缸蓋、缸體加工刀具失效的分析

通過對加（jiā）工缸蓋、缸體用刀具失（shī）效進行分析，優選加工（gōng）刀具並優化刀具形狀，解決了缸蓋、缸體孔加工質量差、生產效率低的問（wèn）題，實（shí）現了低成（chéng）本、高效率加工。

1    序言

缸蓋、缸體生產線（xiàn）加工（gōng）設備完成（chéng）後，先（xiān）在機床製造廠按（àn）照工藝流程排列，接入水、電，進行試生（shēng）產，加工（gōng）合格後，再移到公司進行缸體、缸蓋整條生產線安（ān）裝，對設備作（zuò）批量生產考核。整個試生產階段（duàn），出現最多的（de）問題是刀具失效，刀具是生產線穩定加工質量的關鍵。現將（jiāng）刀具出現的主要問題及解決措施進行整理。

2    缸蓋生產（chǎn）線

1）氣門導管內孔尺寸φ6H7和表麵粗糙度值Ra＝3.2μm，試生產時未達到要求。采用上海瑪帕貿易有限公司（MAPAL）的導管孔（kǒng）專用鏜刀（見圖1）進行加工，加工＜30件時（shí），內孔表麵粗糙度值Ra＝3.2μm，符合要求，隨著加工件數量的增（zēng）加，內孔表麵出現不連續的環形痕跡，內孔表麵質（zhì）量不合格，鏜孔基本失效。

經分析（xī），失效原因如下：缸蓋導管孔L/D＞10（屬於深（shēn）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麵切削接觸處溫（wēn）度升高，加快鏜刀切削刃磨損，致使鏜刀切削阻力增加，引（yǐn）起鏜杆（gǎn）不（bú）連續（xù）振動，導致缸蓋導管內孔表麵（miàn）出現鏜刀（dāo）的環形痕跡。氣門（mén）導管（guǎn）內（nèi）孔端麵（miàn）處於缸蓋內部（見圖2），鏜杆在實際加工中（zhōng）處於比氣門導管（guǎn）全長更長的懸臂狀態。鏜杆直徑5mm，剛性不足，引起鏜刀不連續振動（dòng），造成缸蓋（gài）導管內孔表麵出現環形振動痕跡。鏜刀刀片尺（chǐ）寸小，人工（gōng）安裝調整（zhěng）刀片無法達到理（lǐ）想設計位置，鏜刀（dāo）處於非常規的（de）切削狀態，引起氣門（mén）導管內孔表麵加工質量下降。

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（dùn）的鏜刀（dāo）片（piàn）隻能使用（yòng）一（yī）次就報廢，增加刀具成本，且無法解決（jué）刀具使用壽命和加工質量（liàng）兩大難題。采用專用（yòng）鏜頭，一次定（dìng）位，加工氣門導管內孔和氣門座圈（quān）密封麵，先（xiān）鉸孔，鉸刀在液壓缸（gāng）作用（yòng）下快速退出至鉸刀導套內，再加工氣門座圈60°、90°和120°錐麵，最（zuì）終形成寬1.2mm密封麵。經驗證，鉸孔能滿足氣門導管孔中心對氣門座圈密封麵φ0.06mm徑向圓跳動的要求，采（cǎi）用鉸孔（kǒng）代（dài）替鏜孔是可行的。

由於專用鏜刀（dāo）剛性不足，所以提高刀具的整體剛性是解決問題的（de）根本，采用與氣門導管內孔（kǒng）等直徑的整體（tǐ）硬質合金（jīn）四（sì）螺（luó）旋齒內冷鉸刀（見圖3），消除刀具在加（jiā）工時的振動，經批量生產證明，氣門導管內孔表（biǎo）麵刀具振（zhèn）動（dòng）產生的振動痕跡徹底消除，導管內（nèi）孔表麵粗糙（cāo）度值（zhí）達（dá）到圖樣要求。采用整體硬質合（hé）金四螺旋齒內冷鉸刀切削，主要有以下優（yōu）點：切削時，4個螺旋齒逐步切入內孔，每齒負荷隻有整個刀具負荷的1/4，切削阻力（lì）小，保證了導管（guǎn）內孔表麵質（zhì）量。鉸刀具有內冷結構（gòu），噴切削液與鉸孔切（qiē）削過程同步進行，刀具在整（zhěng）個加工過（guò）程中能獲得充分冷卻，無刀具發熱引起的磨損，鉸刀一次（cì）安裝可以加工300件以上合格的（de）內孔。用整體硬質合（hé）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後角，重複使用，延長了刀具壽命，大大降低了刀具的成本。

