CN108788636A - 油缸活塞盲孔的精密加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油缸活塞盲孔的精密加工方法，包括以下步骤：(1)粗加工大活塞盲孔至φ67×195mm；(2)先预钻小活塞盲孔至后半精加工大活塞盲孔至(3)先半精加工大活塞盲孔至 孔深320mm，圆柱度≤0.05mm，表面粗糙度Ra3.2μm，加工沉孔孔口与大活塞盲孔φ71跳动≤0.04mm，表面粗糙度Ra3.2μm；后半精加工小活塞盲孔至孔深359mm，与大活塞盲孔φ71同轴度≤0.05mm；(4)先精加工大活塞盲孔至孔深320mm，圆柱度要求≤0.03mm：精加工Φ235沉孔孔口与大活塞盲孔φ71跳动≤0.04mm，表面粗糙度Ra3.2μm，精加工小活塞盲孔至孔深359mm，小活塞盲孔φ25与大活塞盲孔φ71同轴度≤0.02mm，表面粗糙度Ra1.6μm；(5)钻珩大活塞盲孔至油缸的大活塞盲孔的设计尺寸要求。

Description

油缸活塞盲孔的精密加工方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种油缸活塞盲孔的精密加工方法。

背景技术

油缸是低速柴油机排气阀总成驱阀机构中一个重要的外观异形的腔体类“盲孔”承压、密封、耐磨、缓冲零件，主要靠其盲孔高的加工精度、低的粗糙度来满足密封、耐磨而实现高压下的功能。

当油缸活塞盲孔精度不高时，会引起高压油泄漏，无法实现排气阀排气的功能。当油缸活塞盲孔粗糙度差时，会引起快速磨损，产生密封间隙引起高压油泄漏，也无法实现排气阀排气的功能。由此可见，油缸活塞盲孔的精度、粗糙度直接影响排气阀总成驱阀机构的工作质量。

油缸活塞盲孔的技术要求分析，见图1：

1、材料：QT600-3；机械性能及硬度：抗拉强度≥600MPa；屈服强度≥370MPa；延伸率≥3％；HB200-270；

2、油缸大活塞盲孔φ71H7是油缸大活塞的承压、密封、耐磨表面，尺寸精度为IT7级，其圆柱度要求≤0.015mm，表面粗糙度Ra0.4μm，与φ235H8孔的径向跳动在0.04mm以内。

零件工作压力20MPa，实验压力30MPa。

油缸小活塞盲孔φ25H7是油缸小活塞的承压、密封、耐磨、导向表面，尺寸精度为IT7级，表面粗糙度Ra1.6μm，与油缸大活塞盲孔φ71H7的同轴度在0.02mm以内。

3、其它：

油缸大活塞盲孔φ71H7活塞盲孔长187mm，孔深320mm，退刀槽宽度13mm的盲孔。

油缸小活塞盲孔φ25H7孔长39mm，孔深359mm，钻尖深度7mm的盲孔。

由油缸活塞盲孔要求具有足够的硬度和较低的表面粗糙度、较高的尺寸精度、较高的圆柱度要求，φ71H7和φ25H7有高的同轴度要求，以满足承压、耐磨、密封、缓冲的需要，这就给加工制造带来了困难。如何实现盲孔的粗加工、半精加工、精加工、精密加工，以及在哪种机床上采用哪种精密加工方法，给我们提出了更高的要求。

现有的工艺方法精加工盲孔质量(钻珩加工预备孔质量)较差，精镗孔工序采用普通卧式镗床T68，机床精度低，有时会产生孔底小、孔口大的正锥，使得摇臂钻床Z35珩磨盲孔的底部很困难；精加工盲孔(钻珩加工预备孔)效率较低，对镗削工人的技术水平要求高。由于镗刀调整靠手动，无对刀仪校正，孔的钻珩余量控制不准，精镗孔的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度稳定性差，满足不了钻珩的要求，有时会产生钻珩达不到要求的废品；现有工艺方法使精加工大、小活塞盲孔的工艺保证能力不足，两盲孔的同轴度有时会超差影响产品合格率或影响使用。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种加工质量稳定、生产效率高且易于实施的油缸活塞盲孔的精密加工方法。

