BHT-3X機床加工活塞銷孔的參數(shù)設(shè)計及應(yīng)用

孔琳 封曉晶 劉耀東 張鴻巖

摘要：本文針對BHT-3X機床，介紹了其批量加工鋁活塞銷孔參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法，并對其進行了驗證應(yīng)用，具有一定的參考價值。

Abstract： The paper describes the optimized design method of machining Aluminum piston pin hole parameter in correspond to the BHT-3X machine， and which was validated and applied. It has certain reference value.

關(guān)鍵詞：活塞;銷孔機床;參數(shù)設(shè)計

Key words： piston;pin hole machine;parameter design

0? 引言

BHT-3X為我公司自主設(shè)計的最新一代精鏜銷孔機床，主要用于發(fā)動機鋁活塞精鏜銷孔專用機床，該機床主軸回轉(zhuǎn)精度為0.002mm，最高轉(zhuǎn)速3500r/mm，能夠滿足鋁活塞銷孔直徑公差0.004mm，圓柱度0.0015mm，粗糙度Ra 0.4mm以下產(chǎn)品的加工要求。為了滿足批量加工要求，因此有必要對其最優(yōu)加工參數(shù)進行設(shè)計，并進行推廣應(yīng)用，本文將針對此問題展開研究。

1? 活塞銷孔加工精度的主要影響因素

常規(guī)鋁活塞銷孔的加工一般要經(jīng)過粗鏜銷孔、精鏜銷孔兩個工序加工成型。某些公司針對不同的加工要求還有半精鏜銷孔、滾壓銷孔、亞微米光整銷孔等加工。本文只針對BHT-3X機床（如圖1所示）針對常規(guī)鋁活塞的精鏜銷孔加工展開研究。常規(guī)鋁活塞粗鏜銷孔給精鏜銷孔留有0.5mm的加工余量，在批量加工時影響銷孔加工精度主要表現(xiàn)在機床進給量、轉(zhuǎn)速、切削深度等幾個方面，另外PCD刀具的刀尖R弧對加工精度也有一定影響。

2? 活塞銷孔加工參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計

2.1 進給量對加工精度的影響

根據(jù)活塞精鏜銷孔作業(yè)指導(dǎo)書的要求，每轉(zhuǎn)進給量一般控制在0.05～0.10mm/r之間，進給量的大小直接影響著活塞銷孔的最終加工精度，我們對不同的進給量加工后的活塞精度進行了試驗，試驗數(shù)據(jù)見表1。

我們對其結(jié)果進行了回歸分析，具體計算公式如下：

將表1相關(guān)數(shù)值帶入公式，經(jīng)過計算，粗糙度與每轉(zhuǎn)進給量的相關(guān)系數(shù)r為0.993，為強正相關(guān)。用minitab軟件進行回歸分析結(jié)果如圖2所示。

2.2 機床轉(zhuǎn)速對粗糙度的影響

鋁活塞銷孔加工粗鏜銷孔轉(zhuǎn)速通?？刂圃?500r/mm，精鏜銷孔通?？刂圃?800～3000r/mm，不同的轉(zhuǎn)速對活塞銷孔的加工精度有直接的影響，為了確定BHT-3X機床的最優(yōu)轉(zhuǎn)速，我們對BHT-3X不同的機床轉(zhuǎn)速加工后的活塞精度進行了試驗，試驗數(shù)據(jù)見表2所示，相關(guān)系數(shù)r計算公式見本文上述公式（1）～（4），經(jīng)計算r為-0.996，為強負(fù)相關(guān)。

我們對其結(jié)果進行了回歸分析，如圖3所示。

2.3 刀尖R的大小對粗糙度的影響

通常工藝上不對刀尖R的大小進行規(guī)定，根據(jù)以往加工經(jīng)驗一般選擇刀尖R0.8。我們對刀尖R0.8＼R1.0＼R1.2三個參數(shù)對粗糙度的影響進行試驗對比。檢測結(jié)果如表3所示。通過分析刀尖R與活塞銷孔粗糙度的線性相關(guān)系數(shù)r為-0.977，為強負(fù)相關(guān)。通過回歸分析其關(guān)系如圖4所示。

2.4 切削深度對粗糙度的影響

精鏜銷孔分兩刀加工，通常粗刀給精刀留0.05mm的切削深度。因為我公司切削深度控制的加工余量基本在最小的安全加工范圍之內(nèi)，根據(jù)以往經(jīng)驗是一個比較理想的控制參數(shù)，因此本文不對此展開研究，切削深度按0.05mm控制。

3? DOE試驗分析

為了確定轉(zhuǎn)速、進給量、刀尖R弧等不同因子的不同水平對活塞加工精度的影響，以確定合理的加工參數(shù)。我們進行了DOE試驗，試驗數(shù)據(jù)如表4所示。

DOE試驗粗糙度主效應(yīng)圖如圖5所示。

根據(jù)DOE試驗分析結(jié)果，從三因子極差可知，轉(zhuǎn)速對加工精度的影響最小，其次是進給量和刀尖R。從圖上可以明顯的看出每一因子的最好水平時轉(zhuǎn)速為3000r/mm，進給量0.05mm，刀尖R弧R1.2。

4? 工序能力驗證

對BHT-3X機床按轉(zhuǎn)速3000r/mm，進給量0.05mm，刀尖R弧R1.2，切削深度0.05mm。現(xiàn)場采集125個數(shù)據(jù)進行了工序能力驗證，采用均值極差圖進行了分析，經(jīng)驗證其精鏜銷孔工序能力較高，PPK達到1.67以上，圓柱度達到了0.0015mm，粗糙度Ra 0.4mm以下，過程比較穩(wěn)定，能夠滿足批量加工要求。

5? 小結(jié)

①機床轉(zhuǎn)速、進給量、刀尖R弧等參數(shù)的大小對活塞銷孔質(zhì)量及精度有很大影響。

②利用回歸分析進行活塞參數(shù)設(shè)計，并用DOE進行試驗分析，對于BHT-3X機床活塞銷孔加工參數(shù)的優(yōu)化及控制具有很好的指導(dǎo)意義。

參考文獻：

[1]劉耀東.特殊要求的活塞銷孔相關(guān)加工方法研究[D].濟南：齊魯工業(yè)大學(xué)，2013，11.

[2]郭書剛，孔琳，李巖.內(nèi)燃機活塞銷孔鏜削與滾壓工藝分析[J].內(nèi)燃機與動力裝置，2011（4）：51-53.