柴油機缸體缸套孔止口孔精加工組合機床

1、柴油機缸體缸套孔止口孔精加工組合機床 1工件加工內(nèi)容及其精度要求 1.1加工內(nèi)容B4125柴油機缸體合件(B4125.02.021)中4個缸套安裝孔及其4個缸套上端止口孔深度。工步1：半精鏜2、4(1、3)缸孔至尺寸 止口 上缸孔 下缸孔 鏜止口深至工步2：精車2、4(1、3)缸止口深至工步3：精鏜 工件移位后再加工1、3缸孔定位基準為工藝孔1.2加工尺寸及精度(見圖1)主要技術(shù)要求1.同軸度小于0.032AC中心線對B面垂直度小于0.053對A中心同軸度小于0.14止口面對A-C中心全跳動小于0.05圖1工件工序圖2技術(shù)方案分析2.1機床方案根據(jù)工件的特點，機床采用立式二軸雙工位，如圖2所示

2、。配置單軸偏心鏜頭兩個，立式三導(dǎo)軌液壓精密滑臺一個，移位精密工作臺一個，敞開式夾具一套，PC控制變頻調(diào)速電氣系統(tǒng)一套，單獨液壓站驅(qū)動液壓系統(tǒng)一套。自動工作循環(huán)(見圖3)由二根刀桿一次加工兩個缸套孔及止口孔，先由上端向下進給為半精加工，用鏜頭上定位塊與缸體頂面直接定位，以保證止口孔端面至缸體頂面要求0.05mm的公差。同時為了不使定位時滑臺的進給力施加到工件上，在鏜頭上設(shè)置了緩沖浮動機構(gòu)。定位后由鏜頭偏心機構(gòu)動作，使半精加工一組刀具退出切削位置，同時精加工止口刀具橫向進給，精鏜孔刀轉(zhuǎn)到缸孔精加工位置，然后鏜頭向上返回，精加工刀具對缸套孔進行精加工。第一次兩個缸套孔加工完成后，移位工作臺移動一缸孔

3、距，重復(fù)上述內(nèi)容，完成另兩個缸套孔、止口孔及端面的加工。機床滑臺為立式三導(dǎo)軌滑臺，滑座與立柱為一體，中間導(dǎo)軌導(dǎo)向，兩側(cè)導(dǎo)軌限位，大大提高了滑臺的強度剛性。另外，在鏜頭定位塊與工件的定位處，設(shè)置了壓縮空氣噴口，在定位前對定位部位進行吹凈，確保定位準確。機床全部采用機夾刀。圖2機床簡圖圖3機床工作循環(huán)圖在確定上述機床方案前，我們也曾經(jīng)考慮過進刀機構(gòu)用斜面推拉刀塊進行橫向切削。經(jīng)過比較后，我們認為偏心機構(gòu)優(yōu)點較多，刀體與刀桿無相對運動為剛性連接，不會出現(xiàn)被鐵屑或機構(gòu)卡死，刀具定位精度很高。如偏心機構(gòu)配置數(shù)控系統(tǒng)后，通過控制偏心的轉(zhuǎn)角和刀具的分布，用數(shù)控調(diào)整實現(xiàn)一次加工多個(兩個以上)不同直徑的孔和倒

4、角工序。2.2切削用量及刀輔具設(shè)計主軸切削用量表(電機轉(zhuǎn)速可調(diào))-上缸孔下缸孔止口切削用量半精鏜精鏜半精鏜精鏜半精鏜精切切削速度vmmin809010011380901001138090100113主軸轉(zhuǎn)速nrmin170190210245170190210245170190210245立式滑臺每分進給量mm5028502850-鏜孔每轉(zhuǎn)進給量mm0.260.290.110.130.260.290.110.130.260.29-當?shù)毒哂缮舷蛳逻M給時，d、e、f三把鏜刀進行半精鏜(見圖4)，鏜刀f到達止口孔深度位置時，偏心機構(gòu)動作，鏜刀a鏜車止口端面，同時半精鏜刀退刀，精鏜刀a、b、c進刀至精鏜

5、孔尺寸，刀具由下向上進給進行精鏜。切削用量見表，切削速度v采用變頻調(diào)速，可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。進給量采用液壓系統(tǒng)由調(diào)速閥控制。圖4鏜工序示意圖2.3夾具方案工件缸套孔中心線對曲軸軸承孔公共中心垂直度要求為0.08mm，若采用曲軸軸承孔定位，底面扶平加輔助支承的定位方式，工件的設(shè)計基準與夾具定位基準重合，能較好地保證零件缸套孔的位置度要求，但夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，曲軸軸承孔與定位心軸之間的間隙還必須用可漲心軸較好地消除，此外，對扶平、輔助支承、夾緊機構(gòu)都要求較高?？紤]到精鏜曲軸軸承孔是采用底面及兩銷孔定位，可以保證曲軸軸承孔中心線平行于底面0.04mm，故本機床采用底面及二銷定位，保證缸套孔中心線垂直底面

