高精度錐孔的精加工與檢測

摘 要：提出一種精加工和測量錐孔的新方法，該方法加工和測量簡便，并介紹其加工原理和檢測結果。在機械加工和檢測方面具有一定的參考價值。

關鍵詞：高精度錐孔 錐面內側點 合適加工余量

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0068-02

我們單位生產的TBD234、TBD236、TBD604B等機型的進氣門座、排氣門座是軍艦發動機零件，這些產品屬于軍工引進產品，主機廠裝機一直靠進口原件，其價格很貴，為了降低成本，轉為國內試制生產，其材質為半鋼合金鑄件，進氣門座牌號為PL12Mv，排氣門座牌號為PL33M，合金元素含量特別高，耐熱耐高溫耐磨、防銹防腐蝕，但鑄造困難，加工更困難。例如TBD234進氣門座材料：PL12Mv 1.8%～2.3%，Cr：12%～14%，Mo：2.0%～2.5%，Si：0.8%～1.20% Mn：0.5%～0.8%。TBD234排氣門座材料：PL33M含C：1.8%～2.3%，Cr：33%～35%，Mo：2.0%～2.5%，Si：1.8%～2.30%Mn： 0.5～0.8%。毛坯經過熱處理后達400HB左右，韌性高，強度高，硬度高，尺寸要求高、形位公差嚴，表面粗糙度值Ra=0.8～0.4 μm。特別是內錐孔面要求嚴，與外圓及端面的跳動為0.0 2 mm，直線度0.01 mm，進氣門座內錐孔面角度為30°+15’，排氣門座內錐孔面角度為45°+15’，裝進汽缸蓋與氣門配合，不再進行研磨，不能漏氣，其口部尺寸特別嚴，進氣門座為Φ57～0.1，排氣門座為Φ52～0.1，錐面角度與口部尺寸很難控制和檢測，其大或小直接影響氣門配合高度，錐面與內孔R面相交面寬為2.5±0.1，給加工帶來了一定困難。

這樣高精度內錐面通常應該采用專用精密內錐孔磨床進行加工，但是國內暫時還沒有生產廠家，進口這種專用設備需要100多萬元，曾經用普通磨床進行改裝進行加工，而且砂輪前端磨損快，尺寸很難保證，表面粗糙度差，形位公差達不到要求。由于生產任務緊急，主機廠急需產品裝機，能否用精車代替磨床？能否保證孔的精度？用戶就是上帝，質量又是生命，都必須保證。本人憑長期的機加和檢測經驗，翻閱大量技術資料，總結出一套加工和檢測的方法，進行了各個方面的研究，通過反復實驗和檢測，產品經過裝機考核，各方面性能都達到了產品要求，產品試制取得了成功，深受用戶的稱贊，填補了國內空白。還節約了進口設備的資金，為企業創造經濟效益，本人整個過程總結如下。

1 錐孔面加工應該解決的問題

1.1 合適的余量

余量的大小直接影響加工的精度和表面粗糙度及形位公差，顯得由為重要，首先粗車錐孔，留加工余量1 mm，通過半精車留余量0.2 mm，最后精車孔到尺寸。

2.2 選擇合適的刀具及幾何參數

刀具的材料和幾何參數是產品加工的精度和表面粗糙度及形位公差保證，我們選擇了YW4合金刀片，其紅硬性、耐熱耐高溫耐磨性比較好，用專用的90°端面車刀磨出第二個鋒角，修磨長度為4～5 mm，其夾角為120°并將它和副切削刃的連接處，用油石磨出r0.2～0.5 mm的過渡刃。既可以增加刀尖強度和壽命，又可以減少殘留面積高度。以減少棱邊與孔壁的摩擦。切削刃的前后刀面需要用油石研磨，表面粗糙度值Ra0.8～0.4μm。

1.3 避免積削瘤的產生

為了避免積削瘤的產生，并注意充分冷卻，使切削速度高于30～35 m/min，很重要的是降低各刃前、后面的表面粗糙度值，注意及時消除棱邊上的積削瘤殘痕，并用油石鐾光，避免孔壁劃傷。

