曲轴孔作为发动机缸体的重要孔系和设计及定位 基准,其加工质量直接影响发动机的装配精度及整体运转性能。 曲轴孔的形状精度、位置精度要求高,生产中经常需要对曲轴孔加工工艺进行研究和改进, 以提升加工质量和加工效率,满足当前各动力总成机加工企业对产品质量、加工效率、智能化及柔性化生产越来 越高的要求[1]。
1 曲轴孔加工工艺的选择
曲轴瓦盖合盖前或上下缸体合盖前,对曲轴半圆孔进行粗加工,主要作用是去除多余毛坯硬皮和加工余量。曲轴瓦盖合盖后或上下缸体合盖后, 对曲轴孔进行整体式半精加工和精加工, 以确保曲轴孔的形状精度和位置精度等达到要求[2]。 为保证曲轴孔的形位精度, 上汽通用汽车动力总成机加工生产线传统上在专用机床上使用组合式镗刀 进行半精镗和精镗加工,每组刀片对应相应的加工位置和加工余量。 在曲轴孔镗刀远端导向杆处进行导向和支撑,以保证曲轴孔加工的形位精度。曲轴孔镗刀通 过偏心进刀和退刀,避免曲轴孔镗刀刀片磕碰曲轴孔。 由于镗刀不具备胀刀功能, 因此这一加工方案一般无法通过加工中心来实现[3-7], 无法加工缸体上其它特征,加工柔性化较差。加工中心采用掉头镗孔的方式进行曲轴孔加工, 曲轴孔镗刀悬伸较长, 且曲轴孔孔长一般大于 300 mm,因此采用两头镗进的加工方案。 由于镗杆呈悬臂状态,悬伸较长,刚性和强度较差,易引起振动,因此难以保证被镗曲轴孔的尺寸精度和形位精度。 基于以上情况, 上汽通用汽车只在曲轴孔粗镗加工时利用加工中心进行曲轴孔掉头镗加工。可见, 在专用机床上用镗刀加工曲轴孔或在加工中心上掉头镗曲轴孔,由于存在各种局限性,已经无法满足当前先进制造企业对生产线高效率、柔性化、智能化的需求。于是,采用带推拉杆的加工中心展开式镗刀加工曲轴孔,逐步被越来越多的先进制造企业所关注、研究和应用。
2 带推拉杆的展开式曲轴孔镗刀应用
带推拉杆的展开式曲轴孔镗刀,具有收刀、胀刀加工、自动换刀及直径自动补偿等功能[8-9]。 以上汽通用汽车某发动机缸体曲轴孔的加工为 例,对采用带推拉杆的加工中心展开式曲轴孔镗刀应用进行分析,通过刀具推拉杆的轴向移动,实现半精镗 刀片和精镗刀片的径向收刀、胀刀,以及直径方向刀具 补偿等功能。 刀具半精加工档,刀夹号为 1.1~1.4,直径为 48.655 mm。 精加工档, 刀夹号为 2.1~2.4, 直径为48.815 mm。半精镗和精镗直径可以通过机床控制程序进行精确补偿,保证加工的稳定性和高效率。 宇匠数控 备注:为保证文章的完整度,本文核心内容由PDF格式显示,如未有显示请刷新或转换浏览器尝试,手机浏览可能无法正常使用!
结论
对采用展开式镗刀加工曲轴孔的加工中心设备能力进行验收,曲轴孔尺寸精度、圆柱度的能力指数均完全满足上汽通用汽车设备能力验收的要求。 由于展开式曲轴孔镗刀具有直径补偿功能, 减小了因刀片磨损而引起的曲轴孔直径变化, 过程能力指数相比传统曲轴孔加工方式更高,加工稳定性更好。通过与传统曲轴孔加工方案的比较, 并对展开式曲轴孔镗刀在加工中心进行应用研究, 实现了发动机 缸体机加工线真正意义上的柔性化加工,减少了基准转化带来的公差损失,从而提升了加工质量。 刀具自动补偿功能提高了加工效率和加工稳定性。 这一缸体曲轴孔加工方案是当前先进的制造加工工艺,对发动机缸体机加工具有一定的指导意义。
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