CN104858471B - 一种柴油机机体的缸孔加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机机体的缸孔加工方法，包括：将机身缸孔加工要素进行分类，将所有加工要素进行逐一分析，并分配到粗加工组合镗刀和精加工组合镗刀;利用粗加工组合镗刀和精加工组合镗刀分别对各自需要加工的加工要素进行加工，其中，在加工的时候，平衡切削抗力，减少刀具振动。本发明采用上述方法以后，能够减少换刀次数及刀具数量，从而节省换刀时间，进而达到降本增效的目的，提高柴油机机身的出产率。

Description

一种柴油机机体的缸孔加工方法

技术领域

本发明属于机械制造领域，涉及一种柴油机机体的缸孔加工方法。

背景技术

目前，在柴油机机身的生产过程中，缸孔是机身（或称为机体）加工的关键要素，且必须重点控制。

单个缸孔的加工要素多，刀具数量多，加工时换刀次数多，单台机身缸孔的数量最少5个（一般直列机为5～9个，V型机12～20个），导致机身的缸孔加工周期长。

目前，现有的加工方法存在着以下的缺点:

1、机身气缸孔和油泵空的加工要素比较多，以气缸孔为例分析：一般需要控制精度的尺寸最少有3个，需要加工尺寸最少有6处；上缸孔止口、上缸孔、下缸孔，尺寸精度为IT6～7级，表面粗糙度Ra1.6～3.2μm；上下缸孔倒角，一般在15°～45°，止口过渡圆角（圆角R1～3mm）等等，我以某型机的机身缸孔为例说明，其加工要素如图1所示：需要加工必须保证的高精度尺寸有3个（φ275H7、φ248H7、φ242H7），其次控制的（φ240.5、15°倒角2处、1.5×45°倒角1处、R1.6过渡圆角），最后还需保证形位公差等技术要求。

2、常规的加工方法分析，常规的加工工艺分：粗镗—半精镗—精镗，且准备的刀具数量也多，对于一个加工要素最少需要2把刀具，机床最少需要换2次刀，才能完成一种尺寸的加工，按缸孔最少6中加工要素计算，最少换12次刀具；频繁的换刀，增加机床辅助时间，提高了加工成本不经济；如果刀具的长度超出了机床自身刀库的允许长度，只能采用手动换刀，有时还会增加不必要的找正时间。辅助时间的加长，刀具数量的增加无疑是不能满足降低加工成本，提升产量的目地，而必要的手动换刀为质量事故埋下了安全隐患，更不利于机身缸孔加工形为公差的保证，成为产业的发展瓶颈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种加工方法简单的加工方法，为此，本发明提供了一种柴油机机体的缸孔加工方法。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种柴油机机体的缸孔加工方法，包括：

将机身缸孔加工要素进行分类，将所有加工要素进行逐一分析，并分配到粗加工组合镗刀和精加工组合镗刀;

利用粗加工组合镗刀和精加工组合镗刀分别对各自需要加工的加工要素进行加工，其中，在加工的时候，平衡切削抗力，减少刀具振动。

进一步地，优选的是，所述机身气缸孔加工前，首先要加工出三个方向长度、宽度、高度方向上的基准，且在长度和宽度方向设计快速定位工装，其中，同型号机身的加工余量及基准是统一的。

进一步地，优选的是，粗镗加工余量控制在5mm，精镗加工余量控制在0.25mm。

进一步地，优选的是，加工所用机床为数控龙门镗铣床，气缸孔采用立式加工；加工时采用机床横梁（Y轴）固定，主轴方滑枕（Z轴）上下滑动切削进给，工作台（X轴）移动逐个加工汽缸孔。

进一步地，优选的是，将需要固定的定位机床主轴和刀具采用标准锥度心轴，结合标准法兰连接；

组合镗刀与机床连接以法兰连接，法兰孔距φ177.8mm，定位孔φ60 mm；

装配保证锥度心轴φ60 mm与组合镗刀的φ60 mm定位孔最大间隙不超过0.03mm；将组合镗刀与机床主轴的结合面进行刮研以将增大贴合度在75%以上。

进一步地，优选的是，缸孔的倒角有上缸孔15°、45°、下缸孔15°；

在加工时，将上缸孔15°和下缸孔15°倒角放在粗镗刀上，倒角刀夹不能与粗镗刀夹不同时参与切削；

上缸孔45°倒角刀布置在精镗组合刀上，不与三个精镗刀同时参与切削，

其中粗组合镗刀上有5个刀夹，其中两个是15°的倒角刀夹；

精组合镗刀4个刀夹，其中1个是15°的倒角刀夹、3个精镗刀夹。

进一步地，优选的是，粗组合镗刀的最大调整量在4mm以内，通过刀夹尾部微调螺钉的调整；

精组合镗刀的最小调整量为0.002mm，通过对微调刀头的调节，达到对缸孔的圆柱度的精细控制。

进一步地，优选的是，将刀具设计成对称形状，中间去重孔为椭圆形对称孔。

进一步地，优选的是，刀具采用铝合金材料。

本发明采用上述方法以后，能够减少换刀次数及刀具数量，从而节省换刀时间，进而达到降本增效的目的，提高柴油机机身的出产率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。其中，

