【汽車關鍵零部件製造】角度頭在精鏜氣缸體曲軸孔上的應用

西鈦珂今天

隨著國內發動機行業的飛速發展，產品更新換代加速，零部件的製造精度越來越高，與之相反的新品開發週期愈來愈短，快速試製成為一種趨勢。某廠針對柴油機主要自制件之一氣缸體曲軸孔精加工工藝準備週期長、工裝複雜、成本高的難點，突破常規採用專機進行線鏜排加工的工藝，採用角度頭在加工中心上完成加工，對提高工裝柔性，縮短製造週期，實現快速試製上取得了很大的進步。

精鏜曲軸孔的工作原理

1。角度頭鏜刀工作原理

角度頭種類很多，根據加工精度等級需選用精密型用於鏜削的專用角度頭（見下圖）。角度頭透過內部傘齒輪等一系列精密傳動機構來轉換輸出軸的旋轉軸線方向，達到金屬加工所需的角度。要求角度為90°，鏜刀頭透過連線平面和定位短銷與角度頭聯接。鏜刀頭為具有一定調整量的微調鏜刀，可精確調整到Φ0。02mm，整個刀具可具有很強的柔性，靈活適應產品的變化或不同的產品物件。動力由機床主軸透過傳動機構傳遞給角度頭再傳遞到鏜刀，鏜刀按程式設定引數進行切削。

圖：德國WESTEC定製角度頭

2。精鏜曲軸孔工藝

角度頭鏜刀需伸進曲軸腔進行加工，大功率柴油機氣缸體比較有利的條件是外形尺寸大，曲軸腔有比較大的容刀空間，使角度頭鏜曲軸孔成為了可能。氣缸體預加工狀態為零件已完成半精加工，曲軸孔完成粗鏜、半精鏜加工，加工質量符合工藝要求。角度頭鏜刀用來完成曲軸孔精鏜內容。採用工件頂面定位夾具，工件底面朝上，曲軸腔完全敞開。具體加工工藝安排為（上圖）：進刀工進（鏜第1檔曲軸孔）退刀進刀工進（鏜第2檔曲軸孔）…進刀工進（鏜第7檔曲軸孔）退刀，依次加工，共完成所有七檔曲軸孔加工。

工藝要求及裝置選型

1。工藝要求

曲軸孔加工精度要求比較高，主要難點是對主軸孔跳動的保證上，具體要求見表1，通常採用線鏜排結合專用裝置才能保證。

表1 主軸孔跳動要求（單位：mm）

2。裝置及刀輔具的選擇

裝置需具備四軸聯動功能，機床剛性足，定位準確，靜態精度和動態精度較高；此外，機床主軸端面還需專配聯結器供角度頭連線用。

該廠試製車間剛引進不久的德國MC80HV系列立臥複合加工中心具有精度高， X/Y/Z行程範圍大的優勢，且主軸端面配有角度頭連線銷可以滿足使用要求，裝置主要技術引數見表2。

表2 裝置主要技術引數

在國產、日韓及歐洲等眾多角度頭產品中，德國和義大利角度頭技術成熟，精度高，且應用範圍廣；在鏜刀的選擇上選用了微調鏜刀，其精度可控制在：連線端面跳動0。012mm，連線定位銷圓跳動0。005mm。

角度頭精鏜工藝試驗

1。工藝準備

加工零件：氣缸體元件（13L柴油機）；缸體材料：HT250；軸承蓋材料：QT450；加工刀具：90°角度頭及可調精鏜刀；加工內容：精鏜曲軸孔；精鏜餘量：0。25～0。5mm；鏜孔深度：50mm；加工形式：外冷溼式。

夾具形式：考慮到工件加工時，角度頭需從缸體底面進入，所以夾具設計時缸體底面的開放性要好，因試驗物件側面定位較困難，採用工件頂面及其兩銷孔定位。

2。換刀除錯及切削加工

（1）裝刀及自動換刀除錯機床能否實現自動換刀是進行試驗的前提，由於角度頭與機床主軸除莫氏錐孔連線外，機床主軸端面還有三個定位銷與角度頭連線，所以必須先執行自動換刀檢查，將角度頭放入刀庫刀夾，試驗發現角度頭定位銷孔位置和機床主軸端面定位銷需保證較高的定位精度，調整定位銷位置，在手動換刀成功的情況下再執行自動換刀，規避了盲目自動換刀撞壞裝置的風險。

（2）刀具靜態精度檢查角度頭精度結合機床精度及其他因素的影響分析（見表3），這樣可保證曲軸孔0。02mm的跳動要求。

表3 其他因素影響分析（單位：mm）