6、0.04mm即可滿足垂直度要求。這時夾具的形式是一面兩銷定位，使得結(jié)構(gòu)簡單，工件裝卸方便，并且大大減少了機床電氣、液壓系統(tǒng)的復(fù)雜程度。因此機床夾具采用一面兩銷頂面夾緊的形式。3偏心鏜頭設(shè)計鏜削頭是本機床的關(guān)鍵部件。在研制中吸取了國內(nèi)外同類型鏜頭的先進技術(shù)，結(jié)合本公司B4125缸體的加工要求和特點，采用了單軸偏心機構(gòu)鏜削頭，經(jīng)單頭或多軸組合可以完成單缸及多缸柴油發(fā)動機缸套孔的半精鏜、精鏜、鏜車、倒角等多工序加工。3.1主要結(jié)構(gòu)特點(1)刀桿軸中心偏離主軸回轉(zhuǎn)中心。利用偏心量進行半精鏜、精鏜直徑尺寸的控制及鏜車止口孔端面。鏜孔和車止口在同一工位，保證了止口面與上下缸孔中心線的垂直。(2)止口加工時

7、，用鏜頭上的定位擋鐵直接與缸體頂面定位，較好地控制了止口端面至缸體頂面的深度并設(shè)置了定位緩沖(浮動)裝置，避免了定位時機床滑臺超行程干涉。(3)鏜頭設(shè)計為單軸鏜頭，集中由一個變速箱一個電機傳動，有利于制造安裝調(diào)整。主軸前支承采用雙列短圓柱滾子軸承加推力球軸承結(jié)構(gòu)，使得徑向、軸向剛性好，精度較高。(4)刀桿軸后支承采用滑動軸承并用液性塑料張緊滑套，消除其間隙，提高了對刀桿的抗振動能力。(5)鏜車端面及缸徑的進刀運動傳遞機構(gòu)采用了消除間隙結(jié)構(gòu)，以保證傳動精度。3.2鏜頭動作如圖5所示，電機轉(zhuǎn)矩經(jīng)齒形帶帶動帶輪2，帶輪2經(jīng)平鍵帶動主軸5旋轉(zhuǎn)，同時帶輪2經(jīng)銷帶動法蘭8，法蘭8內(nèi)花鍵帶動花鍵軸3，花鍵軸

8、前端大螺旋角花鍵帶動螺旋花鍵法蘭4，螺旋花鍵法蘭4經(jīng)鍵帶動處于偏心狀態(tài)的軸7與主軸5同步旋轉(zhuǎn)。當定位擋鐵10在缸體頂面定位后，推桿1(由油缸推動)帶動花鍵軸3作軸向移動，軸3前端螺旋花鍵經(jīng)螺旋花鍵法蘭4帶動處于偏心狀態(tài)的軸7轉(zhuǎn)動。由于軸7安裝在主軸5的偏心孔內(nèi)，因而軸7在主軸5的偏心孔內(nèi)回轉(zhuǎn)就使刀具在徑向尺寸上增大(減小)，完成鏜車止口孔端面，并由一組刀具換為另一組刀具進行不同直徑孔的加工。圖5鏜頭結(jié)構(gòu)1.推桿 2.帶輪 3.花鍵軸 4.螺旋花鍵法蘭 5.主軸6.彈簧 7.偏心主軸 8.內(nèi)花鍵法蘭 9.前端蓋 10.定位擋鐵3.3偏心工作原理如圖6所示，O為主軸5回轉(zhuǎn)中心(即刀具回轉(zhuǎn)中心)，O

9、為偏心軸7回轉(zhuǎn)中心，兩者間距離為偏心距e，刀尖D到偏心軸7回轉(zhuǎn)中心O距離為r(此值在加工過程中為定值)，刀尖D到主軸5回轉(zhuǎn)中心O距離為R(此值隨著偏心軸7在主軸5體內(nèi)偏心孔中的轉(zhuǎn)動不斷變化，從而實現(xiàn)橫走刀和換刀)。由OOD余弦定理，當rOO0°時，R最小Rminre當rOO180°時，R最大Rmaxre最大行程是LmaxRmaxRmin2e當以Rmin和Rmax為半徑回轉(zhuǎn)時，兩個圓周中間的環(huán)形區(qū)域則是端面上可以加工到的范圍。開始工進時，刀尖至主軸回轉(zhuǎn)中心半徑為p1，工進終了為p2，則工作進給過程中偏心軸轉(zhuǎn)角為：21。考慮本機床特點，設(shè)置10°，2150°，2處直徑即為精鏜直徑及車端面刀停留直徑。2150°時不是直徑的最大值。因而在刀具出現(xiàn)磨損時，增大2即可進行刀具磨損量的補償。10°時為半精加工直徑。由圖不難看出，只要控制轉(zhuǎn)角在1至2間的變化，刀具就可出現(xiàn)一系列直徑位置，可實現(xiàn)多直徑鏜車、倒角等。圖6偏心示意圖4結(jié)束語目前本機床已制造、調(diào)試完成并投入使用，可保證工件的精度要求。國外同類型機床把精銑缸體頂面與精鏜缸套孔、止口孔設(shè)置