缸體鏜孔車止推面精密數(shù)控組合機(jī)床研制

劉殿有

(大連機(jī)床集團(tuán)有限責(zé)任公司 經(jīng)營處, 遼寧 大連 116620)

缸體鏜孔車止推面精密數(shù)控組合機(jī)床研制

劉殿有

(大連機(jī)床集團(tuán)有限責(zé)任公司 經(jīng)營處, 遼寧 大連 116620)

文章介紹了用精密數(shù)控機(jī)床加工缸體主軸承孔及止推面、凸輪軸孔、端面銷孔的方法，并對機(jī)床的布局及采用的關(guān)鍵部件做了詳細(xì)的闡述。該機(jī)床的研制，解決了國內(nèi)發(fā)動機(jī)行業(yè)長期依賴進(jìn)口機(jī)床來保證缸體主軸承孔及止推面和凸輪軸孔的加工精度的關(guān)鍵技術(shù)問題。目前該設(shè)備運轉(zhuǎn)良好，加工精度穩(wěn)定、可靠，已經(jīng)完全替代進(jìn)口。

精鏜主軸承孔；精車止推面；精密數(shù)控組合機(jī)床；精密鏜削頭；

0 引言

發(fā)動機(jī)缸體的主軸承孔及止推面、凸輪軸孔加工是缸體加工中非常關(guān)鍵的工序,其精度要求很高且不宜保證，加工難度大；目前國內(nèi)只有半精加工機(jī)床，而精加工機(jī)床需要依賴進(jìn)口，進(jìn)口機(jī)床精度穩(wěn)定、但造價高、使用維護(hù)成本亦高，為了解決這個難題，提高精鏜機(jī)床的整體技術(shù)水平，我公司依據(jù)多年積累的豐富經(jīng)驗，進(jìn)行深入的技術(shù)探索，成功研制了4H缸體鏜孔車端面精密數(shù)控組合機(jī)床，該機(jī)床投產(chǎn)后滿足了用戶各種精度要求，接近并達(dá)到進(jìn)口機(jī)床水平，經(jīng)過實踐驗證，已經(jīng)完全替代進(jìn)口機(jī)床。

1 機(jī)床研制

(1)被加工零件

零件名稱：缸體總成 10BF11-02010

工件材料：HT250；硬度：HB174～255；重量：150kg。

主要外形尺寸：長×寬×高：550×370×427 。

(2)關(guān)鍵加工工序及工藝要求

精鏜主軸承孔：直徑φ92±0.018，圓度0.013，同軸度φ0.02，表面粗糙度Ra1.6

精車止推面：寬度33.23±0.05，止推面至主銷距離343.4±0.1，止推面兩端面垂直度0.03

精鏜凸輪軸孔：直徑φ57.24±0.018，圓度0.013，同軸度φ0.02，凸輪軸孔位置度φ0.04，表面粗糙度Ra1.6

(3)節(jié)拍：≦6分鐘/件(包括上下料時間)。

(4)切削參數(shù)

精鏜主軸承孔(拉鏜)：V=152.6/153.1m/min ，N=530r/min ，S0=0.1mm/r ，Sm=53mm/min。

車止推面：V=104.2～151m/min ，N=400r/min，S0=0.065mm/r，Sm=26mm/min。

圖1 關(guān)鍵加工內(nèi)容和加工要求

精鏜凸輪軸孔(拉鏜)：V=159.94/160.57m/min，N=945r/min，S0=0.056mm/r，Sm=53mm/min。

(5)機(jī)床結(jié)構(gòu)

機(jī)床結(jié)構(gòu)配置形式為雙面臥式鏜孔車端面數(shù)控精密組合機(jī)床，中間有底座、兩端為專用數(shù)控滑臺、多軸精鏜頭、400×500-3軸主軸箱、夾具、桁架機(jī)械手上下料、機(jī)動滾道、刀具、電氣、液壓、大流量冷卻及全防護(hù)等組成。裝夾零件基面高度為1160mm。工件流向為正時齒輪室朝前，工件自左向右輸送。

機(jī)床動作循環(huán)：上下料桁架機(jī)械手送料—工件落下(落到讓刀位置)—左側(cè)鏜頭快速進(jìn)刀—工件二次落下(氣檢)—工件推靠—工件夾緊—輔助支承上升—左側(cè)滑臺工進(jìn)(右側(cè)滑臺快進(jìn)—工進(jìn)—快退)—左側(cè)鏜頭工退—左側(cè)鏜頭主軸定位—工件松開(輔助支承退回原位和推靠撤回原位)—工件抬起(讓刀位置)—左側(cè)鏜刀退回—工件二次抬起—上下料桁架機(jī)械手送出工件，完成一個動作循環(huán)。圖2 為機(jī)床總圖。

