汽车发动机缸体端面铣削加工技巧
史旭鹏+郑天宇
[摘 要]发动机的核心部件就是缸体，端面铣削缸体加工具有重大的意义。一般情况下，对缸体的顶底面和前后面的粗糙度和平面度都有很高的要求，如果不能达到要求，会对发动机的性能、质量造成很严重的影响。
[关键词]发动机、缸体、端面铣削、加工技巧
中图分类号：U346 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）14-0040-01
引言：在端面铣削的过程中，很容易发生工件接刀痕严重、工件崩边的现象，这说明端面铣削技术还存在一些问题。本文将对端面铣削的加工技术进行研究，寻找汽车发动机缸体端面铣削加工的技巧。
一、加工过程中出现的问题及原因
铣削是一种很普通的加工方式。铣削的切削方式是断续式，刀齿不断进出切削工件，切削的厚度和切削面积不断发生变化，冲击载荷较大，容易发生振动，切削力在不断变化。切削力处于稳定状态时接刀痕并不明显，粗糙度、平面度都不会有太大变化。通常所指的接刀痕为痕迹明显、肉眼可辨，导致粗糙度、平面度超过工艺技术要求的刀痕。崩边一般发生在铸铁加工中，切削振动大，造成加工部位边缘的掉渣现象。
1、接刀痕
（1）接刀痕产生的位置。切削力突变造成很大振动，就会产生明显的接刀痕。
接刀痕产生位置：①两次走刀的交接处会产生接刀痕。②刀具沿加工路径进给过程中，刀具再次经过已加工表面区域时，会产生微小的接刀痕迹，造成切削纹路发生些许变化，肉眼觉察不到，不影响加工质量，通常可忽略。③刀齿切入或切出工件的位置也会产生接刀痕。刀齿切入时，载荷突然急剧增大，产生较大振动；刀齿切出工件的瞬间，是一个卸载的过程，整个系统的弹性变形能瞬时释放，产生较大振动。故切入、切出过程均会产生较严重的刀痕，切出过程产生的刀痕比切入过程产生的刀痕严重。
（2）接刀痕产生的原因主要有以下几种：
切削参数：加工量大、工作速度快，导致被加工表面挤压变形大，容易产生接刀痕。刀具的安装误差：刀片安装误差较大，会产生接刀痕。主轴跳动很大：机床主轴与刀具系统连接刚性不足，高转速下，产生的巨大离心力会加速主轴轴承的磨损，同时引起机床加过过程中的急剧振动，切削表面会形成特别明显的刀痕。刀具磨损：毛坯硬度的不均匀会造成刀具过早磨损，刀具的磨损程度太严重，切削力必然急剧增大，造成振动，刀痕自然明显加多，影响工件质量及表面粗糙度。一般情况下，刀具磨损是产生接刀痕的主要原因。例：铸铁粗加工，正态切削，刀具磨损到急剧磨损阶段后，振动噪声变大，刀痕纹路清晰，手摸较明显。工件未夹紧：如果夹紧力不足，会导致工件松动，加工中产生震颤，产生接刀痕。
2、崩边
铸铁加工，刀具磨损，导致横向切削力加大，造成铣刀盘即将切出工件的瞬间，将工件上留存的最后一点加工余量挤掉，工件表面发生崩边现象。刀具磨损越早，崩边现象发生的概率越大。
二、解决问题的技巧如下
1、选用调刀经验丰富的工作人员，一定要经过专业的调刀培训，要有专业的素养和调刀经验，因为只有調刀人员的经验丰富，在调刀时才能达到规定的换刀频率，生产出来的东西才不会有质量问题，同时节约了换刀的时间，也降低了成本。
2、优化切削速度。根据加工的原件不同，切削速度也不同，工作人员要选择最合适的切削速度进行工作。如果切削速度降低了，同时要调整进给速度。在合理的切削范围内，速度降低，刀具的寿命会有所提高，换刀频率也会降低，同时崩边问题的发生概率也会降低。优化切削速度，既可以保证产品的质量，同时也节约了换刀的时间
3、刀盘结构优化。原刀盘主偏角为90°，换为偏角为80°的。在切削三要素不变的前提下，由于刀片同时使用量由10片变为12片，每个刀片的进给量相对变小，等同于每个刀刃产生的切屑厚度变薄，由粗糙度简化公式可知，小的进给量可适当的提高工件表面的粗糙度，小的进给量可以减小刀具离开缸体边缘时的切削力。同时80°主偏角同90°主偏角比，可将切削力分解到两个方向，弱化了横向拉力对缸体边缘崩边现象的影响，增强了刀片寿命。
粗糙度简化公式
Ra=f2/8R
式中，f为每转进给量（mm/min）；R为刀尖圆弧半径（mm）。
4、走刀路线的技巧
数控加工过程中，刀具相对于工件的运动轨迹称为走刀路线。走刀路线反应了工件的加工过程，确定合理的走刀路线是保证铣削加工精度和表面质量的重要工艺措施之一，走刀路线的合理关系到加工的生产效率及刀具寿命，因此每道工序的走刀路线都非常重要。保证产品质量的前提下，走刀路线尽量最短，保持刀具一直吃刀。前期的工艺设计多考虑刀盘直径、刀盘结构、刀盘位置、铣削方式和刀具切入切出过程等因素，刀具全生命周期的70%取决于前期的工艺设计，工艺设计一旦设计完成，刀具成本也就固定了，后续改善优化只是一些辅助措施。
5、端面铣削方式的技巧
铣削方式一般分为两种，顺铣和逆铣。顺铣可以理解为铣刀切入时切屑的厚度大于切出时切屑的厚度；逆铣可以理解为铣刀切入时切屑的厚度小于切出时切屑的厚度。刀片切入工件时承受压应力，切出时承受拉应力；拉应力更容易导致刀片产生裂纹、蹦刃，若要提高刀片寿命，就得减小刀片切出时的拉应力。顺铣，切出时切屑薄拉应力小；逆铣，切出时切屑厚拉应力大。但是当顺铣时，切屑由厚变薄，当端面铣刀前刀面切出工件的一瞬间，载荷突然释放，容易产生振动，但此时切屑很薄，切削力很小，载荷波动不会太大，故刀具寿命增加。
6、端面铣削切入技巧
端面铣刀切入技巧：圆弧切入好于直接切入，斜着切入好于直接切入。直接切入方式分为未满刀切削与满刀切削，未满刀切削与满刀切削相比，未满刀切出处产生厚的切屑，导致刀具加工过程中振动较大，刀具刃口容易失效、刀具寿命变差。若要采用此种方式直接切入，则在满刀切之前，为降低刀痕的影响，可将每转进给降为正常进给的50%。缸体的顶底面及前后面加工，都是采用直接切入方式，并且每转进给没有降低，这是需要注意的。圆弧切入方式。切出处切屑很薄，降低了切削力，振动降低，提高了刀具寿命。
结束语
本文在理论与实践的基础上，对加工过程中产生的接刀痕与崩边问题进行了分析，并提出了解决问题的技巧，多方位全方面的拓展了工作思路，可教导工艺人员迅速解决、消除生产中遇到的问题。本文对提升产品质量，提高工作效率，降成本增加效益有很大的意义，对汽车发动机缸体端面铣削加工也有深远的意义。
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