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缸蓋、缸體加工刀具失效的分析

發(fā)布日期:2021-10-18 09:29:56  點(diǎn)擊次數(shù):8898

通過對加工缸蓋、缸體用刀具失效進(jìn)行分析,優(yōu)選加工刀具并優(yōu)化刀具形狀,解決了缸蓋、缸體孔加工質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低的問題,實(shí)現(xiàn)了低成本、高效率加工。

1    序言


缸蓋、缸體生產(chǎn)線加工設(shè)備完成后,先在機(jī)床制造廠按照工藝流程排列,接入水、電,進(jìn)行試生產(chǎn),加工合格后,再移到公司進(jìn)行缸體、缸蓋整條生產(chǎn)線安裝,對設(shè)備作批量生產(chǎn)考核。整個試生產(chǎn)階段,出現(xiàn)最多的問題是刀具失效,刀具是生產(chǎn)線穩(wěn)定加工質(zhì)量的關(guān)鍵?,F(xiàn)將刀具出現(xiàn)的主要問題及解決措施進(jìn)行整理。


2    缸蓋生產(chǎn)線


1)氣門導(dǎo)管內(nèi)孔尺寸φ6H7和表面粗糙度值Ra=3.2μm,試生產(chǎn)時(shí)未達(dá)到要求。采用上?,斉临Q(mào)易有限公司(MAPAL)的導(dǎo)管孔專用鏜刀(見圖1)進(jìn)行加工,加工<30件時(shí),內(nèi)孔表面粗糙度值Ra=3.2μm,符合要求,隨著加工件數(shù)量的增加,內(nèi)孔表面出現(xiàn)不連續(xù)的環(huán)形痕跡,內(nèi)孔表面質(zhì)量不合格,鏜孔基本失效。

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經(jīng)分析,失效原因如下:缸蓋導(dǎo)管孔L/D>10(屬于深孔加工),孔內(nèi)切削液供應(yīng)不充分,冷卻效果達(dá)不到理想狀態(tài),造成鏜刀刀尖與內(nèi)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(xù)振動,導(dǎo)致缸蓋導(dǎo)管內(nèi)孔表面出現(xiàn)鏜刀的環(huán)形痕跡。氣門導(dǎo)管內(nèi)孔端面處于缸蓋內(nèi)部(見圖2),鏜桿在實(shí)際加工中處于比氣門導(dǎo)管全長更長的懸臂狀態(tài)。鏜桿直徑5mm,剛性不足,引起鏜刀不連續(xù)振動,造成缸蓋導(dǎo)管內(nèi)孔表面出現(xiàn)環(huán)形振動痕跡。鏜刀刀片尺寸小,人工安裝調(diào)整刀片無法達(dá)到理想設(shè)計(jì)位置,鏜刀處于非常規(guī)的切削狀態(tài),引起氣門導(dǎo)管內(nèi)孔表面加工質(zhì)量下降。


另外,MAPAL公司的加工氣門導(dǎo)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(bào)廢,增加刀具成本,且無法解決刀具使用壽命和加工質(zhì)量兩大難題。采用專用鏜頭,一次定位,加工氣門導(dǎo)管內(nèi)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(dǎo)套內(nèi),再加工氣門座圈60°、90°和120°錐面,最終形成寬1.2mm密封面。經(jīng)驗(yàn)證,鉸孔能滿足氣門導(dǎo)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(dǎo)管內(nèi)孔等直徑的整體硬質(zhì)合金四螺旋齒內(nèi)冷鉸刀(見圖3),消除刀具在加工時(shí)的振動,經(jīng)批量生產(chǎn)證明,氣門導(dǎo)管內(nèi)孔表面刀具振動產(chǎn)生的振動痕跡徹底消除,導(dǎo)管內(nèi)孔表面粗糙度值達(dá)到圖樣要求。采用整體硬質(zhì)合金四螺旋齒內(nèi)冷鉸刀切削,主要有以下優(yōu)點(diǎn):切削時(shí),4個螺旋齒逐步切入內(nèi)孔,每齒負(fù)荷只有整個刀具負(fù)荷的1/4,切削阻力小,保證了導(dǎo)管內(nèi)孔表面質(zhì)量。鉸刀具有內(nèi)冷結(jié)構(gòu),噴切削液與鉸孔切削過程同步進(jìn)行,刀具在整個加工過程中能獲得充分冷卻,無刀具發(fā)熱引起的磨損,鉸刀一次安裝可以加工300件以上合格的內(nèi)孔。用整體硬質(zhì)合金四螺旋齒內(nèi)冷鉸刀,還可以在車間磨刀房多次刃磨鉸刀的后角,重復(fù)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?jǐn)U缸蓋16個挺柱孔,加工中心出現(xiàn)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(jìn)給時(shí)軸向阻力太大,有時(shí)機(jī)床出現(xiàn)悶車。由于刀具進(jìn)給阻力大,刀具與缸蓋挺柱孔摩擦發(fā)熱,出現(xiàn)兩者熔結(jié)現(xiàn)象,造成主軸無法退出工件。我們將粗?jǐn)U刀改成階梯形狀(見圖4),變?yōu)橄纫淮未謹(jǐn)U,再二次半精擴(kuò),分散切削負(fù)荷,減少進(jìn)給軸向阻力,經(jīng)驗(yàn)證此方法不但提高了挺柱孔的加工質(zhì)量,而且再也沒發(fā)生機(jī)床悶車現(xiàn)象。

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3    缸體生產(chǎn)線


1)加工缸體側(cè)面固定發(fā)電機(jī)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(fù)合刀(見圖5)失效。復(fù)合刀的設(shè)計(jì)意圖是減少一次換刀時(shí)間,縮短本工序的生產(chǎn)節(jié)拍,將鉆孔、倒角、銑平面復(fù)合起來,但是加工時(shí),鉆頭先接觸缸體毛坯鈄面,其定位困難,易折斷,出現(xiàn)鉆頭在與銑刀連接處斷裂現(xiàn)象。經(jīng)分析,復(fù)合刀設(shè)計(jì)違反工藝編制應(yīng)先加工平面,后鉆孔、倒角的原則。

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2)加工缸體側(cè)面機(jī)油濾清器安裝平面用φ60mm焊接銑刀(見圖6),刀具加工失效。因?yàn)闄C(jī)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(cè)面機(jī)油濾清器安裝平面的表面粗糙度、平面度不合格。同時(shí),焊接銑刀一個刀齒打壞,整個銑刀報(bào)廢。改用φ110mm可轉(zhuǎn)位刀片機(jī)夾銑刀后,提高了切削速度,一次銑削成功,既保證了機(jī)油濾清器安裝平面表面粗糙度、平面度,也大大延長了機(jī)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(jié)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?yàn)榧庸?dǎo)向孔,不會產(chǎn)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(dú)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(jī)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(jié)構(gòu)及合理刀具的參數(shù),保證加工成本和加工質(zhì)量達(dá)到相對平衡,提高了缸蓋、缸體的生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。

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