發(fā)動機缸體曲軸孔加工工藝研究

摘要：本文曲軸孔精加工主要分析了發(fā)動機缸體曲軸孔加工工藝的重點：曲軸孔加工;加工刀具;加工設(shè)備;切削參數(shù)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機;缸體;曲軸孔;加工

發(fā)動機缸體屬于典型的多面多孔的箱體類零件，主要加工特征是平面和孔系，加工工藝復(fù)雜。曲軸孔作為發(fā)動機骨架缸體上的重要孔系，它的加工質(zhì)量好壞直接影響發(fā)動機的裝配精度和整機性能，需要依靠設(shè)備精度、工裝夾具的可靠性和加工工藝的合理性等來保證。常見的車輛發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速6000r/min 以上。曲軸的高速運轉(zhuǎn)對曲軸孔的加工提出了較高的工藝要求，曲軸孔的表面粗糙度低，尺寸精度高，形狀精度和位置精度高，需要對其加工工藝進行持續(xù)研究和改進，使加工質(zhì)量和效率都得到有效提升。

一、曲軸孔加工

目前缸體都是批量生產(chǎn)，缸體加工主要在自動化生產(chǎn)線上進行;F、B 兩種型號缸體主要采用柔性生產(chǎn)線加工。由于缸體的鑄造余量較大，在上線之前需要先對曲軸孔半圓面進行粗加工。可以采用粗銑或者粗鏜加工，去掉鑄造硬皮和多余金屬，留加工余量2～3mm，然后在生產(chǎn)線上進行粗鏜曲軸孔半圓面，留加工余量0.7mm;在進行合瓦蓋工序之后進行半精鏜加工，留加工余量0.3mm;最后進行精鏜曲軸孔，直到滿足加工要求。

二、曲軸孔精加工

傳統(tǒng)加工曲軸孔的方法是在專用加工機床上采用組合鏜刀，每個刀片對應(yīng)相應(yīng)的加工位置，對曲軸孔進行精加工，加工時需要對鏜刀采用輔助支撐，這種加工方法一般不能應(yīng)用于加工中心上。缸體柔性生產(chǎn)線主要采用加工中心，在實際加工過程中，由于曲軸孔屬于大深徑比孔，孔長在400mm 以上，采用刀具從缸體一端鏜進的方法加工時，由于鏜桿呈懸臂狀態(tài)，且懸伸量往往較長，剛性差，容易引起振動，難以保證被鏜孔的尺寸精度和形位精度。調(diào)頭鏜孔工藝能很好地解決上述問題。所謂調(diào)頭鏜孔，就是在臥式加工中心上，刀具分別從零件兩端面先后鏜進的長孔加工方法，采取工件一次裝夾、工作臺回轉(zhuǎn)180°的調(diào)頭鏜削工藝，該方法的實質(zhì)是減少進刀的長度。調(diào)頭鏜孔避免了輔助支承和對鏜軸回轉(zhuǎn)速度的限制，可以提高切削速度;鏜桿懸伸短，剛性好，可提高鏜孔精度，而且方便工人。

由于加工時兩次鏜孔的軸線不可能絕對重合，工作臺回轉(zhuǎn)180°的分度誤差、工作臺移動誤差及進刀運動的直線度誤差等，均可直接導(dǎo)致孔軸線的同軸度誤差，因此，控制調(diào)頭鏜孔的同軸度誤差是控制加工精度的關(guān)鍵。為了保證加工精度，需要提高加工設(shè)備的精度，要求工作臺、主軸的定位精度和重復(fù)定位精度很高。另外，我們可以在工藝上采取措施來消除或減少這些影響同軸度的不利因素，以提高調(diào)頭鏜孔的同軸度精度。采用高精度、高效率的加工中心與調(diào)頭鏜孔工藝結(jié)合起來，加工各種長孔和同軸孔系，能更好地發(fā)揮調(diào)頭鏜孔工藝方法的優(yōu)勢。對于加工精度要求更高的曲軸孔，還需要采用珩磨加工工藝，即刀具旋轉(zhuǎn)進入曲軸孔內(nèi)，反復(fù)進行珩磨加工。珩磨加工工藝為：粗珩用于去除余量，消除精鏜痕跡，提高孔的形狀精度，降低孔的表面粗糙度;精珩用于進一步提高孔的尺寸精度、形狀精度，降低表面粗糙度，在缸孔表面形成均勻的交叉網(wǎng)紋;平頂珩磨用于去除網(wǎng)紋溝痕尖峰，形成平頂表面，建立孔表面的平頂網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，提高孔表面的支撐率。曲軸孔珩磨為臥式加工，考慮F 和B 型缸體曲軸孔的精度要求，不需要對曲軸孔進行珩磨，無需選用珩磨設(shè)備。

