發(fā)動(dòng)機(jī)罐體的前后端面的大部分孔和缸孔不僅本身有較高的尺寸精度、幾何形狀精度、表面粗糙度要求，而且還有較高的位置精度和同軸度要求，如果主軸承孔的同軸度達(dá)不到要求，將會(huì)使曲軸無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如果相關(guān)聯(lián)孔的中心距偏差較大，或兩孔中心線不平行，就會(huì)影響齒輪的嚙合質(zhì)量，最后導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音過大。為使柴油機(jī)有優(yōu)良的性能和使用壽命，必須有良好的制造精度。為保證各安裝零件問正確的相互位置和配合精度，必須采用高精度的專用機(jī)床。
原加工兩端面七孔，以下平面與兩定位銷孔定位，利用兩軸鏜專機(jī)鏜主軸孔、凸輪底孔；用搖臂鉆加工前后端面定位孔；以兩端面與鉆模定位、鏜后油封擋板定位孔與惰輪孔；以下平面與定位銷孔定位加工，分別在5道工序內(nèi)完成。這樣工序分散，氣缸體采用了多個(gè)基準(zhǔn)面定位，使得孔與孔之間的位置度要求很難得到保證，且生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，且工序加工時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。為此，在分析發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體兩端面孔加工工藝的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了七軸組合鏜床。
1 零件的結(jié)構(gòu)分析與加工難點(diǎn)
（1）零件的結(jié)構(gòu)分析
圖1所示為4110柴油機(jī)機(jī)體鏜鉸主軸孔、凸輪軸襯套孔工序簡(jiǎn)圖，機(jī)體兩端面孔的尺寸及精度要求見表1。
（2）加工難點(diǎn)分析
柴油機(jī)機(jī)體零件的材料為HT250，硬度為HBSl87～255，機(jī)體兩側(cè)面各孔的尺寸精度、位置精度要求高，特別是機(jī)體凸輪軸軸瓦孔圓柱度允差0．008 mm，且凸輪軸軸瓦孔在588．88 mm長(zhǎng)度上同軸度允差僅φ0.025 mm、同軸度φ0.025 mm、與主軸孔的平行度φ0.06 mm以及粗糙度Ra0.8等要求難于控制，前端面定位孔、后端面定位孔、惰輪孔及后端油封擋板定位孔對(duì)主軸孔的位置精度也是機(jī)體加工難點(diǎn)之一。
2加工工藝分析
2．1 主軸孔和凸輪軸孔的加工工藝
（1）粗鏜主軸孔和凸輪軸孔，主軸孔鏜至5-φ（91±0.1）mm，粗糙度為Ra6.3，同軸度為φ0.05 mm。凸輪軸底孔鏜至5-φ63.30 mm，粗糙度為Ra6.3，同軸度為φ0.1mm，與主軸孔平行度φ0.1mm，在兩軸組合鏜床上一道工序進(jìn)行。
（2）半精鏜主軸孔和凸輪軸孔，主軸孔鏜至5-φ91.65 mm，粗糙度為Ra3.2，同軸度為φ0.025mm；圓柱度為φ0.0lmm，與底平面的平行度為0.05mm。凸輪軸底孔鏜至5-φ64.18 mm，粗糙度為Ra3.2,同軸度為φ0.03mm，與主軸孔平行度φ0.06mm，圓柱度為φ0.01mm。在兩軸組合精鏜床上一道工序完成。
（3）精鏜主軸孔和凸輪軸孔，主軸孔鏜至5-φ（92.065±0.01） mm，粗糙度為Ra1.6，同軸度為φ0.025mm；圓柱度為φ0.005mm。凸輪軸襯套孔鏜至5-φ60.744 mm，粗糙度為Ral.6，同軸度為φ0.025mm，與主軸孔平行度φO.06mm，圓柱度為φO.008 mm。在七軸組合鏜床上一道工序完成。