图1是本发明柴油机机体的缸孔加工方法中的缸孔的结构示意图；

图2是本发明柴油机机体的缸孔加工方法的连接轴的结构示意图；

图3是本发明柴油机机体的缸孔加工方法的组合镗刀与机床连接法兰的连接示意图；

图4a是本发明柴油机机体的缸孔加工方法的精组合镗刀的刀具一示意图；

图4b是本发明柴油机机体的缸孔加工方法的精组合镗刀的刀具二示意图；

图4c是本发明柴油机机体的缸孔加工方法的精组合镗刀的刀具三示意图；

图4d是本发明柴油机机体的缸孔加工方法的精组合镗刀的刀具四示意图；

图4e是本发明柴油机机体的缸孔加工方法的精组合镗刀的刀具五示意图；

图4f是本发明柴油机机体的缸孔加工方法的精组合镗刀的刀具基座一示意图；

图5a是本发明柴油机机体的缸孔加工方法的粗组合镗刀的实施例的结构示意图；

图5b是本发明柴油机机体的缸孔加工方法的精组合镗刀的实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

具体来说，本发明为了提高机身的出产效率，我们提出缸孔的成组加工方法，将缸孔的加工只分为粗加工和精加工，仅用两把组合刀具就完成了机身缸孔的加工，目前该方法适用缸径不大于350mm的机身

其中，本方法采用龙门数控镗铣机床，改变以往的刀具连接方式，降低刀柄的采购成本和制造难度，利用加工要素成组分析方法，采用组合刀具加工，尽量减少刀具的数量，将加工一组缸孔需要换18次刀具才能完成的加工，采用换2～3次刀具完成缸孔的加工。减少换刀次数及刀具数量，从而节省换刀时间，进而达到降本增效的目的，提高柴油机机身的出产率。

具体来说，本方法运用成组技术分析理论，以组合镗刀为加工基础，经过对过定位刀柄原理的分析研究，将一般刀具与机床连接的锥柄（ISO 60或ISO 50），目前常用7:24的锥柄形式（DIN69871）改为锥柄芯轴（其刀柄锥度为：7:24、柄部心轴直径60mm）定位、标准法兰连接（法兰孔距φ177.8mm），这样可减少因镗刀长径比过大而引起的被加工孔圆柱度和圆度超差。

并且，将机身的缸孔加工分为粗镗和精镗两道工序，由此，仅需粗加工组合镗刀和精加工组合镗刀两把刀具就能完成。

其中，若缸孔的止口过大，半径方向的切深超过5mm，如图1所示φ275H7与φ248H7的过渡面，且形位公差有要求及R1.6mm的过渡圆角，可增加一把粗精复合铣刀即可。

并且，其所用的刀具都可以选择常规的刀具，本发明与现有技术的区别在于，加工方法的思路、具体的加工流程有所区别。

如图1、2、3、4a、4b、4c、4d、4e、4f、5a、5b所示，是本发明涉及到的刀具或者连接方式的示意图。

其中，本发明的主要加工流程如下所示：

第一步：

采用成组技术，将机身缸孔加工要素进行分类、组合，计算，将所有加工要素进行逐一分析，合理的分配到粗加工组合镗刀和精加工组合镗刀，其中，平衡切削抗力，减少刀具振动，确保缸孔加工成型。

具体来说，在机身气缸孔加工前，首先要加工出三个方向长度、宽度、高度方向上的基准，且在长度和宽度方向要设计快速定位工装，一般采用的快速定位夹紧找正基准都是与气缸孔有重要关系的，且已精加工过的，确保同型机身基准统一。同型号机身的加工余量及基准必须是统一的，避免基准不统一误差，减少二次找正的时间，粗镗加工余量一般控制在5mm左右，精镗加工余量一般控制在0.25mm。

并且，防止机身气缸孔的圆柱度超差，本方法的前提条件是加工所用机床为数控龙门镗铣床，气缸孔采用立式加工；加工时机床的主轴方滑枕（Y轴）不能切削加工中有较大的移动距离，距离越大，上下缸孔的不同轴度越大；采用机床横梁（Y轴）固定“锁死”，主轴方滑枕（Z轴）上下滑动切削进给，工作台（X轴）移动逐个加工汽缸孔。

其中，防止缸孔的圆度超差，降低刀具的制作成本，将需要采用的过定位机床主轴和刀具（双面接触（BIG PLUS），改变成采用标准锥度心轴，结合标准法兰连接，本方法采用锥度为ISO 60，圆柱心轴为φ60g5mm，详见图2。

其中，组合镗刀与机床连接以法兰连接，法兰孔距φ177.8mm，定位孔φ60 mm，详见图3。但必须在方便组合镗刀安装前提下，装配保证锥度心轴φ60 mm与组合镗刀的φ60mm定位孔最大间隙不超过0.03mm。将组合镗刀与机床主轴的结合面进行刮研，通过增大贴合度，增加刀具的刚性，一般贴合度控制在75%以上。

