环节。本文以W12X92DF拼接式超大型船用低速柴油机曲轴为例，对超大型拼接曲轴的拼接孔镗孔机进行设计与应用。
关键词：船用曲轴、拼接、镗孔机
船用曲轴作为船用发动机的核心部件，船用曲轴对整个船舶制造产业发展至关重要。大型船用曲轴重量达重、尺寸长、加工精度要求高、制造技术难度大。而应用于超大型船舶上的船用曲轴往往采用拼接的形式，将两段单段曲轴分别加工后拼接成为一根曲轴。其拼接技术是拼接曲轴研制成败的关键因素之一。下面以W12X92DF拼接式超大型船用低速柴油机曲轴为例，介绍拼接孔镗孔机的技术分析。
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W12X92DF拼接曲轴
W12X92DF曲轴是由两段W6X92曲轴拼接而成，整根曲轴重达487吨，拼接后长度达到23米，拼接时要求两段曲轴同心，曲轴甩档值在0.02mm以内，轴颈跳动0.04mm以内，而且各缸角度符合图纸要求，拼接加工难度极大。因此如何将如此重曲轴进行调整拼接并且成功加工拼接孔是世界上制造拼接曲轴核心技术。
W12X92DF拼接曲轴拼接后需同加工24个拼接孔，这意味着不仅要求单段曲轴加工质量高，而且要求链轮、两件连接法兰三处孔加工位置精度和尺寸精度极高。孔的加工质量将直接影响拼接后整轴的形位公差质量。孔尺寸Ф105（H7/g6）mm，孔长度达到360mm，光洁度要求Ra0.8，圆柱度0.02mm。而且曲轴结构需求，导致拼接孔加工空间狭小，最大处只有615mm。普通机床根本不能加工，也无法保证光洁度要求，在曲轴如此狭小空间内加工如此高精度要求孔也是能否具备加工拼接曲轴的关键。
2、XCTH650A镗孔机
XCTH650A镗孔机是专为制造W12X92DF拼接式超大型曲轴的拼接孔而设计的；该拼接孔是由两段曲轴拼接后同时加工而出，具有加工精度高、加工空间小等特点，加工难度非常大。XCTH650A镗孔机设备具有狭小空间加工、加工精度高、设备装拆、运输方便等特点，用于大型曲轴对接法兰孔维修和加工，可以缩短加工时间，提高生产效率。该镗孔机采用模块式设计，安装、操作方便简单，操作人员在较短的时间内能掌握其操作要领。
3、镗孔机设备的构成
镗孔机设备主要由驱动装置、镗杆部件、差速传动箱、换挡箱等组成。
图2：XCTH650A狭窄空间镗孔机
表1：设备参数
项目
技术参数
备注
1
加工内孔直径（mm）
最小
Φ95
最大
Φ115
2
行程（mm）
380
自动进给
3
进给量（mm/r）
0.13/0.22
两档进给
4
最大吃刀深度（mm）
1
5
加工内孔圆度误差（mm）
≤0.015
6
加工内孔圆柱度误差（mm）
≤0.02
珩磨后达到的精度
7
加工孔与端面的垂直度（mm）
≤0.02
8
加工表面粗糙度（μm）
Ra3.2
9
设备最大转速（r/min）
1000
无级调速
10
伺服电机
2.0kW，3000rpm
日本松下
11
减速器
速比20:1、3:1
湖北行星
4、镗孔机主要结构特点
驱动装置由接长杆、端面支撑、端面支撑架、减速器、电机等主要部件组成。端面支撑的内钢套通过顶丝与镗杆锁紧并一起转动，端面支撑的外套与减速器、电机相连。工作时，端面支撑架将将端面支撑及镗杆部分的零部件固定在拉紧螺栓上，电机和减速器直连接长杆并驱动接长杆作回转运动，进而带动镗杆及内孔刀架进行切削加工。
镗杆部件由连接法兰、镗杆、镗刀架、丝杆、接长杆等组成。在主轴箱驱动下，镗杆带动镗刀架旋转，进行切削运动。工作时最大可加工直径φ105mm。
差速传动箱由主动齿轮、固定齿轮、输出齿轮、公共转轴、铜套、箱体、箱盖等部件组成。工作时，公共转轴、主动齿轮与镗杆同速转动，差速传动箱通过端面矩形牙离合器将这个相对运动传递到换挡箱，经过换挡箱齿轮组变换进而驱动镗杆上的丝杆实现低速进给运动。
换挡箱由滑移齿轮、滑移齿轮轴、过渡齿轮、输出齿轮、拨叉、换挡六方杆、箱体箱盖等组成。工作时，换挡箱箱体与镗杆同速转动，滑移齿轮因其端面与差速传动箱的输出齿轮以矩形齿离合器啮合而获得差速传动箱输出齿轮同样的转速，两者之间出现速度差，并将这个速度差传输到丝杠上，实现丝杆低速进给分运动。
5.结束语
截止目前，XCTH650A镗孔机已成功应用在拼接式曲轴的生产制造中。未来，随着技术的成熟更新，该镗孔机将更广泛的应用于拼接式超大型曲轴的制造领域，拓展以船用曲轴为代表的船舶配套产业，补齐短板，从而进一步提升船舶工业的整体竞争力。
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-全文完-
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