高速加工技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工中的應(yīng)用分析

安鵬

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在很大程度上改變了工業(yè)生產(chǎn)，使得工業(yè)生產(chǎn)水平更高。就以發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工來說，科學(xué)、合理的應(yīng)用高速加工技術(shù)，可以針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的工藝特點(diǎn)及生產(chǎn)實(shí)際要求，合理進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)缸體高速加工，必然能夠提高發(fā)動(dòng)機(jī)缸體

關(guān)鍵詞：高速加工技術(shù)；發(fā)動(dòng)機(jī)；缸體加工；應(yīng)用

發(fā)動(dòng)機(jī)缸體作為發(fā)動(dòng)機(jī)最重要組成部分之一，也是最復(fù)雜的零件。出于保證發(fā)動(dòng)機(jī)良好性能的考慮，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工的精密度、加工工藝提出了較高的要求。此種情況下，采用傳統(tǒng)加工方法來進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。對(duì)此，應(yīng)當(dāng)注重引用高速加工技術(shù)，起采用超硬材料刀具及模具，并利用先進(jìn)的制造設(shè)備予以生產(chǎn)加工，可以大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)缸體質(zhì)量及精密性。所以，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工中科學(xué)的運(yùn)用高速加工技術(shù)是非常有意義的。

1 基于高速加工技術(shù)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工的可行性分析

1.1 缸體高速加工效率分析

基于傳統(tǒng)常規(guī)切削理論，確定發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工效率的公式為：

Vc=vfap

注：Vc表示為常規(guī)加工中的切削效率；v表示為切削速度；f表示為進(jìn)給量；ap表示為切削深度。

給予高速加工技術(shù)來進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工，缸體加工效率表示為：Vg=w/t

注：Vg表示為高速加工時(shí)的加工效率；w表示為切削過程總金屬除去量；t表示為切削總時(shí)間。

基于相關(guān)文獻(xiàn)了解到，單位時(shí)間內(nèi)材料切削率Vg還可以表示為切削速度、進(jìn)給量及切削深度的乘積，公式表示為：Vg=vgfgapg

比較以上公式，可以確定高速切削加工中，切削深度、吃刀量對(duì)加工效率的影響較大。的確，缸體加工中，切削深度、被吃刀量小，當(dāng)在主軸高速旋轉(zhuǎn)的過程中，進(jìn)給速度增大，那么單位時(shí)間金屬切削量增加，相應(yīng)的加工效率也大大增加。所以，基于高速加工技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工中加工效率的優(yōu)勢，主要是因?yàn)橹鬏S轉(zhuǎn)速及進(jìn)給速度的提升。

1.2 缸體高速加工精度分析

為達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工質(zhì)量要求，需要保證切削加工機(jī)床具有較高精度、速度、剛度。基于高速加工技術(shù)來進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工，不僅在機(jī)床方面滿足要求，還在銑削方面予以優(yōu)化[1]。

高速銑削時(shí)，其他切削刀的集中力是遠(yuǎn)小于主切削刀的，在此筆者忽略刀具系統(tǒng)變形與主切削力相比。基于材料力學(xué)理論，刀具系統(tǒng)視為受集中力F下的一端固定一端自由的懸臂梁，那么在集中力F的作用下，刀具系統(tǒng)受力方向的變形量即為：yg=Fx2（3l-x）/（6EI）

注：E表示為刀桿材料的彈性模量；I表示為旋轉(zhuǎn)刀具的極慣性矩。

基于以上公式，可以計(jì)算出刀具的最大變形量，為ymax=Fl3/（3EI）

對(duì)以上公式進(jìn)行分析，可以確定刀具狀態(tài)對(duì)缸體加工精度的影響較大。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工的精確度，一定要選擇剛度大的刀具系統(tǒng)，以便具體加工中，所產(chǎn)生的主切削力較小，刀具系統(tǒng)變形可能性降低，促使缸體加工尺寸精度得以提高。