2.2惰輪孔的工藝路線
首先在組合鉆床上將惰輪孔利用專用刀具鉆至φ49.5 mm，然后在七軸組合鏜床精鏜至φ50.777 mm。
2.3后端面油封擋板定位孔、前后端面定位孔工藝路線
在組合鉆床上將后端面油封擋板定位孔、前后端面定位孔進(jìn)行鉆孔,然后在七軸組合鏜床上進(jìn)行精鏜后端面油封擋板定位孔和鉸前后端面定位孔達(dá)要求。
精加主軸孔、凸輪軸襯套孔、惰輪孔后端面油封擋板定位孔、前后端面定位孔進(jìn)行鉆孔安排在一道工序在七軸組合鏜床上進(jìn)行，排除了工件多次定位產(chǎn)生的定位誤差，大大減少了孔距精度的影響因素。
3機(jī)體兩端面孔加工多軸鏜床
（1）機(jī)床總體設(shè)計(jì)方案
該組合機(jī)床（見圖2）采用臥式雙面配置,固定式夾具,鏜桿采用多層精密導(dǎo)向,以達(dá)到較高的加工精度。主機(jī)外形輪廓尺寸為4595mm×900mm×l630mm,左右端液壓滑臺(tái)分別采用HY32一IHY50B型,動(dòng)力箱輸出轉(zhuǎn)速485r／min,左右端工作行程分別為400mm和1000mm，加工時(shí)間3-4 min。通過液壓制動(dòng)系統(tǒng)來控制自動(dòng)進(jìn)退刀，定位采用手動(dòng)伸縮式定位銷，主軸孔鏜刀桿采用液壓油缸支承，能根據(jù)鏜刀桿直徑大?。ㄏ峦詣?dòng)調(diào)節(jié)支承的高度。
（2）機(jī)床的工作循環(huán)
工件吊于夾具的讓刀位置→按電源開關(guān),左側(cè)滑臺(tái)快進(jìn)（主軸不轉(zhuǎn)）→用手將工件推至定位位置,手動(dòng)插銷定位并夾緊→左側(cè)主軸箱主軸周向定位脫開，主軸旋轉(zhuǎn)后左側(cè)滑臺(tái)工進(jìn)，帶動(dòng)鏜鉸刀進(jìn)行切削加工→冷卻系統(tǒng)啟動(dòng)→工進(jìn)到位,死擋鐵停留，主軸停轉(zhuǎn)，延時(shí)2-5 s主軸自動(dòng)定位（電控自動(dòng)）→右側(cè)滑臺(tái)快進(jìn)→右側(cè)主軸旋轉(zhuǎn)后滑臺(tái)工進(jìn),帶動(dòng)鏜鉸刀進(jìn)行切削加工→工進(jìn)到位，死擋鐵停留,主軸停轉(zhuǎn)，冷卻系統(tǒng)停止，延時(shí)2-5s主軸自動(dòng)定位（電控自動(dòng)）→右側(cè)滑臺(tái)快退，停止→手動(dòng)拔銷,松夾推工件讓刀→右側(cè)滑臺(tái)快退（手控），到位停止吊下工件。圖3為機(jī)床工作循環(huán)進(jìn)給圖。
（3）高精度的鏜模
鏜模夾具如圖4所示，導(dǎo)向支承孔裝有高精度的滾子軸承，曲軸軸瓦孔加工與凸輪軸軸瓦孔加工的前、后鏜架軸承均采用了高精度的角接觸球軸承。它可以利用預(yù)緊的方法來消除軸承的徑向和軸向游隙，減小因受工作載荷而引起的徑向和軸向偏移，從而提高軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和剛度。各鉸套孔軸心線和鏜套孔軸心線對(duì)支承平面的平行度允差不超過0.015mm，以鏜桿檢查鏜桿套的同軸度，鏜桿在導(dǎo)向套內(nèi)的軸向移動(dòng)靈活，其配合間隙小于0.015mm，配磨支承塊，保證主軸孔導(dǎo)套中心線至墊塊上平面尺寸精度為±0.01mm，支承塊上平面共面度為0.01mm。
（4）定位
