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(jī)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清寇。

工步1：半精鏜2训堆、4(1、3)缸孔至尺寸

工步2：精車2椒功、4(1捶箱、3)缸止口深至150-0.06

工步3：精鏜2-φ144+0.040，2-φ141+0.040

工件移位后再加工1硫舞、3缸孔

定位基準(zhǔn)為工藝孔2-φ26+0.0250

1.2加工尺寸及精度

主要技術(shù)要求

1.φ144+0.040對φ141+0.040同軸度小于φ0.03
2．A－C中心線對B面垂直度小于φ0.05
3．φ152+0.160對A中心同軸度小于φ0.1
4．止口面φ150-0.05對A-C中心全跳動小于φ0.05

2技術(shù)方案分析

2.1機(jī)床方案

根據(jù)工件的特點相脱，機(jī)床采用立式二軸雙工位，如圖2所示铅惋。配置單軸偏心鏜頭兩個绅拢，立式三導(dǎo)軌液壓精密滑臺一個，移位精密工作臺一個泪滥，敞開式夾具一套濒聪，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)一套园凫。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砍没，先由上端向下進(jìn)給為半精加工，用鏜頭上定位塊與缸體頂面直接定位十碗，以保證止口孔端面至缸體頂面要求0.05mm的公差鸥司。同時為了不使定位時滑臺的進(jìn)給力施加到工件上，在鏜頭上設(shè)置了緩沖浮動機(jī)構(gòu)汉惫。定位后由鏜頭偏心機(jī)構(gòu)動作培愁，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(jìn)給缓窜，精鏜孔刀轉(zhuǎn)到缸孔精加工位置定续，然后鏜頭向上返回，精加工刀具對缸套孔進(jìn)行精加工禾锤。第一次兩個缸套孔加工完成后私股，移位工作臺移動一缸孔距，重復(fù)上述內(nèi)容时肿，完成另兩個缸套孔庇茫、止口孔及端面的加工港粱。機(jī)床滑臺為立式三導(dǎo)軌滑臺螃成，滑座與立柱為一體，中間導(dǎo)軌導(dǎo)向查坪，兩側(cè)導(dǎo)軌限位寸宏，大大提高了滑臺的強(qiáng)度剛性。另外，在鏜頭定位塊與工件的定位處氮凝，設(shè)置了壓縮空氣噴口羔巢，在定位前對定位部位進(jìn)行吹凈，確保定位準(zhǔn)確黎蠢。機(jī)床全部采用機(jī)夾刀霹早。

在確定上述機(jī)床方案前，我們也曾經(jīng)考慮過進(jìn)刀機(jī)構(gòu)用斜面推拉刀塊進(jìn)行橫向切削岔歼。經(jīng)過比較后秋贤，我們認(rèn)為偏心機(jī)構(gòu)優(yōu)點較多，刀體與刀桿無相對運動為剛性連接帘既，不會出現(xiàn)被鐵屑或機(jī)構(gòu)卡死爬喝，刀具定位精度很高。如偏心機(jī)構(gòu)配置數(shù)控系統(tǒng)后顷敞，通過控制偏心的轉(zhuǎn)角和刀具的分布程鸵，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(jī)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v
m／min 80～90 100～113 80～90 100～113 80～90 100～113
主軸轉(zhuǎn)速n
r／min 170～190 210～245 170～190 210～245 170～190 210～245
立式滑臺每
分進(jìn)給量mm 50 28 50 28 50 -
鏜孔每轉(zhuǎn)
進(jìn)給量mm 0.26～0.29 0.11～0.13 0.26～0.29 0.11～0.13 0.26～0.29 -

當(dāng)?shù)毒哂缮舷蛳逻M(jìn)給時蒜吱，d频僵、e、f三把鏜刀進(jìn)行半精鏜(見圖4)诚凰，鏜刀f到達(dá)止口孔深度位置時享甸，偏心機(jī)構(gòu)動作，鏜刀a鏜車止口端面梳侨，同時半精鏜刀退刀蛉威，精鏜刀a、b走哺、c進(jìn)刀至精鏜孔尺寸蚯嫌，刀具由下向上進(jìn)給進(jìn)行精鏜。切削用量見表丙躏，切削速度v采用變頻調(diào)速择示，可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。進(jìn)給量采用液壓系統(tǒng)由調(diào)速閥控制晒旅。

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栅盲，若采用曲軸軸承孔定位，底面扶平加輔助支承的定位方式废恋，工件的設(shè)計基準(zhǔn)與夾具定位基準(zhǔn)重合谈秫，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)雜鱼鼓，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私免，此外木冈，對扶平、輔助支承檀抡、夾緊機(jī)構(gòu)都要求較高演易。考慮到精鏜曲軸軸承孔是采用底面及兩銷孔定位园溃，可以保證曲軸軸承孔中心線平行于底面0.04mm坝偶，故本機(jī)床采用底面及二銷定位，保證缸套孔中心線垂直底面0.04mm即可滿足垂直度要求冲雾。這時夾具的形式是一面兩銷定位慰沸，使得結(jié)構(gòu)簡單，工件裝卸方便槽叮，并且大大減少了機(jī)床電氣磷像、液壓系統(tǒng)的復(fù)雜程度。因此機(jī)床夾具采用一面兩銷頂面夾緊的形式津贩。

