PCBN铣刀在柴油机气缸盖半精铣面加工中应用

高云巍+徐超+华玉刚

[摘 要]合理安排加工工艺和选择刀具解决RK270柴油机气缸盖各加工部位的加工，及喷油器孔和导管孔的轴线偏移等问题，保证加工质量。

[关键词]RK270柴油机 气缸盖 刀具 孔轴线偏移

中图分类号：TQ36 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0036-01

引言

我公司RK270柴油机项目，是公司近年来新产品开发的一项重要内容。RK270柴油机其功率大，适用范围广，在铁路机车、船用柴油机等各个方面都有较强的适应能力和使用规模。而气缸盖是柴油机动力装配上的的主要部件之一，它与活塞、缸套一起组成燃烧室，在气缸盖内还安装有喷油器、进排器门等，在整个柴油机的运转过程中起到了非常重要的作用。所以，其加工能否达到图纸要求，是完成RK270柴油机试制的关键步骤。

正文

RK270柴油机气缸盖与我公司240D型气缸盖外型有些相似，其结构为双层箱结构，设置有进排气口，其内部分别为气缸盖的进、排气通道。在喷油器周围有四个导管孔，用来安装气门导管。

相对与车间原有的气缸盖产品，RK270气缸盖与以往的气缸盖产品有几个不同的特点：

1、有需要旋转非整数角度的斜孔加工；

2、孔的同轴度和垂直度要求较原有产品要求要高，这就要求工装定位基准要保持一致，合适的刀具及合理的工艺安排。

针对这几点问题的解決作如下工艺安排：

1、工件的装夹。

RK270气缸盖其阀座孔和导管孔的同轴度要求很高，按照原有的气缸盖定位装夹方式加工高、底压面孔时要进行二次定位，这样加工出的工件同轴度肯定会受二次装夹误差的影响，从而造成工件的形位公差超出图纸要求。为了避免这个误差，在加工RK270气缸盖时，我将加工高压面的孔和低压面的孔这两道工序合成一道工序加工，工装采用框架式结构，工件立放，用进排气道面、高压面和侧面进行定位，同时在框架的两侧面和高压定位面增加支撑筋板并在上面加压板以增加其结构刚性。这样在加工高、底压面上的孔时只需将工作台旋转180度即可。省去了以往工件二次装夹造成的加工误差，为阀座孔和导管孔的同轴加工做好保障。

2、19.3°斜孔的加工

加工此孔时采用Φ14.5刮刀—Φ16×60°中心钻—Φ8.5钻—Φ5钻，但因为是非整数的斜孔加工，并要求与喷油器孔Φ44尺寸孔的凹形槽相通。这实际上是一个需要计算空间坐标系的孔加工。

首先，在工作台上安装标准的验块。利用标准验棒确定0°面的X轴的准确坐标数值，再回转180°确定一次X轴的坐标。根据两次测量结果的比较值计算出工作台的回转轴与X轴零点的偏差值。Z轴用同样方法测得。这样在计算机上利用二维绘图软件作图并把两轴的测得的偏差结果代入，然后回转19.3°再测量这样就得到精确的空间坐标值。代入到加工程序中使这一位置的加工得到很好的保证，避免了因精确度不够出现无法相交或者相交过大出现过切的现象。

3、喷油器孔的Φ18.5尺寸的刀具改进

喷油器孔是由低压面上的Φ47×Φ46×Φ44.8 三层台阶孔以及高压面上的Φ44.6×Φ18.5 孔组成，且同轴度、表面粗糙度、垂直度都有很高的要求。加工时先在高压面中心位置用Φ17.5钻头钻通。然后再把工作台回转180°用Φ40.5的扩刀加工铸造成形的喷油器孔的毛胚孔，再Φ18.5×Φ42复合刀—Φ44.6×Φ45.7×Φ46.7复合刀—Φ47精镗—Φ46精镗—Φ44.8精镗。按这样的加工顺序加工后发现Φ18.5的孔的表面出现影响表面质量的微小台阶，经分析发现引起这一加工缺陷的原是因为在加工Φ18.5的尺寸时，因为是复合刀的Φ42尺寸在加工到喷油器孔的里边毛胚表面时因为表皮氧化层过硬引起震动，这时Φ18.5的刀已经开始加工，所以就会在Φ18.5孔的表面出现加工缺陷。

发现这一问题后就着手从刀具和加工顺序的安排上作以改进，把Φ18.5×Φ42复合刀改为Φ18.3×Φ42复合刀。加工顺序改为：Φ18.3×Φ42复合刀—Φ44.6×Φ45.7×Φ46.7复合刀—Φ18.5×Φ42复合刀—Φ47精镗—Φ46精镗—Φ44.8精镗。在这里的Φ18.3×Φ42复合刀起到一个半精加工的作用，后面的Φ18.5×Φ42复合刀则就单独使用Φ18.5一个加工尺寸，这样的就很好的解决了这一问题。

4、改变导管孔的加工方法

在加工这一位置的一般传统加工方法是先在低压面：钻中心孔—麻花钻钻25mm—立铣刀圆弧插补铣圆至20mm（为加工导管孔贯通时的钻头起钻模套作用）—钻头贯通。这样加工大大的影响生产效率。所以在加工这一位置时我采用Φ31.5浅孔钻直接贯通。使用这一刀具的优点是刀具刚性强，适应高转速大进给量S（转速）=2000r/min， F（进给）=150mm/min。 这样就减少了加工中心刀库的占用率，而且生产效率比传统的加工方法有很大的提高。

工作台旋转180°从高压面加工导管孔和阀座孔以保证加工精度要求。

4.1 选用Φ36.5扩孔合金焊接刀具， 进、排气导管孔分别加工至121 mm和125mm.由于进、排气通道内是铸造的毛胚面，导管孔位置不平整，用这一刀具加工平整。

4.2 选用Φ36.5×R1.6合金焊接扩刀，再将上一工步加工至123mm和127mm以达到图纸的技术要求（见附图二）。从而避免后面的刀具出现刀具加工轴线的偏移。

4.3 用Φ34.6×Φ93.7复合刀和Φ34.6×Φ94.7复合刀进行四个导管孔和阀座孔的半精加工。

4.4 选用Φ34.8的单刃镗刀利用单刃镗刀的能修正孔轴线歪斜的特点对导管孔的轴线进行修正。以便为精铰孔的加工提供可靠的位置精度。

4.5 选用Φ34.9绞刀、Φ94精镗刀、Φ95精镗刀。分别对导管孔和阀座孔进行精加工。

这种刀具选择和工艺安排符合加工中心的生产效率和加工规律，工序安排合理。很好的保证达到图纸的技术要求（见附图）。

总结

在车间的支持和自己的努力下，我完成了RK270气缸盖的整个加工中心工序的加工过程。RK270气缸盖的加工很好的利用了加工中心加工精度高、定位和重复定位精度高、自动化程度高、工序集中的特点，不仅保证工件尺寸要求和行为公差，而且生产效率也得到了很大的提高，同时也为以后的同类产品的开发和加工提供了宝贵的经验。

参考文献

[1] 数控加工工艺及设备，高等教育出版社.

[2] 机械加工工艺设计手册，航空工业出版社.

[3] RK270气缸盖图纸，柴油机公司机械加工车间.

[4] RK270气缸盖加工工艺，柴油机公司机械加工车间.