圖2 機(jī)床總圖

2 關(guān)鍵部件介紹

2.1 夾具

夾具是組合機(jī)床的重要部件，是保證機(jī)床加工精度(尺寸精度、幾何精度和位置精度)的關(guān)鍵部件之一。本機(jī)床夾具是采用三點固定定位(提高定位精度)，三點輔助支承(增加缸體定位的穩(wěn)定性、防止夾緊變形)，工件定位后采用氣檢進(jìn)行定位確認(rèn)并清潔定位面；采用固定式定位銷，設(shè)有工件側(cè)向推靠裝置，消除工件定位銷孔與定位銷的側(cè)向間隙，見圖3。

滾動導(dǎo)向裝置是本文機(jī)床夾具的重中之重，采用分體式結(jié)構(gòu)，主軸承孔和凸輪軸孔位置可調(diào)，保證其位置度φ0.04；進(jìn)口GATCO滾動導(dǎo)套，具有高的精度及良好的精度保持性，見圖4。

此夾具結(jié)構(gòu)為保證被加工零件的精度夯實了基礎(chǔ)。

圖3 夾具簡圖

圖4 主軸承孔凸輪軸孔鏜模架簡圖

2.2 精密鏜削頭

專用精密級鏜削頭，鏜頭主軸軸承選用進(jìn)口軸承FAG，主軸承孔和凸輪軸孔加工的主軸分別由兩個獨立伺服電機(jī)控制、無級變速、主軸定位，主軸與刀具間采用小浮動量接頭連接，有高的精度、剛度及良好的精度保持性，主軸的傳動平穩(wěn)。是本機(jī)床的關(guān)鍵部件。

2.3 鏜刀

鏜刀總成采用MAPAL線鏜刀，與滾動導(dǎo)向裝置配研；主軸承孔半精鏜、精鏜兩工序?qū)⒅雇泼娴毒邚?fù)合在一個鏜桿上，通過芯桿的行程實現(xiàn)止推面的粗、精加工；凸輪軸孔半精、精鏜兩工序刀具復(fù)合在一個鏜桿上一次循環(huán)完成加工。即主軸承孔、凸輪軸孔、止推面及前后銷孔精加工在一次裝夾中完成全部加工，是保證機(jī)床加工精度(尺寸精度、幾何精度和位置精度)的關(guān)鍵部件。

3 本機(jī)床與進(jìn)口機(jī)床的加工精度實測對比

表1 本文機(jī)床精度與進(jìn)口機(jī)床精度實測值

從表1的加工精度，可以看出本文機(jī)床的加工精度與進(jìn)口機(jī)床的加工精度基本相當(dāng)，并且可靠性也很好，基本解決了缸體關(guān)鍵工序加工精度問題，可以替代進(jìn)口機(jī)床。

4 結(jié)束語

缸體鏜主軸承孔車止推面組合機(jī)床的研制，解決了發(fā)動機(jī)精加工設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)問題，采用的各部件設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)先進(jìn)，具有創(chuàng)新性；從根本上保證了機(jī)床的加工精度(尺寸精度、幾何精度和位置精度)及良好的可靠性，本機(jī)床運行至今，機(jī)床加工精度均滿足設(shè)計要求，經(jīng)用戶使用并驗證各項精度，達(dá)到了進(jìn)口設(shè)備的精度標(biāo)準(zhǔn)，完全具備替代進(jìn)口設(shè)備的能力。

[1]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計手冊[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

[2]殷洋武.鄒恒琪.HR發(fā)動機(jī)缸體生產(chǎn)線的工藝規(guī)劃設(shè)計[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù), 2009(2)：88-89.

[3]苑春迎,羅靜,詹杰,等 汽車發(fā)動機(jī)缸體主軸承孔專用機(jī)床鏜削結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]；兵工學(xué)報,2011,32(11):92-95.

[4]金延安.發(fā)動機(jī)凸輪軸孔的加工[J]；現(xiàn)代零部件,2012(3) :50-51.

[5]劉元祿.精鏜主軸孔和凸輪軸孔方案的制定與分析[J]；組合機(jī)床與自動化加工技術(shù),1997(9):5-7.

(編輯 趙蓉)

Development of Precision CNC Modular Machine Tool for Cylinder Block Boring and Thrust Face Finish Turning

LIU Dian-you

(Business Department，Dalian Machine Tool Group Corp. ，Dalian Liaoning 116620,China)

This article states the method for processing cylinder block crankshaft bores, thrust faces, camshaft bores and end face dowel holes by a precision CNC machine tool, it also gives detailed presentation on the machine layout and its key components. The development of this machine has solved the critic technical issues for the domestic engine industry who have relied on imported equipment for a long time to guarantee the machining accuracy of cylinder block crankshaft bores, thrust faces and camshaft bores. The machine is working well with stable and reliable accuracy. It can completely replace imported machine.

finish boring crankshaft bores; finish turning thrust face; precision CNC modular machine tool; precision boring head

1001-2265(2014)04-0139-03

10.13462/j.cnki.mmtamt.2014.04.039

2013-08-22；

2013-09-25

劉殿有(1963—)，男，河北泊頭人，大連機(jī)床集團(tuán)有限責(zé)任公司高級工程師，主要從事組合機(jī)床及柔性線項目承接工作，(E-mail)13478421701@163.com

TH122;TG659

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