第二步，合理的进行刀夹的布置，倒角刀夹的分配，刀夹和精镗刀头示意图（详见图4a-4f）；

其中，目前缸孔的倒角有：45°、30°、15°，径向抗力最大的为15°和30°刀夹，并且，以如图1所示的缸孔的为例（上缸孔15°、45°、下缸孔15°）三个倒角不能在同一把组合镗刀上，只能将上缸孔15°和下缸孔15°倒角放在粗镗刀上，倒角刀夹不能与粗镗刀夹不能同时参与切削；

上缸孔45°倒角刀布置在精镗组合刀上，但也不能与三个精镗刀同时参与切削。以如图1所示的缸孔的为例加工用的粗组合镗刀和精组合镗刀，其中粗组合镗刀上有5个刀夹，其中两个是15°的倒角刀夹；精组合镗刀4个刀夹，其中1个是15°的倒角刀夹、3个精镗刀夹，确保缸孔一次成型（详见图5a和5b）。

其中，在实施例中，本方法的采用的粗组合镗刀的最大调整量在4mm以内，通过刀夹尾部微调螺钉的调整，可以适用缸孔余量不均，吃刀量过大而引起的振刀或刀具损坏；精组合镗刀的最小调整量为0.002mm，通过对微调刀头的调节，达到对缸孔的圆柱度的精细控制。

此外，本方法的采用的组合镗刀要注意平衡，刀具要进行静平衡和动平衡试验（其试验的方法和要求与刀具的实际尺寸长度和直径有关），其精度越高的刀具平衡性要求越高，缸孔的圆度和光洁度越好，反之越差；刀具的自身重量要控制，根据机床主轴的承受能力适当去重或改变刀具材料（刀具自重不能超过实际切削机床主轴在旋转加工时所能承受的拉紧负载，一般机床主轴标有主轴的刀柄拉紧力及额定转速及功率下所能承载的最大刀具重量）。

并且，如图所示，将刀具设计成对称形状，中间去重孔为椭圆形对称孔，即达到去重的目地，有降低刀具的自重。如果因机床主轴所承受的刀具重量太轻，则可采用铝合金材料，避免刀具过重而引起主轴损伤。

本发明采取了上述技术方案后具有以下的技术效果：

1、适用批量生产，降低了缸孔加工时间，减少了刀具数量，避免因重复换刀而引起二次找正误差，降低了柴油机机身的制造成本。

2、提高了被加工零件孔的同轴度，一般能将机身上缸孔与下缸孔的同轴度控在0.03mm以内。

3、操作简便，粗镗（或倒角）刀夹调节尺寸方便，尤其是精加工时精镗刀夹的调节最小可以控制在0.002mm。

4、易于推广，目前我们不仅在加工机身汽缸孔上广泛应用，还推广到机身油泵孔等同类型孔的加工。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种柴油机机体的缸孔加工方法，其特征在于，包括：

将机身缸孔加工要素进行分类，将所有加工要素进行逐一分析，并分配到粗加工组合镗刀和精加工组合镗刀;

利用粗加工组合镗刀和精加工组合镗刀分别对各自需要加工的加工要素进行加工，其中，在加工的时候，平衡切削抗力，减少组合镗刀振动；将需要固定的定位机床主轴和组合镗刀采用标准锥度心轴，结合标准法兰连接；

组合镗刀与机床连接以法兰连接，法兰孔距φ177.8mm，定位孔φ60 mm；

装配保证锥度心轴φ60 mm与组合镗刀的φ60 mm定位孔最大间隙不超过0.03mm；将组合镗刀与机床主轴的结合面进行刮研以增大贴合度在75%以上。

2.根据权利要求1所述的柴油机机体的缸孔加工方法，其特征在于，所述机身缸孔加工前，首先要加工出三个方向长度、宽度、高度方向上的基准，且在长度和宽度方向设计快速定位工装，其中，同型号机身的加工余量及基准是统一的。

3.根据权利要求1或2所述的柴油机机体的缸孔加工方法，其特征在于，粗镗加工余量控制在5mm，精镗加工余量控制在0.25mm。

4.根据权利要求1所述的柴油机机体的缸孔加工方法，其特征在于，加工所用机床为数控龙门镗铣床，缸孔采用立式加工；

加工时采用机床横梁固定，主轴方滑枕上下滑动切削进给，工作台移动逐个加工缸孔。

5.根据权利要求1所述的柴油机机体的缸孔加工方法，其特征在于，粗加工组合镗刀的最大调整量在4mm以内，通过刀夹尾部微调螺钉进行调整；

精加工组合镗刀的最小调整量为0.002mm，通过对微调刀头的调节，达到对缸孔的圆柱度的精细控制。

6.根据权利要求1所述的柴油机机体的缸孔加工方法，其特征在于，将组合镗刀设计成对称形状，中间去重孔为椭圆形对称孔。

7.根据权利要求1或6所述的柴油机机体的缸孔加工方法，其特征在于，组合镗刀采用铝合金材料。