1.3 缸體高速加工安全性分析

發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工的過程中，轉(zhuǎn)速提高，那么切削加工的安全性將會(huì)有所下降。基于此點(diǎn)，在利用高速加工技術(shù)來進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工的過程中，需要慎重考慮缸體高速加工安全性問題。出于安全加工的考慮，在具體進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)缸體高速加工中，①應(yīng)當(dāng)以CE標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)加工機(jī)床的保護(hù)裝置和操作位置予以檢查，同時(shí)觀察操作位置是否具有極好視野并符合人機(jī)工程環(huán)境要求；②嚴(yán)格遵照安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求來進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)刀具的選擇，同時(shí)檢測刀具刀體強(qiáng)度是否符合要求，刀具刀體零件及刀片夾緊是否可靠；③對(duì)操作人員進(jìn)行缸體高速加工安全操作培訓(xùn)，促使操作人員具有較高的安全意識(shí)，并掌握缸體高速加工安全操作流程及相關(guān)注意事項(xiàng)；④測定極限轉(zhuǎn)速，對(duì)機(jī)床及切削過程進(jìn)行檢測。總之，為了保證基于高速加工技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工，一定要做好方方面面的安全防范工作，將安全隱患降低最低[2]。

2 基于高速加工技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝

2.1 缸體高速加工工藝基準(zhǔn)的選擇

加工工藝基準(zhǔn)的選擇是保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵，因發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在進(jìn)行缸體高速加工的過程中，更要做好缸體高速加工工藝基準(zhǔn)的選擇。

2.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇

粗基準(zhǔn)選擇方面應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：其一，綜合分析缸體高速加工中，孔加工量，合理調(diào)整加工工藝，保證孔的加工余量均勻。 其二，在裝入缸體零件的過程中，一定要保證零件與箱壁距離的控制。

2.1.2 精基準(zhǔn)的選擇

在進(jìn)行精基準(zhǔn)選擇時(shí)，尤為注重考慮設(shè)計(jì)技術(shù)要求及裝夾準(zhǔn)確、可靠、方便的問題。也就是基于“一面兩銷”為全線的統(tǒng)一基準(zhǔn)，對(duì)定位銷孔的距離、基準(zhǔn)面的平面度等方面予以控制。

2.1.3 工件的輸送

由于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體外形比較規(guī)則，具有較好的輸送基準(zhǔn)，因此在進(jìn)行工件輸送的過程中可以采用滾子輸送機(jī)直接輸送方式[3]。

2.2 缸體高速加工的主要工藝措施

2.2.1 孔和面的加工順序的確定

由于箱體類零件的加工都遵循先面后孔的原則，所以在進(jìn)行缸體高速加工的過程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)箱體的基準(zhǔn)面先加工，在此基礎(chǔ)上對(duì)其他平面予以加工，之后進(jìn)行相應(yīng)孔的加工。

2.2.2 孔系加工方案的優(yōu)選

孔系加工效果在一定程度上會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)缸體應(yīng)用效果。為了提高缸體高速加工的精確度，選擇最佳的孔系加工方案是非常必要的，如此可以保證氣缸孔加工中粗鏜、半精鏜、精鏜和珩磨效果良好；深油孔加工中合理運(yùn)用大流量冷卻系統(tǒng)，確保深油孔加工效果良好，凸輪軸孔加工時(shí)合理運(yùn)用單面鏜孔和雙面鏜孔兩種工藝方案等[4]。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉書鋒，聶建軍.整體PCBN刀具高速銑削發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋的應(yīng)用[J].工具技術(shù)，2010，44（12）：60-63.

[2]劉殿有.剛?cè)峤Y(jié)合的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體生產(chǎn)自動(dòng)線設(shè)計(jì)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2015（2）：148-150.

[3]王晶晶，李新梅.高速切削加工技術(shù)及其重要應(yīng)用領(lǐng)域淺析[J].機(jī)床與液壓，2015，43（4）：177-180，94.

[4]吳鳳和，周文.高速加工技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工中的應(yīng)用研究[J].中國機(jī)械工程，2010，17（18）：1975-1978.