1.4 改進專用夾具

為了保證其產品的形位公差，與外圓及端面的跳動為0.02 mm，其夾具的定位面的要求相當高，端面的跳動和內孔跳動要保證在0.004 mm以內，內孔定位面精度要求高，配合要求高，才能保證形位公差，間隙大就會造成跳動大，表面粗糙度差，間隙小就會造成產品裝卸困難，我們針對這種情況，一是提高產品精磨尺寸，盡量相差在0.005 mm以內，二是提高夾具對夾具進行了的改進，如圖1所示，在產品定位端面內部，增加了頂板和螺釘，裝零件時，用內六角搬手螺進，頂板處于松動，用螺冒將產品壓緊，不影響端面定位。卸產品時，首先卸下螺冒，用內六角搬手螺出，頂住頂板迫使產品頂出，使定位孔的尺寸控制在 ±0.003 mm，其間隙控制在0.003 mm或過盈量0.003 mm，都能夠順利輕松裝卸，很好地保證了內外跳動質量。

1.5 改進角度檢測方法

由于角度公差很小，進氣門座內錐孔面角度為30°+10’，排氣門座內錐孔面角度為45°+10’，而錐度面寬度2.5左右，用通常的角度樣板，無法進行檢測，我們就根據正弦規的原理，制造了專用角度檢具，采用杠桿千分表及杠桿表架拖表的辦法進行檢測，控制錐面內外高度之差，根據圖紙要求計算，錐面內測點比錐面外測點低0.009 mm，在這之間就是合格品。

1.6 改進錐度口部尺寸檢測方法

錐度口部尺寸，采用游標卡尺很難檢測，采用專用樣板制造比較困難，磨損比較快，檢測困難大，眼力強度大，稍不注意就會造成誤判。改進成用球來檢測，使球與錐面一圓線接觸，這樣比較穩定，通過尺寸換算變為高度尺寸及公差，使之簡單、方便、可靠，大大降低了費用，降低了勞動強度，很好地保證了產品質量。如（圖1）所示。

1.7 對普通車床小拖板實施改進

小拖板運動一般是通過手動來實現，作為加工產品，長時間的手動相當辛苦。為了減輕操作者勞動強度，通過機械結構傳動，變手動為機械傳動，增加了傳動結構，采用齒輪傳遞，大大的降低了勞動強度，走刀平穩均勻，提高了表面粗糙度，保證了產品質量。

1.8 滾軋表面，提高表面強度和粗糙度

為了提高表面強度和粗糙度，我們采用了專用座圈精加工的滾壓器進行滾壓，在精車后進行，大大的提高了表面粗糙度，表面粗糙度值達到Ra0.2～0.1μm，提高了兩個等級。通過滾壓提高了表面強度，使之耐磨耐熱耐高溫，增加了產品使用壽命。

1.9 在加工過程中應該注意的事項

（1）車用夾具必須用螺栓在機床固定拉緊，松動了會影響產品跳動公差。

（2）車用夾具定位面必須在本機床上進行精加工，才能保證定位面的跳動公差，保證定位面的尺寸精度及表面粗糙度。

（3）產品與夾具定位面在加工之前必須擦拭干凈，否則影響定位精度，造成產品壓痕。

（4）加工產品錐面時，角度要進行校對，產品在專用角度檢具進行拖表校對，角度校對之后，將刀架與拖板的固定螺釘擰緊，防止松動，以防角度變化。

（5）刀具經過修磨后，要重新進行角度要校對，中心變化后角度已經變化。

2 結語

實踐證明：錐孔面的加工，只要能很好地綜合運用上述提出的各項措施，就會獲得比較好的加工質量，其效果基本接近磨錐面孔的質量，而且這種方法比較簡單，操作比較簡便，容易掌握且能適應各種不同材料，刀具的壽命也比較長，消費低，可以更好更快的為企業創造經濟效益（圖1）。

參考文獻

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