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缸蓋、缸體加工刀具失效的分析

發布日期:2021-10-18 09:29:56  點擊次數:8898

通過對加工缸蓋、缸體用刀具失效進行分析,優選加工刀具并優化刀具形狀,解決了缸蓋、缸體孔加工質量差、生產效率低的問題,實現了低成本、高效率加工。

1    序言


缸蓋、缸體生產線加工設備完成后,先在機床制造廠按照工藝流程排列,接入水、電,進行試生產,加工合格后,再移到公司進行缸體、缸蓋整條生產線安裝,對設備作批量生產考核。整個試生產階段,出現最多的問題是刀具失效,刀具是生產線穩定加工質量的關鍵?,F將刀具出現的主要問題及解決措施進行整理。


2    缸蓋生產線


1)氣門導管內孔尺寸φ6H7和表面粗糙度值Ra=3.2μm,試生產時未達到要求。采用上?,斉临Q易有限公司(MAPAL)的導管孔專用鏜刀(見圖1)進行加工,加工<30件時,內孔表面粗糙度值Ra=3.2μm,符合要求,隨著加工件數量的增加,內孔表面出現不連續的環形痕跡,內孔表面質量不合格,鏜孔基本失效。

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經分析,失效原因如下:缸蓋導管孔L/D>10(屬于深孔加工),孔內切削液供應不充分,冷卻效果達不到理想狀態,造成鏜刀刀尖與內孔表面切削接觸處溫度升高,加快鏜刀切削刃磨損,致使鏜刀切削阻力增加,引起鏜桿不連續振動,導致缸蓋導管內孔表面出現鏜刀的環形痕跡。氣門導管內孔端面處于缸蓋內部(見圖2),鏜桿在實際加工中處于比氣門導管全長更長的懸臂狀態。鏜桿直徑5mm,剛性不足,引起鏜刀不連續振動,造成缸蓋導管內孔表面出現環形振動痕跡。鏜刀刀片尺寸小,人工安裝調整刀片無法達到理想設計位置,鏜刀處于非常規的切削狀態,引起氣門導管內孔表面加工質量下降。


另外,MAPAL公司的加工氣門導管孔專用鏜刀,其刀片尺寸小,無法在車間磨刀房刃磨,用鈍的鏜刀片只能使用一次就報廢,增加刀具成本,且無法解決刀具使用壽命和加工質量兩大難題。采用專用鏜頭,一次定位,加工氣門導管內孔和氣門座圈密封面,先鉸孔,鉸刀在液壓缸作用下快速退出至鉸刀導套內,再加工氣門座圈60°、90°和120°錐面,最終形成寬1.2mm密封面。經驗證,鉸孔能滿足氣門導管孔中心對氣門座圈密封面φ0.06mm徑向圓跳動的要求,采用鉸孔代替鏜孔是可行的。


由于專用鏜刀剛性不足,所以提高刀具的整體剛性是解決問題的根本,采用與氣門導管內孔等直徑的整體硬質合金四螺旋齒內冷鉸刀(見圖3),消除刀具在加工時的振動,經批量生產證明,氣門導管內孔表面刀具振動產生的振動痕跡徹底消除,導管內孔表面粗糙度值達到圖樣要求。采用整體硬質合金四螺旋齒內冷鉸刀切削,主要有以下優點:切削時,4個螺旋齒逐步切入內孔,每齒負荷只有整個刀具負荷的1/4,切削阻力小,保證了導管內孔表面質量。鉸刀具有內冷結構,噴切削液與鉸孔切削過程同步進行,刀具在整個加工過程中能獲得充分冷卻,無刀具發熱引起的磨損,鉸刀一次安裝可以加工300件以上合格的內孔。用整體硬質合金四螺旋齒內冷鉸刀,還可以在車間磨刀房多次刃磨鉸刀的后角,重復使用,延長了刀具壽命,大大降低了刀具的成本。

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2)粗擴缸蓋16個挺柱孔,加工中心出現悶車。缸蓋16個挺柱毛坯為φ15mm,粗鏜到φ31.5mm,單邊余量>7.5mm,刀具進給時軸向阻力太大,有時機床出現悶車。由于刀具進給阻力大,刀具與缸蓋挺柱孔摩擦發熱,出現兩者熔結現象,造成主軸無法退出工件。我們將粗擴刀改成階梯形狀(見圖4),變為先一次粗擴,再二次半精擴,分散切削負荷,減少進給軸向阻力,經驗證此方法不但提高了挺柱孔的加工質量,而且再也沒發生機床悶車現象。

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3    缸體生產線


1)加工缸體側面固定發電機支架有8個螺紋孔,鉆M8螺紋底孔φ6.7mm→孔口倒角→銑φ20mm園撘子,復合刀(見圖5)失效。復合刀的設計意圖是減少一次換刀時間,縮短本工序的生產節拍,將鉆孔、倒角、銑平面復合起來,但是加工時,鉆頭先接觸缸體毛坯鈄面,其定位困難,易折斷,出現鉆頭在與銑刀連接處斷裂現象。經分析,復合刀設計違反工藝編制應先加工平面,后鉆孔、倒角的原則。

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2)加工缸體側面機油濾清器安裝平面用φ60mm焊接銑刀(見圖6),刀具加工失效。因為機油濾清器安裝平面為φ70mm,銑刀的直徑投影面<φ70mm,銑刀直徑小,切削速度低,而且分多次加工,所以,缸體側面機油濾清器安裝平面的表面粗糙度、平面度不合格。同時,焊接銑刀一個刀齒打壞,整個銑刀報廢。改用φ110mm可轉位刀片機夾銑刀后,提高了切削速度,一次銑削成功,既保證了機油濾清器安裝平面表面粗糙度、平面度,也大大延長了機夾銑刀的壽命,提高了加工效率,降低了刀具成本。

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4    結束語


鏜孔一般使用在孔徑大,有位置度要求的孔徑加工中,如鏜缸體的缸孔,采用鏜孔能糾正缸孔前道工序造成的位置度誤差,既滿足各缸孔中心的位置度要求,又能保證缸孔本身的精度。鉸孔適用于<φ10mm的孔的精加工,鉸刀剛性好,前道工序為加工導向孔,不會產生振動,雖然糾正不了鉸孔前道工序位置度誤差,但是對于獨立要素的孔本身的精度,鉸孔加工能夠得到保證。


鏜孔與鉸孔都是機加工常用的方法,它們各有利弊。通過對缸蓋、缸體加工用刀具分析,選擇合理的刀具結構及合理刀具的參數,保證加工成本和加工質量達到相對平衡,提高了缸蓋、缸體的生產效率和加工質量。

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