本发明技术方案如下：

一种油缸活塞盲孔的精密加工方法，包括以下加工步骤：

(1)粗加工孔：采用普通卧式镗床粗镗大活塞盲孔至φ67×195mm；

(2)半精加工大、小活塞孔：采用数控卧式铣镗床先预钻小活塞盲孔至 然后半精加工大活塞盲孔至

(3)半精加工大、小活塞盲孔，φ235沉孔孔口:采用数控卧式铣镗床和数控精镗刀系统相结合先半精加工大活塞盲孔至孔深320mm，圆柱度≤0.05mm，表面粗糙度Ra3.2μm，加工大端面与大活塞盲孔φ71跳动≤0.03mm，表面粗糙度Ra3.2μm，半精加工Φ235沉孔至 沉孔孔口与大活塞盲孔φ71跳动≤0.04mm，表面粗糙度Ra3.2μm；然后用带减径器的数控变径精镗刀系统半精加工小活塞盲孔至孔深359mm，与大活塞盲孔φ71同轴度≤0.05mm，表面粗糙度Ra3.2μm；

(4)精加工大、小活塞盲孔，φ235沉孔孔口：采用立式加工中心和数控精镗刀系统相结合先精加工大活塞盲孔至孔深320mm，圆柱度要求≤0.03mm，表面粗糙度Ra1.6μm：精加工大端面与大活塞盲孔φ71跳动≤0.03mm，表面粗糙度Ra3.2μm；精加工Φ235沉孔至 沉孔孔口与大活塞盲孔φ71跳动≤0.04mm，表面粗糙度Ra3.2μm，然后用带减径器的数控变径精镗刀系统精加工小活塞盲孔至孔深359mm，小活塞盲孔φ25与大活塞盲孔φ71同轴度≤0.02mm，表面粗糙度Ra1.6μm；

(5)钻珩大活塞盲孔：采用摇臂钻床和普通钻珩头相结合的方式加工，先粗钻珩再精钻珩，钻珩头径向进给量为0.005mm/min，粗钻珩时分上、下两段进行钻珩，采用手动往复走刀至油缸大活塞盲孔余量为0.015～0.02mm，精钻珩时采用自动走刀进行光刀,走刀量0.12～0.15mm/分钟，直至油缸的大活塞盲孔加工至设计尺寸要求。

作为优选，所述步骤(1)中在粗加工大活塞盲孔时先钻孔去余量，具体步骤如下，

(1-1)粗加工大活塞盲孔端面，保证端面与钻头轴心线垂直；

(1-2)钻A5/12.5中心孔；

(1-3)分次钻孔，第一次钻φ30×194mm，第二次钻φ45×194mm；第三次钻φ64×194mm；

(1-4)用尺寸为φ47×200的专用粗镗镗杆粗加工大活塞盲孔至φ67×195。

作为优选，所述步骤(2)包括以下具体步骤，

(2-1)钻小活塞盲孔口处A5/12.5中心孔；

(2-2)预钻小活塞盲孔至孔深360mm；

(2-3)用专用R5镗杆加工大活塞孔退刀槽宽度13mm，其中专用R5镗杆尺寸为φ50×205mm；

(2-4)用镗刀系统半精加工大活塞盲孔至孔深321mm。

作为优选，所述步骤(2-4)中的镗刀系统由数控镗杆和数控镗头组成，所述数控镗杆尺寸为φ50×200mm，所述数控镗头直径为φ53～φ70mm。

作为优选，所述步骤(3)和步骤(4)中的数控精镗刀系统包括数控镗杆和精镗头，其中数控镗杆直径为φ64～φ50mm，精镗头直径为φ68～φ88mm。

作为优选，所述步骤(3)和步骤(4)中的带减径器的数控变径精镗刀系统包括数控镗杆、减径器和精镗头，其中镗刀杆直径为φ64～φ50mm，减径器尺寸为φ50×φ19×70mm，精镗头直径为φ68～φ88mm。

