能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)那S孔去毛刺刀具

薛飛

上汽大眾汽車有限公司 上海市 201805

EA888發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的曲軸孔共有5擋軸承座（見圖1），用于支撐曲軸在連桿活塞的作用下將往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。缸體的曲軸孔采用“粗鏜軸承座—銑油槽—鉆斜油孔—按裝軸承蓋—半精鏜—精鏜—珩磨”的工藝路線。由于油槽與曲軸孔相交邊緣沒有設(shè)計(jì)倒角，當(dāng)鏜曲軸孔的刀片鈍化后會(huì)在油槽邊緣產(chǎn)生飛邊。而珩磨的余量?jī)H有0.02mm。當(dāng)飛邊根部厚度超過0.02mm，就會(huì)存在不能去除飛邊的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)缸體第三擋軸承蓋的孔口，沒有設(shè)計(jì)倒角（見圖2），也存在刀具鈍化后產(chǎn)生飛邊的情況。

圖1 缸體曲軸孔

圖2 曲軸孔軸承蓋毛刺

缸體曲軸孔和曲軸主軸頸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的運(yùn)動(dòng)副，同時(shí)在油槽內(nèi)機(jī)油不斷沖刷。如果油槽邊緣飛邊或毛刺在發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程中掉落在密封面，可能會(huì)造成油封、水封、密封墊損傷以及引起漏油、漏水、漏氣。如果油槽邊緣飛邊或毛刺在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中隨著機(jī)油的沖刷掉落混入發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致吸油管堵塞、機(jī)油泵咬死和發(fā)動(dòng)機(jī)過熱損壞。如果直接掉落在高速旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)副表面，會(huì)導(dǎo)致軸瓦劃傷、拉毛，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)斐砂l(fā)動(dòng)機(jī)咬死的質(zhì)量事故。

技術(shù)難點(diǎn)

在現(xiàn)有技術(shù)中各方所使用的已有解決方案存在以下缺點(diǎn)：

1）用清洗機(jī)的高壓噴頭對(duì)毛刺部位清洗，由于曲軸孔內(nèi)油槽距離較遠(yuǎn)，位置不便于噴射，清洗機(jī)沖洗時(shí)間較短。該方案去除毛刺的效果并不理想。

2）用電解、化學(xué)去毛刺的方法。該方案化學(xué)液有一定腐蝕性，并且會(huì)產(chǎn)生大量的廢液。對(duì)原來(lái)沒有配套污水處理手段的企業(yè)會(huì)增加額外的成本，不符合當(dāng)前國(guó)家提倡綠色制造的發(fā)展方向。

3）用螺紋聯(lián)接式毛刷（見圖3）通過機(jī)械摩擦去除毛刺。螺紋聯(lián)接式毛刷的鋼絲磨損后就必須更換毛刷頭。毛刷的耐用度很低，需要每個(gè)班次停機(jī)更換，影響正常生產(chǎn)。且螺紋聯(lián)接式毛刷的成本較高。

圖3 螺紋連接式毛刷

刀具詳細(xì)技術(shù)內(nèi)容

設(shè)計(jì)一款能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)那S孔去毛刺刀具（見圖4），達(dá)到低成本、優(yōu)質(zhì)高效地去除曲軸孔內(nèi)毛刺的目的。

圖4 一種能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)那S孔去毛刺刀具

1.刀具原理

1）利用主軸內(nèi)部冷卻液壓力的通斷實(shí)現(xiàn)毛刷的伸出量控制用于補(bǔ)償毛刷磨損。

2）利用彈性片和具有鋸齒狀特征的導(dǎo)桿實(shí)現(xiàn)沿導(dǎo)桿軸向的單向不可逆移動(dòng)。

3）利用鋼球和錐面沿刀具軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)桿的自鎖。

4）沿錐體圓周分布且有燕尾槽的毛刷塊，利用錐體的軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)毛刷的膨脹和收縮。

2.刀具結(jié)構(gòu)

刀具結(jié)構(gòu)如圖5所示，毛刷通過尾部的燕尾槽結(jié)構(gòu)均勻分布地卡在錐體圓周上，并且能隨著錐體沿軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)徑向的膨脹和收縮。毛刷通過毛刷套上的槽定位，能沿著槽做徑向的移動(dòng)。錐體通過螺母鎖緊在導(dǎo)桿上，并通過導(dǎo)桿的臺(tái)階實(shí)現(xiàn)軸向定位。導(dǎo)桿通過導(dǎo)桿套內(nèi)部的孔實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向。毛刷套通過螺紋與導(dǎo)桿套相互連接，并通過端面實(shí)現(xiàn)軸向定位。端蓋通過螺紋與毛刷套連接。彈性片插在導(dǎo)桿套的卡槽中，并用螺釘鎖緊。彈性片的一端支撐在導(dǎo)桿鋸齒結(jié)構(gòu)中。防轉(zhuǎn)銷卡在導(dǎo)桿的導(dǎo)向槽中。彈簧壓住橡膠圈、壓環(huán)和鋼球，鋼球周圍有鋼球保持架限定位置，壓環(huán)通過3根圓棒與活塞板連接，刀柄與壓環(huán)套通過螺紋聯(lián)接，內(nèi)冷導(dǎo)管通過螺紋聯(lián)接在刀柄中。

圖5 一種能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)那S孔去毛刺刀具裝配圖

3.刀具毛刷補(bǔ)償過程

當(dāng)NC程序控制主軸內(nèi)冷打開并持續(xù)1s，冷卻液的壓力作用于活塞板和壓環(huán)，克服彈簧的壓力向前移動(dòng)。當(dāng)活塞板與壓環(huán)套上的臺(tái)階相接觸時(shí)達(dá)到限位。多余的冷卻液通過壓環(huán)套上的泄壓孔流出。壓環(huán)松開對(duì)鋼球的壓力，使得鋼球失去對(duì)導(dǎo)桿的鎖緊作用。壓環(huán)在沿軸向向前移動(dòng)的過程中通過橡膠圈受擠壓會(huì)對(duì)導(dǎo)桿產(chǎn)生摩擦作用，帶動(dòng)導(dǎo)桿一起沿軸向向前移動(dòng)。彈性片與導(dǎo)桿上的鋸齒形相互作用保證導(dǎo)桿只能向前運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)桿帶動(dòng)錐套沿軸向向前移動(dòng)。毛刷隨著錐套的軸向運(yùn)動(dòng)沿徑向膨脹。待冷卻液關(guān)閉，活塞板的壓力消失，在彈簧力的作用下壓環(huán)復(fù)位，鋼球鎖緊導(dǎo)桿。

4.刀具的工作過程

如圖6所示，刀具被抓取在加工中心主軸上，通過毛刷隨主軸的旋轉(zhuǎn)作為主運(yùn)動(dòng)，毛刷沿曲軸孔軸向運(yùn)動(dòng)作為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，去除曲軸孔和油槽中的毛刺。

圖6 毛刷的工作狀態(tài)

結(jié)語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)的刀具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要采用額外電氣控制裝置。

2）可靠性好，故障率低，易于維護(hù)。

3）成本低，壽命長(zhǎng)，停機(jī)更換時(shí)間少，能極大地提高設(shè)備的開動(dòng)率。

4）去除毛刺效果良好。

5) 本刀具目前正在申請(qǐng)國(guó)家專利（專利受理號(hào)：202110229037.1）。