發(fā)動機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，將會使曲軸無法正常運轉(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，就會影響齒輪的嚙合質(zhì)量，最后導(dǎo)致發(fā)動機的噪音過大。為使柴油機有優(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，且工序加工時間長，勞動強度大。為此，在分析發(fā)動機機體兩端面孔加工工藝的基礎(chǔ)上，設(shè)計了七軸組合鏜床。
1 零件的結(jié)構(gòu)分析與加工難點
（1）零件的結(jié)構(gòu)分析
圖1所示為4110柴油機機體鏜鉸主軸孔、凸輪軸襯套孔工序簡圖，機體兩端面孔的尺寸及精度要求見表1。
（2）加工難點分析
柴油機機體零件的材料為HT250，硬度為HBSl87～255，機體兩側(cè)面各孔的尺寸精度、位置精度要求高，特別是機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主軸孔的位置精度也是機體加工難點之一。
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、前后端面定位孔進行鉆孔,然后在七軸組合鏜床上進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、前后端面定位孔進行鉆孔安排在一道工序在七軸組合鏜床上進行，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機體兩端面孔加工多軸鏜床
（1）機床總體設(shè)計方案
該組合機床（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。主機外形輪廓尺寸為4595mm×900mm×l630mm,左右端液壓滑臺分別采用HY32一IHY50B型,動力箱輸出轉(zhuǎn)速485r／min,左右端工作行程分別為400mm和1000mm，加工時間3-4 min。通過液壓制動系統(tǒng)來控制自動進退刀，定位采用手動伸縮式定位銷，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?，自動調(diào)節(jié)支承的高度。
（2）機床的工作循環(huán)
工件吊于夾具的讓刀位置→按電源開關(guān),左側(cè)滑臺快進（主軸不轉(zhuǎn)）→用手將工件推至定位位置,手動插銷定位并夾緊→左側(cè)主軸箱主軸周向定位脫開，主軸旋轉(zhuǎn)后左側(cè)滑臺工進，帶動鏜鉸刀進行切削加工→冷卻系統(tǒng)啟動→工進到位,死擋鐵停留，主軸停轉(zhuǎn)，延時2-5 s主軸自動定位（電控自動）→右側(cè)滑臺快進→右側(cè)主軸旋轉(zhuǎn)后滑臺工進,帶動鏜鉸刀進行切削加工→工進到位，死擋鐵停留,主軸停轉(zhuǎn)，冷卻系統(tǒng)停止，延時2-5s主軸自動定位（電控自動）→右側(cè)滑臺快退，停止→手動拔銷,松夾推工件讓刀→右側(cè)滑臺快退（手控），到位停止吊下工件。圖3為機床工作循環(huán)進給圖。
（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，從而提高軸承的運轉(zhuǎn)精度和剛度。各鉸套孔軸心線和鏜套孔軸心線對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)柴油機的設(shè)計與加工工藝要求，機體加工過程中，大部分工序以一面兩孔定位方式，采用以機體底面和底面上相距為440±0.Olmm的2個φ12mm工藝孔進行定位，限制6個自由度，實現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一和基準(zhǔn)重合原則。具體定位時，需設(shè)置導(dǎo)向板和初定位塊，快速找正機體位置。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)動一個角度，撥動兩定位銷的同時伸縮，采用一個手柄控制插銷軸轉(zhuǎn)動，這樣可避免由于誤操作可能會產(chǎn)生一個定位銷到位，一個銷不到位的現(xiàn)象。
（5）鏜刀桿的液壓支承
機體的主軸孔為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行鏜削。則鏜刀桿在進入鏜模架前是脫離鏜模架的，為保證連接主軸箱動力軸和鏜模夾具定位支撐座與鏜桿在運動中的平行，工作時準(zhǔn)確進入鏜模架，配套設(shè)計了一個帶滾動頭的液壓支撐架，用來保持鏜桿在運動時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,自動調(diào)節(jié)支承的高度，實現(xiàn)主軸孔鏜桿（長度1100mm）能夠平穩(wěn)進出鏜模架，保證鏜桿足夠的剛度。
（6）階梯式鏜刀排
機體主軸孔上半圓為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，機床輕微的振動，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，切削力時大時小，鏜桿相應(yīng)的內(nèi)應(yīng)力，彈性變形量也隨機變化，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的缺陷。為此，主軸孔精鏜加工中，設(shè)計為雙刀鏜刀排，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刀法，鏜刀分組錯開加工，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
該機床用于4110柴油機機體兩端七孔加工，經(jīng)生產(chǎn)實踐證明，主軸承孔的加工精度可達(dá)到IT6～IT7級，同軸度達(dá)到0.02～0.025 mm。并對所加工的每個孔進行尺寸精度、位置精度和表面精度的檢測及質(zhì)量跟蹤，完全達(dá)到和超過4110發(fā)動機機體的設(shè)計要求。機床運行良好，設(shè)計上充分利用閑置的組合機床配件，降低成本，縮短了組合機床設(shè)計制造周期，為企業(yè)節(jié)約了大量資金，贏得了時間和效益。
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