作为优选，所述步骤(5)在钻珩之前，先取下钻珩头下端的弹簧卡箍，让油石凸出于油石垫块下端，待新的油石上去后，选用余量大于0.06mm的工件在孔中磨合油石，然后再粗钻珩大活塞盲孔。

作为优选，所述步骤(5)中粗钻珩时钻珩头的油石材料选用绿色碳化硅，粒度选100#，硬度选中硬，油石尺寸≥φ70mm，砂条尺寸13×100mm。

作为优选，所述步骤(5)中精钻珩时钻珩头油石材料选用红色碳化硅，粒度选120#，硬度选中硬，油石尺寸≥φ70mm，砂条尺寸为13×100mm。

有益效果：本发明的加工方法，采用了以粗干精的创造性原则，即用低精度的普通设备借助于工艺手段加工出高精度的工件，工艺保证能力充足，加工质量稳定，效率较高，产品合格率由90％提高到100％，钻珩效率提高了50％，加工成型后的大、小活塞盲孔具有较高的尺寸精度和形位精度。

附图说明

图1是本发明的油缸活塞盲孔的技术要求示意图；

图2是本发明专用的粗镗杆的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是本发明专用的R5镗杆结构示意图；

图5是图4的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

一种油缸活塞盲孔的精密加工方法，包括以下加工步骤：

(1)粗加工孔：

大活塞盲孔粗加工前，为了提高粗加工效率、保证质量为下道工序服务，先钻孔去余量，为了防止和减少钻头的偏斜，工艺上采用下列措施：

a、钻孔前先加工孔的端面，以保证端面与钻头轴心线垂直；

b、先用中心钻打中心孔钻一个凹坑，以引导钻头钻削；

c、对于孔径超过35mm的孔，须分次钻削，第一次钻孔直径约为第二次钻孔直径的0.5～0.7倍；

所述步骤(1)采用普通卧式镗床加工，具体包括以下步骤：

(1-1)采用普通卧式镗床粗加工大活塞盲孔端面，保证端面与钻头轴心线垂直；

(1-2)钻A5/12.5中心孔，引导钻头钻削；

(1-3)分次钻孔，第一次钻φ30×194mm，第二次钻φ45×194mm；第三次钻φ64×194mm；

(1-4)用普通卧式镗床，尺寸为φD×A＝(φ67-20左右)×(195+5以上)＝φ47×200的专用粗镗镗杆(如附图2和附图3所示)粗加工大活塞盲孔至φ67×195，粗镗时无退刀槽。

(2)半精加工大、小活塞孔，采用数控卧式铣镗床加工，包括以下具体步骤：

(2-1)钻小活塞盲孔口处A5/12.5中心孔；

(2-2)预钻小活塞盲孔至孔深360mm；

(2-3)用专用R5镗杆(如附图4和附图5所示)加工大活塞孔退刀槽宽度13mm，其中专用R5镗杆尺寸为φD×A＝2[φ67/2-(φ72-φ67)/2-5(R5半径高)-1以上(退刀值)]×(200+5以上)＝φ50×205；

(2-4)用镗刀系统半精加工大活塞盲孔至(大活塞盲孔孔长200-退刀槽13)，孔深321mm，该步骤中的镗刀系统由数控镗杆和数控镗头组成，所述数控镗杆尺寸为φD×A＝(φ70-20左右)×(200-13退刀槽宽度+5以上)＝φ50×200mm，所述数控镗头直径为φ53～φ70mm。上述步骤(2)的目的为去掉小活塞盲孔加工余量，减小大活塞盲孔加工余量，初步提高预备孔质量。

