16V280ZJ柴油機凸輪軸深孔加工

■ ■中國南車戚墅堰機車有限公司（江蘇常州 213011）夏煥金 許亞英 孫海峰 朱可承

16V 280ZJ柴油機凸輪軸深孔加工一直是某公司的加工難點，原加工工藝方式是通過麻花鉆啄鉆方法加工，工件是通過兩次裝夾，從兩頭兩次鉆削加工，把孔加工完畢，此加工工藝方法不但加工效率低，而且孔的表面質(zhì)量及兩端孔的同軸度不好，凸輪軸深孔在中間交接的地方一般錯開2～5mm。凸輪軸生產(chǎn)線上有兩臺深孔鉆床，為什么以前不用專門的深孔加工設(shè)備加工？主要原因是16V 280ZJ柴油機凸輪軸的材料是20C r，材料軟、不易斷屑，經(jīng)過二十多年的研究和摸索，也沒有真正解決20Cr的加工難題。

2007年，凸輪軸生產(chǎn)線上采購了一臺T2120深孔加工設(shè)備來加工GE凸輪軸和280系列凸輪軸，當時設(shè)備廠家花費了九牛二虎之力也沒有解決280凸輪軸深孔鉆的難題，此設(shè)備也因此中斷了最終驗收。

配件一車間凸輪軸生產(chǎn)線上一共有三臺設(shè)備來加工凸輪軸的深孔，一臺是臥式車床改造的是麻花鉆鉆削設(shè)備；一臺是車床改造的噴吸鉆深孔加工設(shè)備；一臺是專用的T2120、BTA鉆削方法的深孔加工設(shè)備。其中車床改造的麻花鉆深孔加工設(shè)備狀態(tài)十分差，跑、冒、滴、漏嚴重，設(shè)備一直處于超齡服役狀態(tài)。為了提高280凸輪軸深孔加工效率、質(zhì)量，淘汰超齡服役車床改造的麻花鉆深孔加工設(shè)備，對凸輪軸深孔加工工藝進行研究攻關(guān)。

1.加工方式的確定

凸輪軸生產(chǎn)線上兩臺專用的深孔加工設(shè)備，一臺是用來加工240系列凸輪軸的噴吸鉆，一臺是用來加工GE凸輪軸的BTA鉆，要淘汰超齡服役車床改造的麻花鉆深孔加工設(shè)備， 280系列凸輪軸只能在噴吸鉆或BTA鉆上加工。由于噴吸鉆是自己改造的，主軸功率、轉(zhuǎn)速，切削液的壓力和流量難以滿足20C r材料的深孔加工，更為關(guān)鍵的是噴吸鉆的鉆桿是采用雙桿形式，其中用來排屑的內(nèi)桿直徑比BTA鉆的單桿直徑要小許多，斷屑的難度就更大。經(jīng)過對兩臺設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進行比較，最后確定在BTA鉆上進行加工280系列凸輪軸。

2.加工參數(shù)的確定

刀具采用可轉(zhuǎn)位單桿B TA鉆，這樣不但可以提高試驗的靈活性，也可以降低刀具的使用成本。經(jīng)過多次工藝試驗，最終確定刀片為斷屑槽稍大的C形槽，后角為11°，中心刀片的后角為17°左右，主軸轉(zhuǎn)速n=98r/m in，進給速度f=30mm/m in，開啟一只液壓泵，在這種情況下，斷屑效果最好。正常加工采用開啟一只液壓泵，在鉆桿堵塞時，手動把切屑去除后，在刀具切削之前，開啟兩只液壓泵，或間斷的開啟一只、兩只液壓泵，把堵塞在鉆桿里的切屑沖刷出來。圖1所示是優(yōu)化參數(shù)后，加工所得的切屑，圖2所示是優(yōu)化參數(shù)前所得的切屑。由圖1、圖2可知，優(yōu)化參數(shù)后的斷屑效果是可以滿足20C r加工要求的，優(yōu)化參數(shù)前的切屑是根本不能滿足BTA內(nèi)排屑要求的。

圖1 優(yōu)化參數(shù)后的切屑

圖2 優(yōu)化參數(shù)前的切屑

3.效果比較

采用BTA鉆鉆削加工的深孔表面質(zhì)量遠遠比采用麻花鉆加工的深孔要好，如圖3、圖4所示，BTA鉆加工的深孔表面粗糙度值基本上在3.2μm左右，而麻花鉆加工的深孔表面粗糙度值很難達到Ra=25μm，因為麻花鉆采用啄鉆的方式進行排屑，且切屑較長，在一次又一次的排屑過程中，切屑會拉傷孔內(nèi)壁。BTA鉆削加工是采用一次裝夾，鉆通加工，孔的直線度相比以前兩次裝夾、兩端加工鉆通的工藝要提高許多，孔不存在交錯的情況。凸輪軸深孔是為凸輪軸軸瓦提供潤滑油的，其表面如果不光滑則清洗非常困難，清潔就很難達到要求。

以前采用麻花鉆加工16V 280ZJ柴油凸輪軸需要兩次裝夾，鉆削一節(jié)右4凸輪軸的加工時間就要90m in左右，而現(xiàn)在運用BTA鉆削加工，加工一節(jié)右4凸輪軸需要28m in左右，加工效率大大提高。

圖3 BTA鉆削的深孔

圖4 麻花鉆鉆削的深孔

4.結(jié)語

目前配件一車間已應用BTA鉆削加工280系列凸輪軸60多節(jié)，加工效果達到了項目預期的目標，但還有提高的空間。由圖1可知，現(xiàn)在BTA加工所得的切屑滿足BTA鉆內(nèi)排屑的要求，但其顏色是20C r本體的顏色，不是紫色或褐色，這是因為20C r材料太軟，280系列凸輪軸在滲碳后，心部的硬度在120HBW左右。如能從熱處理方面著手，提高凸輪軸基體材料，或滲碳后心部的硬度在200HBW左右，則其斷屑的效果更好，而且可以通過提高切削速度和進給速度來提高加工效率。