张乾深(浙江四方集团公司)

　　摘 要:针对多缸机机体主轴承孔、凸轮轴孔工艺难点 ,提出了在加工中心上采用键铰工艺的工艺方案,并获得了成功。分析和阐述了镗铰原理、刀具结构特点、工艺过程和工艺参数。

　　关键词：多缸机 主轴承孔 凸轮轴孔 镗铰工艺

　　1. 工艺分析

　　我公司开发的380Q柴油机是新一代机型 。主要零件的尺寸精度和形位精度均比老发动机提高一级 ,这对发动机的机械加工工艺提出了更严更高的要求。其机体的材料为HT250,硬度为HB180—250 。主轴承孔、凸轮轴孔主要精度要求见表1。该孔全长为330mm ,主轴承孔由四档组成 ,凸轮轴孔由三档组成 ,属于间断细长孔 。精度要求高,加工条件比较恶劣 ,刀具悬伸长 ,导 向不好 ,此工序是工艺难点之一 ,采用常规机械加工工艺 ,精度难以保证 。参考资料对同类发动机建议采用从国外引进的卧式精键床进行半精键和精键 ,或粗撞 、半精键 、精键均为国产设备 ,细键床为引进设备 ,以保证主轴承孔和凸轮轴孔的同轴度 ,凸轮轴孔对主轴承孔的平行度 ,圆柱度及孔系坐标公差 。但专用机床适用于单一品种大批量生产 ,缺少柔性 。国内有的厂家则在加工中心上加工 ,为克服搅杆悬伸过长的弊端 ,采用两头对镬的工艺方法 ,但同轴度和表面粗糙度难以保证 ,因此,有的厂家增加了琦磨工艺 ,但由于 内孔不连续 ,琦磨质量难以保证 。

　　随着发动机质量要求的 日益提高,产品的制造工艺也在相应地发展。我公司在考虑工艺方案时 ,根据企业筹集资金的能力 ,结合多品种、中小批生产方式的特点 ,在考察了国内同行厂家 ,以及参阅和分析了有关国内外资料的基础上 ,制订了由引进 国外组合镗床改为引进国外的刀具和技术 ,采用在加工中心上键铰加工的工艺方案 ,获得了成功 ,取得了良好的效果。

　　2.工艺安排

　　2.1设备

表1 主轴承孔、凸轮轴孔主要精度要求

加工 中心为立卧二用五面加工 中心，具有分度工作台 ,“T ”型高刚性床身 ,动柱式构架 ,三轴均为方形硬轨 ,滚珠丝杆带吹气冷却装置 ,内藏式主轴马达设计 ,主轴采用高精密斜角滚珠轴承,控制统为日本法那克15M,适用于精密重切削 。

2.2 工艺过程

　　粗幢主轴承孔、凸轮轴孔—精铣两端面及顶平面—半精搅主轴承孔 、凸轮轴孔—键铰主轴承孔 、凸轮轴孔 。工件以底平面及该面的二个定位销孔定位。底平面经前道工序精铣 ,平面度小于,表面粗糙度为Ra1.6µm。精铣两端面及顶面的精铣刀采用瑞典Sandvik端铣密齿刀盘及不重磨硬质合金刀片 ,以保证顶面 、两端面对后续加工 的主轴承孔 的平行度和垂直度。粗镗、半精镗主轴承孔采用高刚度锉刀由一面锉穿 凸轮轴孔则采用分度工作台回转两头对幢 。

　　通过以上的预加工为后续镬铰工序作好准备 。

　　3.镗铰工艺

　　3.1刀具结构及原理

          镗铰刀如图1所示 ,是西德玛帕尔精密刀具公司根据在加工中心上无法使用导套的特性,为发动机的机械加工而开发的特殊精密刀具 。这种刀具既有镗刀的特点 ,又有精修孔壁铰刀的优点 ,并具有挤光加工表面 ,降低孔壁粗糙度的挤压特性 。刀片为镀层碳化钨合金刀片 ,经精密研磨 ,可使工件获得 良好的表面粗糙度和稳定的尺寸精度。圆周分布的四块碳化钨支撑导条用来吸收切削阻力和振动 ,同时用作内孔切削时导向,提高了镗杆的刚性 ,xx了刀具走偏现象 ,并在加工中对已加工表面产生滚压的效用 ,使工作表面更加光滑 ,以提高孔壁的圆度和圆柱度 。切削液通过刀具中心供给 ,主出口供液 ,将切屑排出孔外 ,避免切屑对 已加工表面的划伤、并直接冷却切削刀刃 ,延长刀具寿命 ,确保良好的表面粗糙度。从主液道分支出三个副出口 ,径 向错开排列 ,轴向间隔即为零件各孔档间距 。分别润滑和冷却导向和挤压时工件各档 内孔。连接刀具的刀柄带有调整环 ,其径向和角向都可微调如图2。径向和角度的调整机构对较长的键刀具有特殊的意义。

图一

　　油路川巴径向调性螺订角向调性螺钉调整环刀体

　　图2

　　3.2  镗铰加工过程

　　先用图3所示的刀具(其结构与图1相同)加工出第 一档孔 ,或称之为引导孔。刀头1加工凸轮轴孔,刀头2加工主轴承孔 ,孔径即为工件图纸尺寸。然后以{dy}档孔作导向,用图1所示的刀具加 第二档孔,以此类推,直至加工完毕。

　　        刀片调整机构如图1所示。刀3.3  刀片的调整片后端直径为调刀直若减掉约0.015mm的后斜量，前端刀尖的直径为设定调刀直径 ,设定调刀直径为孔径限值减去调刀误差值 ,用对刀仪调整 ,其误差值约为4 µm。刀尖比导向块尖角(径向)高出 5—7µm,以保证导向条的挤光作用 。

　　导向块尖角比刀尖轴向滞后0.2mm,以保证导 向块与已加工孔壁接触进行导向和挤压 。

　　图3

　　3.4  工艺参数

　　a.加工余量直径方向为0.3mm。

　　b.切削用量 。表面粗糙度与切削速度呈驼峰关系 ,经试验取如下{zj0}值。

　　主轴承孔：n=430r/min

　　                   F=45mm/min

　　凸轮轴孔：n=310r/min

　　      F=38mm.min

　　c.切削液为香港嘉实多(castrol)切削液 ,含有蓖麻油和矿物油的混合物,适用于NC机床。与水混合比为3%一4% ，流量50L/min,压力5.1MPa 。

　　3.5加工精度

　　主轴承孔 、凸轮轴孔同轴度在¢0.012mm以内圆柱度在0.005mm以内表面粗糙度达到Ra0.8 µm以上 。其它各项主要形位精度都能稳定地保证。工序能力指数到1.45。

　　4.结论

　　a.在加工中心上采用镗铰工艺,既具有较大柔性,适用多品种中小批量生产,又能克服键杆悬伸长,加工中心不能设置导套的弊端。两者结合,相得益彰。

　　b.镗铰工 艺和技术,充分发挥了锉铰、挤光三者的优势,大大提高了产品质量。它是随着柴油机质量的提高而发展起来的 ,不仅

　　保证了柴油机的质量 ,也体现了制造工艺水平的进步和发展。

　　c.镗铰工艺不仅适用于柴油机机体,也适用于其它多缸机。长径比越大 ,越能发挥出它的优越性。它是一种很有发展前途的新工艺。