(3)半精加工大、小活塞盲孔，φ235沉孔孔口:采用数控卧式铣镗床加工，具体包括以下步骤：

(3-1)：采用数控卧式铣镗床和数控精镗刀系统相结合，该数控精镗刀系统包括数控镗杆和精镗头，其中数控镗杆尺寸为：按数控精镗刀样本推荐值：被加工孔径φ68～φ100mm，数控镗杆直径φD＝φ50～mmφ64，为了安全镗削、退刀数控镗杆尺寸取φD×A＝φ50×(200-13退刀槽宽度+5以上)＝φ50×200，精镗头尺寸：按数控精镗刀样本推荐值：精镗头直径φD＝φ68～φ88mm，半精镗大活塞盲孔至(大活塞盲孔孔长200-退刀槽13)，孔深320mm，圆柱度要求≤0.05mm，表面粗糙度Ra3.2μm。

(3-2)：加工大端面与大活塞盲孔φ71跳动≤0.03mm，表面粗糙度Ra3.2μm，半精镗Φ235沉孔至 沉孔孔口与大活塞盲孔φ71跳动≤0.04mm，表面粗糙度Ra3.2μm。

(3-3)：用带减径器的数控变径精镗刀系统，该带减径器的数控变径精镗刀系统包括数控镗杆、减径器和精镗头，其中数控镗杆尺寸：按数控精镗刀样本推荐值：被加工孔径φ68～φ100mm，数控镗杆直径φD＝φ64～φ50mm，为了安全镗削、退刀数控镗杆取φD×A＝φ50×200，减径器：φD1×φD2×A＝φ50×φ19×70，半精加工小活塞盲孔至孔深359mm，与大活塞盲孔φ71同轴度≤0.05mm，表面粗糙度Ra3.2μm。减径器是一种变径刀柄，用于安装较小镗头时以减小镗头安装柄的外径，属于按规格选用的专用工具刀柄。

上述步骤(3)目的是减小大、小活塞盲孔加工余量，再次提高大、小活塞盲孔精加工预备孔的质量，适当控制了形位公差、表面粗糙度，为精加工孔保证大、小活塞盲孔的同轴度要求、大活塞盲孔的圆柱度要求、大活塞盲孔的钻珩余量，提供了可靠的工艺保证措施。

(4)精加工大、小活塞盲孔，φ235沉孔孔口：采用立式加工中心加工，具体包括以下步骤：

(4-1)：采用立式加工中心和数控精镗刀系统相结合，该数控精镗刀系统包括数控镗杆和精镗头，其中数控镗杆尺寸为：按数控精镗刀样本推荐值：被加工孔径φ68～φ100mm，数控镗杆直径φD＝φ50～φ64mm，为了安全镗削、退刀数控镗杆尺寸取φD×A＝φ50×(185+5以上)＝φ50×200，精镗头尺寸：按数控精镗刀样本推荐值：精镗头直径φD＝φ68～φ88mm)，精镗大活塞盲孔至 孔深320mm，圆柱度要求≤0.03mm，表面粗糙度Ra1.6μm。

(4-2)：精加工大端面与大活塞盲孔φ71跳动≤0.03mm，表面粗糙度Ra3.2μm，精加工Φ235沉孔至精加工沉孔孔口与大活塞盲孔φ71跳动≤0.04mm，表面粗糙度Ra3.2μm。

(4-3)：然后用带减径器的数控变径精镗刀系统，该带减径器的数控变径精镗刀系统包括数控镗杆、减径器和精镗头，数控镗杆尺寸为：按数控精镗刀样本推荐值：被加工孔径φ68～φ100mm，数控镗杆直径φD＝φ50～φ64mm，为了安全镗削、退刀数控镗杆尺寸取φD×A＝φ50×200，减径器：φD1×φD2×A＝φ50×φ19×70，精加工小活塞盲孔至孔深359mm，与大活塞盲孔φ71同轴度≤0.02mm，表面粗糙度Ra1.6μm。

上述步骤(4)的目的是控制好形位公差、表面粗糙度达到经济最好值(不费力地达到最高要求)，为精加工孔保证大、小活塞盲孔的同轴度要求、大活塞盲孔的圆柱度要求、大活塞盲孔的珩磨余量在0.04-0.06mm之间，创造了良好的工艺条件。再次提高了大、小活塞盲孔精加工预备孔的质量。

