高精度錐孔的精加工與檢測(cè)

摘 要：提出一種精加工和測(cè)量錐孔的新方法，該方法加工和測(cè)量簡(jiǎn)便，并介紹其加工原理和檢測(cè)結(jié)果。在機(jī)械加工和檢測(cè)方面具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：高精度錐孔 錐面內(nèi)側(cè)點(diǎn) 合適加工余量

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（a）-0068-02

我們單位生產(chǎn)的TBD234、TBD236、TBD604B等機(jī)型的進(jìn)氣門座、排氣門座是軍艦發(fā)動(dòng)機(jī)零件，這些產(chǎn)品屬于軍工引進(jìn)產(chǎn)品，主機(jī)廠裝機(jī)一直靠進(jìn)口原件，其價(jià)格很貴，為了降低成本，轉(zhuǎn)為國(guó)內(nèi)試制生產(chǎn)，其材質(zhì)為半鋼合金鑄件，進(jìn)氣門座牌號(hào)為PL12Mv，排氣門座牌號(hào)為PL33M，合金元素含量特別高，耐熱耐高溫耐磨、防銹防腐蝕，但鑄造困難，加工更困難。例如TBD234進(jìn)氣門座材料：PL12Mv 1.8%～2.3%，Cr：12%～14%，Mo：2.0%～2.5%，Si：0.8%～1.20% Mn：0.5%～0.8%。TBD234排氣門座材料：PL33M含C：1.8%～2.3%，Cr：33%～35%，Mo：2.0%～2.5%，Si：1.8%～2.30%Mn： 0.5～0.8%。毛坯經(jīng)過熱處理后達(dá)400HB左右，韌性高，強(qiáng)度高，硬度高，尺寸要求高、形位公差嚴(yán)，表面粗糙度值Ra=0.8～0.4 μm。特別是內(nèi)錐孔面要求嚴(yán)，與外圓及端面的跳動(dòng)為0.0 2 mm，直線度0.01 mm，進(jìn)氣門座內(nèi)錐孔面角度為30°+15’，排氣門座內(nèi)錐孔面角度為45°+15’，裝進(jìn)汽缸蓋與氣門配合，不再進(jìn)行研磨，不能漏氣，其口部尺寸特別嚴(yán)，進(jìn)氣門座為Φ57～0.1，排氣門座為Φ52～0.1，錐面角度與口部尺寸很難控制和檢測(cè)，其大或小直接影響氣門配合高度，錐面與內(nèi)孔R(shí)面相交面寬為2.5±0.1，給加工帶來了一定困難。

這樣高精度內(nèi)錐面通常應(yīng)該采用專用精密內(nèi)錐孔磨床進(jìn)行加工，但是國(guó)內(nèi)暫時(shí)還沒有生產(chǎn)廠家，進(jìn)口這種專用設(shè)備需要100多萬元，曾經(jīng)用普通磨床進(jìn)行改裝進(jìn)行加工，而且砂輪前端磨損快，尺寸很難保證，表面粗糙度差，形位公差達(dá)不到要求。由于生產(chǎn)任務(wù)緊急，主機(jī)廠急需產(chǎn)品裝機(jī)，能否用精車代替磨床？能否保證孔的精度？用戶就是上帝，質(zhì)量又是生命，都必須保證。本人憑長(zhǎng)期的機(jī)加和檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，翻閱大量技術(shù)資料，總結(jié)出一套加工和檢測(cè)的方法，進(jìn)行了各個(gè)方面的研究，通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)，產(chǎn)品經(jīng)過裝機(jī)考核，各方面性能都達(dá)到了產(chǎn)品要求，產(chǎn)品試制取得了成功，深受用戶的稱贊，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。還節(jié)約了進(jìn)口設(shè)備的資金，為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，本人整個(gè)過程總結(jié)如下。

1 錐孔面加工應(yīng)該解決的問題

1.1 合適的余量

余量的大小直接影響加工的精度和表面粗糙度及形位公差，顯得由為重要，首先粗車錐孔，留加工余量1 mm，通過半精車留余量0.2 mm，最后精車孔到尺寸。

2.2 選擇合適的刀具及幾何參數(shù)

刀具的材料和幾何參數(shù)是產(chǎn)品加工的精度和表面粗糙度及形位公差保證，我們選擇了YW4合金刀片，其紅硬性、耐熱耐高溫耐磨性比較好，用專用的90°端面車刀磨出第二個(gè)鋒角，修磨長(zhǎng)度為4～5 mm，其夾角為120°并將它和副切削刃的連接處，用油石磨出r0.2～0.5 mm的過渡刃。既可以增加刀尖強(qiáng)度和壽命，又可以減少殘留面積高度。以減少棱邊與孔壁的摩擦。切削刃的前后刀面需要用油石研磨，表面粗糙度值Ra0.8～0.4μm。

1.3 避免積削瘤的產(chǎn)生

為了避免積削瘤的產(chǎn)生，并注意充分冷卻，使切削速度高于30～35 m/min，很重要的是降低各刃前、后面的表面粗糙度值，注意及時(shí)消除棱邊上的積削瘤殘痕，并用油石鐾光，避免孔壁劃傷。