三、加工刀具

傳統(tǒng)加工工藝中，曲軸孔加工刀具是一種帶有多個刀片的組合鏜刀，加工時需要對鏜刀采用輔助支撐，這種刀具屬于專用刀具，成本較高。依照傳統(tǒng)工藝組成的生產(chǎn)線柔性化很低，已經(jīng)不適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要。

針對曲軸孔的調(diào)頭鏜孔加工工藝，需要選用合適的刀具，優(yōu)質(zhì)刀具不僅可以提高零件加工質(zhì)量，還能提高加工效率，降低生產(chǎn)成本。F 和B 兩種型號缸體的材料為鑄鐵，鑄鐵件加工一般選用硬質(zhì)合金刀具，也可以選擇CBN材質(zhì)刀具。粗鏜刀一般選用兩個刃或者四個刃，精鏜刀一般選用單刃;直徑較大的孔加工，為了提高加工效率，精鏜加工可以選擇優(yōu)質(zhì)的兩刃鏜刀。采用調(diào)頭鏜工藝加工曲軸孔，可以選擇通用的粗鏜刀和精鏜刀，所選用鏜刀懸伸盡量小，加工時抗振性要好。

四、加工設(shè)備

曲軸孔加工可以采用曲軸孔專用機床或者數(shù)控加工中心，考慮企業(yè)生產(chǎn)線柔性化的需求，加工設(shè)備多選用臥式加工中心，如沈陽機床的高精度高速臥式銑鏜加工中心HMC63h。HMC63h 采用630mm×630mm 回轉(zhuǎn)雙交換工作臺、德國進口高速電主軸、高速進給系統(tǒng)和快速換刀系統(tǒng)，大大提高了加工效率，減少了輔助時間。主軸轉(zhuǎn)速范圍10～12000r/min，X、Y、Z 軸定位和重復(fù)定位精度分別為6μm、4μm，回轉(zhuǎn)精度±6″，回轉(zhuǎn)重復(fù)定位精度±4″。該產(chǎn)品工作臺可以旋轉(zhuǎn)，可在一次裝夾中完成零件多個工作面的銑、鏜、鉆等工序，尤其適合汽車發(fā)動機缸體、缸蓋等箱體類高速高效加工。該臥式加工中心可以很好地實現(xiàn)曲軸孔的調(diào)頭鏜削加工，不僅能夠保證曲軸孔的加工精度，還能提高加工效率。

五、切削參數(shù)

發(fā)動機缸體切削參數(shù)的選擇包括切削速度、進給量和切削深度等的選擇。由于加工中所使用的設(shè)備都是具有較高精度的加工中心，為保證切削加工的效率，可以適當(dāng)選擇較大的切削用量。根據(jù)粗、精加工工藝的不同來選擇鏜削用量，合理的切削參數(shù)不但能夠保證被加工件的精度，同時能夠提高機床效率，延長刀具的壽命。

六、結(jié)語

曲軸孔是缸體中的關(guān)鍵加工部位，需要保證曲軸孔的各項加工精度。上述工藝內(nèi)容主要依據(jù)是企業(yè)現(xiàn)場加工經(jīng)驗以及目前的先進加工技術(shù)，具有指導(dǎo)加工的實際應(yīng)用價值。對缸體柔性生產(chǎn)線上各關(guān)鍵部位的加工，需要綜合考慮加工工藝、刀具技術(shù)和加工設(shè)備，采用先進高效的工藝方法，以提高加工精度和加工效率。

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