(5)钻珩大活塞盲孔：采用摇臂钻床和普通钻珩头相结合的方式加工，先粗钻珩再精钻珩，具体包括以下步骤：

(5-1)粗钻珩：钻珩头油石材料用绿色碳化硅，粒度选100#，硬度选中硬，油石尺寸≥φ70：砂条尺寸为13×100(φ71H7孔长187mm属孔径＜孔长Lk的长孔，按照钻珩长孔的经验数据计算，油石长度圆整后取Ls＝100mm。)

(5-2)：钻珩时用的冷却液：煤油加入10％～15％的锭子油或机油。

(5-3)：在钻珩之前，先取下钻珩头下端的弹簧卡箍，让油石凸出于油石垫块下端。待新的油石上去后，选一余量大于0.06mm的工件，在孔中磨合油石，粗珩孔。

(5-4)：将钻珩头装夹在钻夹头上，使摇臂钻床摇至四条油石均匀凸出进行对刀，钻珩头在工件孔内调节至调节螺母旋不动为止，自由状态尺寸约为φ72mm(钻珩孔φ71+1＝φ72mm)。

(5-5)：开启冷却液：冷却、润滑、冲洗。

(5-6)钻珩头转速设为167转/分钟(圆周线速度37米/分钟)，钻珩头径向进给量以发出均匀而稳定的切削声为佳,约为0.005mm/min，钻珩头切削时冒出孔口的出头量为15～20mm。

(5-7)：油缸大活塞盲孔φ71的粗钻珩分上、下两段进行钻珩，上段手动走刀往复80次/分钟，往复10次磨到；下段手动走刀往复60次/分钟，往复20次，磨到油缸大活塞盲孔余量还有0.015～0.02mm时止。

(5-8)精钻珩：钻珩头油石材料用红色碳化硅，粒度选120#，硬度选中硬3，油石尺寸≥φ70：13×100。

(5-9)：油缸大活塞盲孔φ71的精钻珩，当余量还有0.015～0.02mm时，采用自动走刀进行光刀,走刀量0.12～0.15mm/分钟。其余控制手段同(5-1)、(5-2)、(5-3)、(5-4)、(5-5)、(5-6)，精钻珩大活塞盲孔至圆柱度要求≤0.015mm，表面粗糙度Ra0.4μm，小活塞盲孔φ25H7与大活塞盲孔φ71H7同轴度≤0.02mm，大端面与大活塞盲孔φ71H7跳动≤0.03mm，Φ235H8沉孔孔口与大活塞盲孔φ71H7跳动≤0.04mm(即附图1中所示要求)。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种油缸活塞盲孔的精密加工方法，其特征在于包括以下加工步骤：

(1)粗加工孔：采用普通卧式镗床粗加工大活塞盲孔至φ67×195mm；

(2)半精加工大、小活塞孔：采用数控卧式铣镗床先预钻小活塞盲孔至φ然后半精镗大活塞盲孔至

(3)半精加工大、小活塞盲孔，φ235沉孔孔口:采用数控卧式铣镗床和数控精镗刀系统相结合先半精镗大活塞盲孔至孔深320mm，圆柱度≤0.05mm，表面粗糙度Ra3.2μm，加工大端面与大活塞盲孔φ71跳动≤0.03mm，表面粗糙度Ra3.2μm，半精加工Φ235沉孔至沉孔孔口与大活塞盲孔φ71跳动≤0.04mm，表面粗糙度Ra3.2μm；然后用带减径器的数控变径精镗刀系统半精镗小活塞盲孔至孔深359mm，与大活塞盲孔φ71同轴度≤0.05mm，表面粗糙度Ra3.2μm；