根據(jù)柴油機(jī)的設(shè)計(jì)與加工工藝要求，機(jī)體加工過程中，大部分工序以一面兩孔定位方式，采用以機(jī)體底面和底面上相距為440±0.Olmm的2個(gè)φ12mm工藝孔進(jìn)行定位，限制6個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一和基準(zhǔn)重合原則。具體定位時(shí)，需設(shè)置導(dǎo)向板和初定位塊，快速找正機(jī)體位置。定位元件選擇支承塊、圓柱銷、菱形銷，定位銷做成可伸縮式。手柄控制插銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，撥動(dòng)兩定位銷的同時(shí)伸縮，采用一個(gè)手柄控制插銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可避免由于誤操作可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)定位銷到位，一個(gè)銷不到位的現(xiàn)象。
（5）鏜刀桿的液壓支承
機(jī)體的主軸孔為5-φ92.065±0.01mm，后油封定位孔φ141.02 mm，此兩孔同軸不同大小，精鏜是利用一根鏜刀桿進(jìn)行鏜削。則鏜刀桿在進(jìn)入鏜模架前是脫離鏜模架的，為保證連接主軸箱動(dòng)力軸和鏜模夾具定位支撐座與鏜桿在運(yùn)動(dòng)中的平行，工作時(shí)準(zhǔn)確進(jìn)入鏜模架，配套設(shè)計(jì)了一個(gè)帶滾動(dòng)頭的液壓支撐架，用來保持鏜桿在運(yùn)動(dòng)時(shí)平行通過鏜模夾具定位支撐座，使鏜刀桿前后直徑尺寸不同（前端為φ78，后端為φ125）時(shí),自動(dòng)調(diào)節(jié)支承的高度，實(shí)現(xiàn)主軸孔鏜桿（長(zhǎng)度1100mm）能夠平穩(wěn)進(jìn)出鏜模架，保證鏜桿足夠的剛度。
（6）階梯式鏜刀排
機(jī)體主軸孔上半圓為250鑄鐵，下半圓為球鐵，凸輪軸孔為巴氏合金，鏜削加工過程中，材質(zhì)不同，機(jī)床輕微的振動(dòng)，再加之精鏜加工若底孔偏心量較大，加工過程中切削深度不均勻，切削力時(shí)大時(shí)小，鏜桿相應(yīng)的內(nèi)應(yīng)力，彈性變形量也隨機(jī)變化，極易形成鏜桿自振，使孔精鏜加工后將無法完全消除半精加工時(shí)的缺陷。為此，主軸孔精鏜加工中，設(shè)計(jì)為雙刀鏜刀排，前鏜刀其主要目的是消除偏心，而由后鏜刀完成最終精鏜加工。在加工中采用依次進(jìn)刀法，鏜刀分組錯(cuò)開加工，互不干擾，不產(chǎn)生共振，可大大地減小同步切削抗力，有利于保證和提高精鏜加工精度。
4應(yīng)用效果
該機(jī)床用于4110柴油機(jī)機(jī)體兩端七孔加工，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，主軸承孔的加工精度可達(dá)到IT6～I(xiàn)T7級(jí)，同軸度達(dá)到0.02～0.025 mm。并對(duì)所加工的每個(gè)孔進(jìn)行尺寸精度、位置精度和表面精度的檢測(cè)及質(zhì)量跟蹤，完全達(dá)到和超過4110發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的設(shè)計(jì)要求。機(jī)床運(yùn)行良好，設(shè)計(jì)上充分利用閑置的組合機(jī)床配件，降低成本，縮短了組合機(jī)床設(shè)計(jì)制造周期，為企業(yè)節(jié)約了大量資金，贏得了時(shí)間和效益。
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