數（shù）控機床

        摘要：隨著粉末冶金材料（liào）在缸（gāng）蓋氣門座圈上越來越多的應（yīng）用（yòng）。其高硬（yìng）度及殘餘多孔結構對座圈的加工提出（chū）了更高的要求，而座（zuò）圈導（dǎo）管專用複合刀具（jù）的（de）發展應用，可（kě）以較好保證座圈相對導管的跳動要求，而座圈圓度成為（wéi）較難保證的項目。為此（cǐ）。研究了各類工藝方案對氣門座圈加工圓度的影（yǐng）響。
 
        關（guān）鍵詞：發動機缸蓋；氣門座圈；加工圓（yuán）度
   
        發動機工作中，氣門不斷往複，氣門座圈在高溫（wēn）下承受著很高的熱衝擊和機械負（fù）荷，工作條件十分（fèn）惡劣，這就要求氣門座圈凡爾線錐麵具有（yǒu）良好的高溫耐磨性和密封性。粉末冶金材料的（de）殘餘多孔結構使其具有良好的自（zì）潤（rùn）滑性和隔音性能，能滿足氣門座圈耐磨損、耐腐蝕、抗（kàng）衝擊的要求，因此（cǐ），在氣門座圈上得（dé）到了廣泛的應用，而其殘餘多孔結構對氣門座圈的加工提出了（le）更高的要求。隨著各（gè）類專用複合刀具的（de）發展應用，可以很好保證座圈相對導管的跳動要（yào）求，而公差更嚴的氣門座圈（quān）圓度成為較難保證的項目。本文主要研（yán）究各類工藝方案對氣門座（zuò）圈加工圓度（dù）的影（yǐng）響。
 
       1、加工背景
  
      采用（yòng）各類專用複合（hé）刀（dāo）具進行（háng）組合加工缸蓋氣門座圈及導管，進氣座圈錐麵1400，排氣座圈錐（zhuī）麵120。，進、排氣座圈（quān）凡爾線錐麵圓度要求0．008 mm。進、排氣座圈材質均為粉末冶金，具體成分特性（xìng）如表l所示。
 
      2、工藝方案
 
      2．1 锪座圈方案
 
      新品試製時，為節約（yuē）成本，通常在（zài）加工中（zhōng）心上采用锪座圈（quān）加工方案，利用（yòng）法蘭刀柄調節刀具跳動。首先，用導引刀具粗锪座圈（quān）凡爾線錐麵(同時锪其它的一個或兩個錐（zhuī）麵)，留0．15 mm左右精加（jiā）工餘量（liàng），再用精加工刀具精锪座圈凡爾線錐麵，到位後（hòu）停留幾轉修光。這（zhè）種刀具結構簡單，剛性好，調節方便，精（jīng）加工（gōng）凡爾線錐麵時隻（zhī）有（yǒu）一枚刀片在（zài）加工，排除其它刀片加工振動的影響，可以得到較高質量的座圈凡爾（ěr）線錐麵。
 
                                                                     表1氣門座圈成分特（tè）性
     
  
      2．1．1槍鉸刀具I
   
      槍鉸刀具I座圈粗加工采用常規的四方形可轉位刀（dāo）片，精加工時采用特殊結構的CBN長條形刀片（piàn），並在刀（dāo）體（tǐ）上（shàng）鑲有3塊支撐導條，當刀片切人工件時（shí），支撐導條也緊隨著在對應的位置起支撐作用，並吸收切削所引起的振動，如圖l所示。特殊結構的長條形刀（dāo）片帶有供刀片夾緊用的（de）V型槽，如圖2所示，壓板前端與V型槽（cáo）構成穩固的楔形夾緊，提高調刀的精確性及切削時的（de）穩固性（xìng）。長條形刀片可通過兩端的調整螺（luó）釘調節刀尖回轉直徑（jìng）和刀片傾角?
  

    
  
          圖l 槍鉸（jiǎo）刀（dāo）具I(粗加工和糟加工)
 
      2．1．2柔性槍鉸刀（dāo）具II
 
      柔性槍鉸刀具II采用刀夾（jiá）結構，如圖3所示，對於尺寸相（xiàng）近產品可通過更換相應刀夾實現座圈的柔性加工，降低生產成本。柔性槍鉸刀具II粗、精加工（gōng）均采用三角形可轉位CBN刀片，刀片剛性好，穩固安裝於刀夾對（duì）應V型凹槽內，通過調整刀夾的高度及傾角（jiǎo）(帶動刀片一體)調節（jiē）加工相（xiàng）關（guān）位（wèi）置及錐麵尺寸（cùn）。

      
             圖2特殊結構的長條形刀片
 

       
                                       圖3柔（róu）性槍鉸刀具II【精加工)
 
 
      2．2車座（zuò）圈方案
 
      锪座圈加工方案切削力較大，對刀具剛性要求較高，而且刀刃磨損快，會在座圈錐（zhuī）麵上複映锪刀切削刃的各種（zhǒng）缺陷，而車削加工可以避免該問題的發（fā）生（shēng），故批產時通常在專機上（shàng）采用車座圈加（jiā）工方案。
 