(4)精加工大、小活塞盲孔，φ235沉孔孔口：采用立式加工中心和数控精镗刀系统相结合先精加工大活塞盲孔至孔深320mm，圆柱度要求≤0.03mm，表面粗糙度Ra1.6μm：精加工大端面与大活塞盲孔φ71跳动≤0.03mm，表面粗糙度Ra3.2μm；精加工Φ235沉孔至沉孔孔口与大活塞盲孔φ71跳动≤0.04mm，表面粗糙度Ra3.2μm，然后用带减径器的数控变径精镗刀系统精加工小活塞盲孔至孔深359mm，小活塞盲孔φ25与大活塞盲孔φ71同轴度≤0.02mm，表面粗糙度Ra1.6μm；

(5)钻珩大活塞盲孔：采用摇臂钻床和普通钻珩头相结合的方式加工，先粗钻珩再精钻珩，钻珩头径向进给量为0.005mm/min，粗钻珩时分上、下两段进行钻珩，采用手动往复走刀至油缸大活塞盲孔余量为0.015～0.02mm，精钻珩时采用自动走刀进行光刀,走刀量0.12～0.15mm/分钟，直至油缸的大活塞盲孔加工至设计尺寸要求。

2.根据权利要求1所述的油缸活塞盲孔的精密加工方法，其特征在于：所述步骤(1)中在粗加工大活塞盲孔时先钻孔去余量，具体步骤如下，

(1-1)粗加工大活塞盲孔端面，保证端面与钻头轴心线垂直；

(1-2)钻A5/12.5中心孔；

(1-3)分次钻孔，第一次钻φ30×194mm，第二次钻φ45×194mm；第三次钻φ64×194mm；

(1-4)用尺寸为φ47×200的专用粗镗杆粗加工大活塞盲孔至φ67×195。

3.根据权利要求2所述的油缸活塞盲孔的精密加工方法，其特征在于：所述步骤(2)包括以下具体步骤，

(2-1)钻小活塞盲孔口处A5/12.5中心孔；

(2-2)预钻小活塞盲孔至孔深360mm；

(2-3)用专用R5镗杆加工大活塞孔退刀槽宽度13mm，其中专用R5镗杆尺寸为φ50×205；

(2-4)用镗刀系统半精加工大活塞盲孔至孔深321mm。

4.根据权利要求3所述的油缸活塞盲孔的精密加工方法，其特征在于：所述步骤(2-4)中的镗刀系统由数控镗杆和数控镗头组成，所述数控镗杆尺寸为φ50×200mm，所述数控镗头直径为φ53～φ70mm。

5.根据权利要求4所述的油缸活塞盲孔的精密加工方法，其特征在于：所述步骤(3)和步骤(4)中的数控精镗刀系统包括数控镗杆和精镗头，其中数控镗杆直径为φ64～φ50mm，精镗头直径为φ68～φ88mm。

6.根据权利要求5所述的油缸活塞盲孔的精密加工方法，其特征在于：所述步骤(3)和步骤(4)中的带减径器的数控变径精镗刀系统包括数控镗杆、减径器和精镗头，其中镗刀杆直径为φ64～φ50mm，减径器尺寸为φ50×φ19×70mm，精镗头直径为φ68～φ88mm。

7.根据权利要求1所述的油缸活塞盲孔的精密加工方法，其特征在于：所述步骤(5)在钻珩之前，先取下钻珩头下端的弹簧卡箍，让油石凸出于油石垫块下端，待新的油石上去后，选用余量大于0.06mm的工件在孔中磨合油石，然后再粗钻珩大活塞盲孔。

8.根据权利要求7所述的油缸活塞盲孔的精密加工方法，其特征在于：所述步骤(5)中粗钻珩时钻珩头的材料选用绿色碳化硅，粒度选100#，硬度选中硬，油石尺寸≥φ70mm，砂条尺寸13×100mm。

9.根据权利要求8所述的油缸活塞盲孔的精密加工方法，其特征在于：所述步骤(5)中精钻珩时钻珩头油石材料选用红色碳化硅，粒度选120#，硬度选中硬，油石尺寸≥φ70mm，砂条尺寸为13×100mm。