輕型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱加工精度的保證

張建明

（江蘇泰州技師學(xué)院，泰州 225312）

引言

近年來(lái)，輕型發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇。為使產(chǎn)品性能更優(yōu)越，箱體設(shè)計(jì)精度不斷提高，如何達(dá)到設(shè)計(jì)要求、體現(xiàn)設(shè)計(jì)理念，需要在生產(chǎn)過(guò)程中不斷研究和摸索。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，提高加工精度是永恒的主題。下面將以輕型發(fā)動(dòng)機(jī)曲箱加工為例，探究其實(shí)踐體會(huì)。

1 生產(chǎn)加工過(guò)程中的情況

輕型發(fā)動(dòng)機(jī)曲箱材料通常為鋁合金壓鑄件，具有面輪廓形狀曲折、壁薄易變形、加工孔精度要求高等特點(diǎn)。在加工過(guò)程中，平面和孔容易產(chǎn)生振紋、粘結(jié)積瘤、拉毛、變形、誤差復(fù)映等而達(dá)不到設(shè)計(jì)、工藝要求。下面將從六方面進(jìn)行分析，以求達(dá)到滿意效果。

1.1 控制切削過(guò)程中的振動(dòng)

如果在切削過(guò)程中發(fā)生振動(dòng)，可能是①工藝系統(tǒng)在外界干擾力的持續(xù)作用下而產(chǎn)生的受迫振動(dòng)；②刀具與工件材料之間的摩擦而產(chǎn)生切削過(guò)程中的切削振顫；③由外部振源引起振動(dòng)。一般情況下，當(dāng)發(fā)生振動(dòng)并已對(duì)加工質(zhì)量產(chǎn)生影響時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行區(qū)別，采取相應(yīng)措施，把振動(dòng)減少到允許的程度。

在輕型發(fā)動(dòng)機(jī)曲箱加工中，通常先加工作為基準(zhǔn)的平面。如何正確選擇定位壓緊點(diǎn)，對(duì)減少切削過(guò)程中的振動(dòng)至關(guān)重要。一般以箱體邊緣的工藝搭子或以內(nèi)腔（如曲軸孔附近的平面）定位。每個(gè)工藝搭子的位置相對(duì)穩(wěn)定，互換性較好，可避免因定位、夾緊系統(tǒng)選擇不合理引起的振動(dòng)，克服工件自身壁薄帶來(lái)的剛性不足。

1.2 科學(xué)選用刀具

加工過(guò)程中要正確選擇刀具結(jié)構(gòu)。在曲箱加工時(shí)除使用通用刀具外，通常還選擇一些鏜鉸或鉆鉸復(fù)合刀具、曲面成型刀具，擠壓成型刀具等。由于各種刀具有自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用要求，因此應(yīng)根據(jù)工件結(jié)構(gòu)條件和設(shè)計(jì)精度要求來(lái)選用。在加工工件加油孔M8×1.25時(shí)，通常先用φ6.7鉆頭鉆螺紋底孔、锪鉆孔口倒角0.5×45°、刮平刀端面刮平φ17，再攻絲M8×1.25，加工周期長(zhǎng)，精度難以保證。而在加工過(guò)程中采用復(fù)合鉆后，鉆孔、倒角、端面刮平同時(shí)解決，精度能很好保證，且提高了效率。

盡管可供選擇的刀具材料很多，但在箱體加工上目前仍以硬質(zhì)合金、合金涂層、人造金鋼石、立方氮化硼為主。在具體選擇上，應(yīng)根據(jù)工件材料牌號(hào)、設(shè)定的切削量、尺寸精度要求來(lái)合理確定刀具材料。如果選用不合理，會(huì)造成加工精度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，造成浪費(fèi)且效率低下。

選擇刀具幾何參數(shù)，必須考慮可能產(chǎn)生的切削振顫。前角、后角、刃傾角、主偏角、副偏角過(guò)大、過(guò)小，不僅影響耐用度，更有可能產(chǎn)生過(guò)度的振顫。

切削方式通常分為端刃切削、側(cè)刃切削和面輪廓切削，它們能夠達(dá)到不同精度和效果。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要根據(jù)工件精度要求、工藝系統(tǒng)剛性、切削力的大小、冷卻條件，選用合適的切削方式。

進(jìn)刀走向?qū)庸ぞ鹊挠绊懗３１缓鲆暎邕\(yùn)用得當(dāng)，可避免工藝系統(tǒng)剛性不足，減小切削阻力，改善潤(rùn)滑冷卻效果，減小鱗片狀毛刺的出現(xiàn)，提高加工精度。特別是在面加工中，影響更為明顯。

1.3 選擇合理的切削用量

加工過(guò)程中選擇合適的切削速度，是保證加工精度和切削穩(wěn)定的基本要素。在切削壓鑄鋁合金時(shí)，在保證充分冷卻、不產(chǎn)生切屑瘤的條件下，可保持高速切削。

只有當(dāng)兩種速度相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，才會(huì)不斷產(chǎn)生切削。加工箱體無(wú)論是平面還是孔系，切削進(jìn)給基本是直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給量計(jì)算單位為mm/齒或mm/轉(zhuǎn)，記錄表述時(shí)通常換算成mm/min。進(jìn)給量與切削速度共同直接影響光潔度，選擇不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、切削殘留、排屑不暢、刀具損壞等，影響加工精度。

