柴油机缸体缸套孔止口孔精加工组合机床

摘要：我公司B4125(及B4130)四缸柴油机缸体中缸套孔尺寸精度、粗糙度、止口孔深度及位置度要求都较高，尤其是止口孔深度公差较难控制。本机床的研制成功为我公司B4125(B4130)柴油机缸体的加工提供了可靠的技术保证。
关键词：缸套孔；止口孔；精加工偏心机构；组合机床

1工件加工内容及其精度要求

1.1加工内容

B4125柴油机缸体合件(B4125.02.021)中4个缸套安装孔及其4个缸套上端止口孔深度。

工步1：半精镗2、4(1、3)缸孔至尺寸

工步2：精车2、4(1、3)缸止口深至15⁰_-0.06

工步3：精镗2-φ144^+0.04₀，2-φ141^+0.04₀

工件移位后再加工1、3缸孔

定位基准为工艺孔2-φ26^+0.025₀

1.2加工尺寸及精度(见图1)

图1工件工序图

主要技术要求

1.φ144^+0.04₀对φ141^+0.04₀同轴度小于φ0.03
2．A－C中心线对B面垂直度小于φ0.05
3．φ152^+0.16₀对A中心同轴度小于φ0.1
4．止口面φ15⁰_-0.05对A-C中心全跳动小于φ0.05

2技术方案分析

2.1机床方案

根据工件的特点，机床采用立式二轴双工位，如图2所示。配置单轴偏心镗头两个，立式三导轨液压精密滑台一个，移位精密工作台一个，敞开式夹具一套，PC控制变频调速电气系统一套，单独液压站驱动液压系统一套。自动工作循环(见图3)由二根刀杆一次加工两个缸套孔及止口孔，先由上端向下进给为半精加工，用镗头上定位块与缸体顶面直接定位，以保证止口孔端面至缸体顶面要求0.05mm的公差。同时为了不使定位时滑台的进给力施加到工件上，在镗头上设置了缓冲浮动机构。定位后由镗头偏心机构动作，使半精加工一组刀具退出切削位置，同时精加工止口刀具横向进给，精镗孔刀转到缸孔精加工位置，然后镗头向上返回，精加工刀具对缸套孔进行精加工。第一次两个缸套孔加工完成后，移位工作台移动一缸孔距，重复上述内容，完成另两个缸套孔、止口孔及端面的加工。机床滑台为立式三导轨滑台，滑座与立柱为一体，中间导轨导向，两侧导轨限位，大大提高了滑台的强度刚性。另外，在镗头定位块与工件的定位处，设置了压缩空气喷口，在定位前对定位部位进行吹净，确保定位准确。机床全部采用机夹刀。

图2机床简图

图3机床工作循环图

在确定上述机床方案前，我们也曾经考虑过进刀机构用斜面推拉刀块进行横向切削。经过比较后，我们认为偏心机构优点较多，刀体与刀杆无相对运动为刚性连接，不会出现被铁屑或机构卡死，刀具定位精度很高。如偏心机构配置数控系统后，通过控制偏心的转角和刀具的分布，用数控调整实现一次加工多个(两个以上)不同直径的孔和倒角工序。

2.2切削用量及刀辅具设计

主轴切削用量表(电机转速可调)

-	上缸孔		下缸孔		止口
切削用量	半精镗	精镗	半精镗	精镗	半精镗	精切
切削速度v m／min	80～90	100～113	80～90	100～113	80～90	100～113
主轴转速n r／min	170～190	210～245	170～190	210～245	170～190	210～245
立式滑台每 分进给量mm	50	28	50	28	50	-
镗孔每转 进给量mm	0.26～0.29	0.11～0.13	0.26～0.29	0.11～0.13	0.26～0.29	-

当刀具由上向下进给时，d、e、f三把镗刀进行半精镗(见图4)，镗刀f到达止口孔深度位置时，偏心机构动作，镗刀a镗车止口端面，同时半精镗刀退刀，精镗刀a、b、c进刀至精镗孔尺寸，刀具由下向上进给进行精镗。切削用量见表，切削速度v采用变频调速，可在一定范围内调整。进给量采用液压系统由调速阀控制。

图4镗工序示意图

2.3夹具方案

工件缸套孔中心线对曲轴轴承孔公共中心垂直度要求为0.08mm，若采用曲轴轴承孔定位，底面扶平加辅助支承的定位方式，工件的设计基准与夹具定位基准重合，能较好地保证零件缸套孔的位置度要求，但夹具结构复杂，曲轴轴承孔与定位心轴之间的间隙还必须用可涨心轴较好地消除，此外，对扶平、辅助支承、夹紧机构都要求较高。考虑到精镗曲轴轴承孔是采用底面及两销孔定位，可以保证曲轴轴承孔中心线平行于底面0.04mm，故本机床采用底面及二销定位，保证缸套孔中心线垂直底面0.04mm即可满足垂直度要求。这时夹具的形式是一面两销定位，使得结构简单，工件装卸方便，并且大大减少了机床电气、液压系统的复杂程度。因此机床夹具采用一面两销顶面夹紧的形式。