2）粗擴缸蓋16個挺柱孔，加工中心出現悶（mèn）車。缸蓋16個挺柱毛坯為φ15mm，粗鏜到φ31.5mm，單邊餘量（liàng）＞7.5mm，刀具進給（gěi）時（shí）軸（zhóu）向（xiàng）阻（zǔ）力（lì）太大，有（yǒu）時機床出現（xiàn）悶車。由於刀具進給阻（zǔ）力大，刀具與缸蓋挺柱孔摩擦發熱，出現兩（liǎng）者熔（róng）結現象，造成主軸（zhóu）無法（fǎ）退出工件。我們將粗擴（kuò）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（sàn）切削負荷，減少進給軸向阻力，經驗證此方法不但提高了（le）挺柱孔的加（jiā）工質量，而且再也沒發生機（jī）床悶車現象。

3    缸體生（shēng）產線

1）加工缸體側麵固定發電機支架有8個螺紋孔，鑽M8螺紋底孔（kǒng）φ6.7mm→孔口倒角→銑φ20mm園撘子，複（fù）合刀（見圖5）失效。複合刀的設計意圖是減少一次換（huàn）刀時間（jiān），縮短本工序的生產節拍（pāi），將（jiāng）鑽孔、倒角、銑平麵複合起來，但是加工時，鑽（zuàn）頭先接觸缸體毛坯鈄（tǒu）麵（miàn），其定（dìng）位困難，易（yì）折斷，出現鑽頭在與銑刀連接處（chù）斷裂現象。經分析，複合刀設計違反（fǎn）工藝編製應先加工平麵，後鑽孔、倒角的原（yuán）則。

2）加工缸體側麵機（jī）油（yóu）濾清器安裝平麵用φ60mm焊接銑刀（見圖6），刀具（jù）加工失效（xiào）。因為機油（yóu）濾清器安裝平麵為（wéi）φ70mm，銑刀（dāo）的直（zhí）徑投影麵＜φ70mm，銑刀直徑小，切削速度低，而且分多次加工，所以，缸體側麵機油濾清（qīng）器安裝（zhuāng）平麵的（de）表麵粗（cū）糙度（dù）、平麵（miàn）度不合格。同時，焊接銑刀一個（gè）刀齒打壞，整個銑刀報廢。改用（yòng）φ110mm可轉（zhuǎn）位刀片機夾銑刀後，提高了切削速度，一（yī）次銑（xǐ）削成功，既保證了機油濾清器安裝平麵表麵粗糙度、平麵度，也大大延長了機（jī）夾（jiá）銑刀的壽命，提高了加工效率，降低了刀具成本。

4    結（jié）束語

鏜孔一般使用在孔徑大，有位（wèi）置度（dù）要求的孔（kǒng）徑加工（gōng）中，如鏜缸體的缸孔，采用鏜（táng）孔能糾正（zhèng）缸孔前道工序造成的位置度誤差，既滿足各（gè）缸孔中心的位置（zhì）度要求，又能（néng）保證（zhèng）缸孔本身的精度。鉸孔適用於＜φ10mm的孔的精加工，鉸刀剛性好（hǎo），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，但是對於獨立要素的孔本身的精度，鉸孔加工能夠得（dé）到保證。

鏜孔與鉸孔都是（shì）機（jī）加工常用的（de）方法，它們各有利弊。通過對缸蓋、缸體加（jiā）工用（yòng）刀具分析，選擇合理的（de）刀具結構及合理（lǐ）刀（dāo）具的（de）參數，保證加工成（chéng）本和加工質量達到相對（duì）平衡，提高了缸（gāng）蓋（gài）、缸體的生產效率和加工質量。