切削寬度和深度不僅影響切削效率，也決定加工阻力的大小，對(duì)工藝系統(tǒng)的振動(dòng)和切削熱量產(chǎn)生很大影響。諸多因素中，切削寬度的影響遠(yuǎn)大于深度和速度。因此，控制好切削寬度、深度、速度的比例，是實(shí)現(xiàn)切削高效、平穩(wěn)的重要舉措之一。

1.4 防止積屑瘤對(duì)工件表面精度的影響

積屑瘤是切削時(shí)切屑經(jīng)過(guò)前刀面摩擦變形，其底金屬產(chǎn)生滯流現(xiàn)象，在高溫高壓作用下，滯流層的金屬與切屑分離而粘附在前刀面上形成。它是不斷粘附、不斷層積、不斷增高的。它的形成改變了刀具的幾何角度，對(duì)精加工影響巨大：增加了切削阻力，產(chǎn)生切削振顫；突出在切削刃上，會(huì)刺入工件表面，在工件表面劃出一些與切削速度方向一致的縱向溝紋；碎裂時(shí)，其碎片會(huì)嵌入工件已加工的表面。

通過(guò)下列措施可降低積屑瘤產(chǎn)生的速度和影響：①選擇切削速度時(shí)，避開積屑瘤的生成速度區(qū)；②加大刀具前角；③適度提高工件材料的硬度；④提高刀具前、后角面的光潔度；⑤選用合適的切削液。

1.5 選擇合適的切削液

合適的切削液能迅速滲入刀具與工件切屑接觸表面形成牢固的潤(rùn)滑薄膜，迅速將切削熱從切削區(qū)帶走，使切削溫度降低，減輕工藝系統(tǒng)的熱變形，有助于及時(shí)排出切屑，避免劃傷、堵塞已加工表面。

1.6 防止工藝系統(tǒng)的受力、受熱變形的產(chǎn)生

加工過(guò)程中，工藝系統(tǒng)會(huì)在夾緊力、切削力等外力作用下發(fā)生變形，破壞相互位置的準(zhǔn)確性，從而產(chǎn)生加工誤差，要通過(guò)相應(yīng)措施避免變形的產(chǎn)生。①改善工藝系統(tǒng)剛度；②合理布置夾緊力點(diǎn)；③改善工件結(jié)構(gòu)狀態(tài)，防止毛坯的復(fù)映誤差和切削后應(yīng)力重新分布而產(chǎn)生的應(yīng)力變形；④采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧M(jìn)行變形補(bǔ)償；⑤保切削液流量，控制局部溫升，保持工藝系統(tǒng)的受熱均衡。

2 加工實(shí)例分析

加工產(chǎn)品油鋸曲箱時(shí)，由于毛坯材料為鋁合金，材質(zhì)偏軟，且加工切屑顆粒較小，切削液過(guò)濾不夠徹底，加工后的箱體平面度和粗糙度始終達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，即左、右箱體的平面度0.04，而實(shí)際加工結(jié)果為平面度0.2左右。根據(jù)這一結(jié)果，首先分析產(chǎn)生平面度超差的主要原因：①檢查盤銑刀的選用是否正確；②工裝的工藝系統(tǒng)是否存在問(wèn)題，是否存在壓緊變形的現(xiàn)象；③切削液是否正確選用；④切削用量是否選擇正確等。

通過(guò)分析認(rèn)為，首先要用前角、后角較大的盤銑刀增加刀具的鋒利程度，減少切削阻力；其次，氣動(dòng)工裝壓緊點(diǎn)的壓緊力需要保持一致，查看是否壓緊力過(guò)大。實(shí)際測(cè)量工件的三個(gè)壓緊點(diǎn)的實(shí)際厚度為6mm、5mm、8mm，而工裝在壓緊與支承點(diǎn)的相對(duì)距離分別為2mm、0mm、2mm。

可見，三個(gè)壓緊點(diǎn)的壓緊力存在力量不均勻、壓緊力過(guò)大的現(xiàn)象。由于氣動(dòng)工裝是由氣缸與相應(yīng)的杠桿相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)工件的壓緊，所以通過(guò)調(diào)整氣缸和杠桿的調(diào)整螺栓來(lái)調(diào)整實(shí)際的壓緊點(diǎn)距離，使三個(gè)壓緊點(diǎn)壓緊后的實(shí)際尺寸為4mm、3mm、6mm，使壓板與工件壓緊點(diǎn)的實(shí)際壓縮距離為2mm，盡量減少壓緊變形。同時(shí)，檢查切削液的濃度，切削液濃度應(yīng)為3%～5%。調(diào)整切削參數(shù)，φ80盤銑刀的轉(zhuǎn)速調(diào)整為4000轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給調(diào)整為800mm/min。由于φ80盤銑刀為六刃，所以分擔(dān)到每個(gè)刀齒上的切削量為0.033mm，減少了每個(gè)刀齒的切削量，從而減少切削阻力產(chǎn)生的變形。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上措施，箱體加工后的平面度達(dá)到了工藝要求，實(shí)際檢測(cè)為平面度0.03，同時(shí)工件表面粗糙度也有所改善，增加了左右箱體的密封性能。