      2．2．1 展開（kāi）式刀具I
 
      展開式刀具I(如圖4、5所示)加工時（shí），首先，主軸進給，通過固定安裝（zhuāng）的特製CBN锪（huō）刀片(如圖6中b、c所示)粗锪座圈凡爾線（xiàn）錐麵(同時锪其他的錐麵)，留0．05 mm精加工餘量（liàng），接著（zhe），主軸後退0．2 mm，使粗（cū）锪刀片脫離工件加工表麵，精車刀處於待加工位置（zhì），然後，通過心軸推動（dòng）滑塊帶（dài）動特製（zhì）CBN精車刀片(如圖（tú）6中a所示)由外向內精車座圈凡爾線錐麵。
  
      
      圖4展開式刀（dāo）具I(精車刀)
  
     
      圖5展開（kāi）式刀具I(粗锪刀)
 

      圖6刀片加工示意圖（tú）(加工終點位置)
  
     
      圖7柔性展開式刀具Ⅱ
 
 
      2．2．2柔性展開（kāi）式刀具II
     
      柔性展開式刀具II(如圖7所示)可在一定範圍內（nèi）實現不同角（jiǎo）度、不同大小缸蓋（gài）座圈錐麵的加工（gōng）。發生頭刀具包含粗車刀和精車刀，均為菱形刀片，兩刀片軸向、徑向均（jun1）相差小（xiǎo）段距離，粗車刀切削在（zài）前（qián），精車刀在後，可根據需要調整粗車、精（jīng）車（chē）加工餘（yú）量的分配，減小精車切（qiē）削力，保（bǎo）證座圈表麵質量。加工時，通過主（zhǔ）軸與（yǔ）心軸（zhóu）(推動滑套的軸)兩軸聯動進給，適應座圈不同角度錐麵的組合加工，由外向內完成座圈所有錐麵的粗車和精車加工(如圖8所示)。
  
     
      圖8刀片加工示意圖
 
  
      3 、檢測結果
 
 
      3．1檢測方法（fǎ）
 
      采用三坐標測量機，以缸蓋底麵為基（jī）準麵，在座圈下沉量尺寸（cùn）平麵位置，探針連續走圓，采集（jí）眾多數據點，消除采點（diǎn）少及反複接觸、離開工件（jiàn）產生的誤差，提高測量（liàng）不確定度，具備一定（dìng）的測量（liàng）精度。但是，由於三坐標（biāo）結構為正交（jiāo）的線性軸，而這種圓度檢測需要聯動兩個軸且不斷變換方向，轉點的滯後會引起一（yī）定的測量誤差。本文檢測中使用的計量型三坐標，其測量誤差約1．3“m。
 
      3．2檢測數據（jù）
 
      3．2．1锪座（zuò）圈方案
 
      經檢測，槍鉸刀具I加工座圈圓度在0．008 mm上下，數據波動略大；柔性槍鉸刀具II加工座圈圓度（dù）在0．008 mm左右，數據波動較小。切削試驗中發現，切削參數的調整對座（zuò）圈加工圓度影響不明（míng）顯，適當延長（zhǎng）孔底停留光（guāng）整時間對（duì）座圈圓度有（yǒu）一定改善。此外，據有（yǒu）關研究表明，座圈加工（gōng）中，為實（shí）現平穩切削（xuē）並不存在理想的切削參數，而刀片幾何結構卻有一定（dìng）影響，對刀片刃口負倒棱進行倒圓對切削力、加速度和圓度有很大影響，試驗顯示倒（dǎo）圓半徑約60岬時，振動最小，加工座圈形狀、圓度（dù）最佳。
 
      3．2．2車座圈方案
 
      經檢測，展開式刀具I加工座圈圓（yuán）度在（zài）0．008 mm左右，略有波（bō）動；展（zhǎn）開式刀具II加工座圈圓度可以較好地控製在0．008 mm以內。刀具旋轉時存在的不平衡量會產生離心（xīn）力而引起振（zhèn）動，對主軸軸承（chéng）、刀具壽命和加工質量造成不利影（yǐng）響，故使用前必須做動平衡試驗（yàn），根據測出的不平衡量采用去重或配重的方法保證其平衡，此類刀具動平衡一般采用DIN IS0 1940標準G2．5級。
 
      4、結語
 
      發動機缸（gāng）蓋氣門座圈加工圓度車（chē）座圈方案要優於锪座圈方案，試驗中，車座圈方案可將座圈（quān）圓（yuán）度穩定控製（zhì）在O．008 mm以內，而锪座圈方案隻能（néng）在O．008 mm左（zuǒ）右。而刀具結構對座圈加工圓度有一定影響，尤其對刀具（jù）的剛性要求較高，須盡可能縮短懸伸，刀片結構穩固，裝夾方式建議采（cǎi）用（yòng）中間固定，保證（zhèng）刀片裝夾可靠，有效減（jiǎn）小切削振動，提高座圈表麵質量和加工圓度。
 
     本文主要試（shì）驗了相關刀具對（duì）座圈加工圓度的影響。當然，除此（cǐ）之外，還有很多其它因素對座圈加工圓度有綜合（hé）影響，如對機床主軸跳（tiào）動有一定要（yào）求，工裝夾具盡量選用穩定可靠的液壓夾具，以及切削液的冷卻潤滑性、潤滑壓力、過（guò）濾精度等。此外，由（yóu）於座圈圓（yuán）度要求較高，三（sān）坐標檢測誤差相（xiàng）對較大（dà），建議尋求專業（yè）的座（zuò）圈圓度檢測設備。