3偏心鏜頭設(shè)計

鏜削頭是本機(jī)床的關(guān)鍵部件邦匆。在研制中吸取了國內(nèi)外同類型鏜頭的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合本公司B4125缸體的加工要求和特點尝江，采用了單軸偏心機(jī)構(gòu)鏜削頭涉波，經(jīng)單頭或多軸組合可以完成單缸及多缸柴油發(fā)動機(jī)缸套孔的半精鏜、精鏜炭序、鏜車啤覆、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)中心惭聂。利用偏心量進(jìn)行半精鏜窗声、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辜纲，保證了止口面與上下缸孔中心線的垂直笨觅。
(2)止口加工時，用鏜頭上的定位擋鐵直接與缸體頂面定位耕腾，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)裝置见剩，避免了定位時機(jī)床滑臺超行程干涉。
(3)鏜頭設(shè)計為單軸鏜頭扫俺，集中由一個變速箱一個電機(jī)傳動苍苞，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)涉姆，使得徑向耕粪、軸向剛性好，精度較高荒鳖。
(4)刀桿軸后支承采用滑動軸承并用液性塑料張緊滑套居饵，消除其間隙蛔交，提高了對刀桿的抗振動能力末昂。
(5)鏜車端面及缸徑的進(jìn)刀運動傳遞機(jī)構(gòu)采用了消除間隙結(jié)構(gòu)减严，以保證傳動精度。

3.2鏜頭動作

電機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)齒形帶帶動帶輪2二蚓，帶輪2經(jīng)平鍵帶動主軸5旋轉(zhuǎn)肮碗，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停就，花鍵軸前端大螺旋角花鍵帶動螺旋花鍵法蘭4始踪，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(dāng)定位擋鐵10在缸體頂面定位后颈癌，推桿1(由油缸推動)帶動花鍵軸3作軸向移動洁糟，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)猖败，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)速缆，完成鏜車止口孔端面，并由一組刀具換為另一組刀具進(jìn)行不同直徑孔的加工恩闻。

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所示艺糜，O為主軸5回轉(zhuǎn)中心(即刀具回轉(zhuǎn)中心)，O′為偏心軸7回轉(zhuǎn)中心幢尚，兩者間距離為偏心距e破停，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)動不斷變化尉剩，從而實現(xiàn)橫走刀和換刀)真慢。由ΔO′OD余弦定理，

當(dāng)∠rO′O＝0°時理茎，R最小Rmin＝r－e
當(dāng)∠rO′O＝180°時晤碘，R最大Rmax＝r＋e
最大行程是Lmax＝Rmax－Rmin＝2e

當(dāng)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功蜓。開始工進(jìn)時园爷，刀尖至主軸回轉(zhuǎn)中心半徑為p1，工進(jìn)終了為p2丑辖，則工作進(jìn)給過程中偏心軸轉(zhuǎn)角為：φ＝θ2－θ1卷芜。考慮本機(jī)床特點咏编，設(shè)置θ1＝0°元粹，θ2＝150°，θ2處直徑即為精鏜直徑及車端面刀停留直徑理侄。θ2＝150°時不是直徑的最大值勺激。因而在刀具出現(xiàn)磨損時雾鸠，增大θ2即可進(jìn)行刀具磨損量的補償。θ1＝0°時為半精加工直徑捎滴。由圖不難看出纪娄，只要控制轉(zhuǎn)角在θ1至θ2間的變化，刀具就可出現(xiàn)一系列直徑位置悉契，可實現(xiàn)多直徑鏜車启毁、倒角等。

4結(jié)束語

目前本機(jī)床已制造憔辞、調(diào)試完成并投入使用页衙，可保證工件的精度要求。國外同類型機(jī)床把精銑缸體頂面與精鏜缸套孔阴绢、止口孔設(shè)置在同一機(jī)床上店乐，可更有效地控制止口孔深度。由于缸體尺寸較大呻袭，機(jī)床設(shè)計較龐大眨八，復(fù)雜。因此我們采用銑棒妨、鏜分開踪古，機(jī)床較前者簡單，但從工藝上提高了前道工序銑缸體頂面與底面的平行度要求券腔。經(jīng)計算也可保證其要求伏穆。本機(jī)床如果配置數(shù)控系統(tǒng)，可大大提高加工精度及自動化程度纷纫，這將有待于今后對本機(jī)床的改造枕扫。

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