1.4 改進(jìn)專用夾具

為了保證其產(chǎn)品的形位公差，與外圓及端面的跳動(dòng)為0.02 mm，其夾具的定位面的要求相當(dāng)高，端面的跳動(dòng)和內(nèi)孔跳動(dòng)要保證在0.004 mm以內(nèi)，內(nèi)孔定位面精度要求高，配合要求高，才能保證形位公差，間隙大就會(huì)造成跳動(dòng)大，表面粗糙度差，間隙小就會(huì)造成產(chǎn)品裝卸困難，我們針對(duì)這種情況，一是提高產(chǎn)品精磨尺寸，盡量相差在0.005 mm以內(nèi)，二是提高夾具對(duì)夾具進(jìn)行了的改進(jìn)，如圖1所示，在產(chǎn)品定位端面內(nèi)部，增加了頂板和螺釘，裝零件時(shí)，用內(nèi)六角搬手螺進(jìn)，頂板處于松動(dòng)，用螺冒將產(chǎn)品壓緊，不影響端面定位。卸產(chǎn)品時(shí)，首先卸下螺冒，用內(nèi)六角搬手螺出，頂住頂板迫使產(chǎn)品頂出，使定位孔的尺寸控制在 ±0.003 mm，其間隙控制在0.003 mm或過盈量0.003 mm，都能夠順利輕松裝卸，很好地保證了內(nèi)外跳動(dòng)質(zhì)量。

1.5 改進(jìn)角度檢測(cè)方法

由于角度公差很小，進(jìn)氣門座內(nèi)錐孔面角度為30°+10’，排氣門座內(nèi)錐孔面角度為45°+10’，而錐度面寬度2.5左右，用通常的角度樣板，無法進(jìn)行檢測(cè)，我們就根據(jù)正弦規(guī)的原理，制造了專用角度檢具，采用杠桿千分表及杠桿表架拖表的辦法進(jìn)行檢測(cè)，控制錐面內(nèi)外高度之差，根據(jù)圖紙要求計(jì)算，錐面內(nèi)測(cè)點(diǎn)比錐面外測(cè)點(diǎn)低0.009 mm，在這之間就是合格品。

1.6 改進(jìn)錐度口部尺寸檢測(cè)方法

錐度口部尺寸，采用游標(biāo)卡尺很難檢測(cè)，采用專用樣板制造比較困難，磨損比較快，檢測(cè)困難大，眼力強(qiáng)度大，稍不注意就會(huì)造成誤判。改進(jìn)成用球來檢測(cè)，使球與錐面一圓線接觸，這樣比較穩(wěn)定，通過尺寸換算變?yōu)楦叨瘸叽缂肮?，使之?jiǎn)單、方便、可靠，大大降低了費(fèi)用，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，很好地保證了產(chǎn)品質(zhì)量。如（圖1）所示。

1.7 對(duì)普通車床小拖板實(shí)施改進(jìn)

小拖板運(yùn)動(dòng)一般是通過手動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，作為加工產(chǎn)品，長(zhǎng)時(shí)間的手動(dòng)相當(dāng)辛苦。為了減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)傳動(dòng)，變手動(dòng)為機(jī)械傳動(dòng)，增加了傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，采用齒輪傳遞，大大的降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，走刀平穩(wěn)均勻，提高了表面粗糙度，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

1.8 滾軋表面，提高表面強(qiáng)度和粗糙度

為了提高表面強(qiáng)度和粗糙度，我們采用了專用座圈精加工的滾壓器進(jìn)行滾壓，在精車后進(jìn)行，大大的提高了表面粗糙度，表面粗糙度值達(dá)到Ra0.2～0.1μm，提高了兩個(gè)等級(jí)。通過滾壓提高了表面強(qiáng)度，使之耐磨耐熱耐高溫，增加了產(chǎn)品使用壽命。

1.9 在加工過程中應(yīng)該注意的事項(xiàng)

（1）車用夾具必須用螺栓在機(jī)床固定拉緊，松動(dòng)了會(huì)影響產(chǎn)品跳動(dòng)公差。

（2）車用夾具定位面必須在本機(jī)床上進(jìn)行精加工，才能保證定位面的跳動(dòng)公差，保證定位面的尺寸精度及表面粗糙度。

（3）產(chǎn)品與夾具定位面在加工之前必須擦拭干凈，否則影響定位精度，造成產(chǎn)品壓痕。

（4）加工產(chǎn)品錐面時(shí)，角度要進(jìn)行校對(duì)，產(chǎn)品在專用角度檢具進(jìn)行拖表校對(duì)，角度校對(duì)之后，將刀架與拖板的固定螺釘擰緊，防止松動(dòng)，以防角度變化。

（5）刀具經(jīng)過修磨后，要重新進(jìn)行角度要校對(duì)，中心變化后角度已經(jīng)變化。

2 結(jié)語

實(shí)踐證明：錐孔面的加工，只要能很好地綜合運(yùn)用上述提出的各項(xiàng)措施，就會(huì)獲得比較好的加工質(zhì)量，其效果基本接近磨錐面孔的質(zhì)量，而且這種方法比較簡(jiǎn)單，操作比較簡(jiǎn)便，容易掌握且能適應(yīng)各種不同材料，刀具的壽命也比較長(zhǎng)，消費(fèi)低，可以更好更快的為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益（圖1）。

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