某新型發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)新穎泪滥，主機(jī)匣分左右安裝立砸，其內(nèi)部關(guān)鍵件凸輪軸的安裝孔屬于一種特殊深孔形式戈咳，通過優(yōu)化方案自主設(shè)計(jì)了一套用于深孔加工的刀具方案，通過試制完成了首件的加工癞蚕，為系列化研制該類機(jī)型積累了加工經(jīng)驗(yàn)蕊爵。 

　　前言

　　某型發(fā)動(dòng)機(jī)是我國(guó)水平對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)的首次研制類型，比早期的發(fā)動(dòng)機(jī)更容易實(shí)現(xiàn)系列化桦山、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展攒射，有極大的市場(chǎng)前景。該發(fā)動(dòng)機(jī)的左恒水、右機(jī)匣是發(fā)動(dòng)機(jī)的主體匆篓，由鋁合金鑄造后經(jīng)機(jī)加而成。

　　機(jī)匣結(jié)構(gòu)復(fù)雜余窖，外形為非規(guī)則的殼體件，擁有特殊的散熱片函以，難以按回轉(zhuǎn)件的方式實(shí)現(xiàn)高精度內(nèi)孔加工森片，尤其多個(gè)安裝孔的長(zhǎng)徑比都大于20，屬于深孔加工轨畏，用以往的鏜削加工無法達(dá)到要求毯炊，是機(jī)型試制中亟待解決加工問題。

　　1 零件的工藝特點(diǎn)及難點(diǎn)分析

　　該機(jī)型研制周期短瞄隶，機(jī)匣中凸輪軸安裝孔的尺寸位置精度高态素，若采用外購(gòu)刀具其采購(gòu)周期約為三個(gè)月，研制周期太長(zhǎng)第讯，成本也偏高躲含。試制中必須結(jié)合工廠自身的刀具制造能力自行擬定工藝方案和刀具設(shè)計(jì)，完成關(guān)鍵工序的加工褒碌。

　　1.1 機(jī)匣件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸安裝孔結(jié)構(gòu)如圖1 所示别肄，型面分為4 段，深度最大處574 毫米交惯，各間段上的孔尺寸精度相同均為φ26.2+0.038+0.01 毫米次泽，孔的圓柱度不大于0.025mm，相對(duì)于三個(gè)基準(zhǔn)要素的的位置度要求為φ0.05 毫米席爽。零件材料為ZL105意荤，為可熱處理強(qiáng)化的鋁－硅－銅－鎂系鑄造合金，具有良好的鑄造工藝性能和較高的氣密性，屬中等熱強(qiáng)鋁合金玖像，其高溫力學(xué)性能和切削加工性能均優(yōu)于ZL101紫谷、ZL104等鑄造合金。

　　
　　1.2 工藝分析 　　

　　在航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件制造中深孔鉆削被廣泛使用御铃，為得到穩(wěn)定的加工質(zhì)量,工廠已配備有多種深孔機(jī)床和刀具實(shí)現(xiàn)槍鉆碴里、BAT 深孔鉆、噴射鉆等等工藝方法上真，但凸輪軸的安裝孔直徑大小和零件結(jié)構(gòu)的非封閉不便于廠內(nèi)專用深孔鉆床上采用帶內(nèi)或外排屑的鉆咬腋、鏜工藝，同時(shí)零件結(jié)構(gòu)的間斷性使刀具的切削要形成多次切入和切出睡互，常規(guī)深孔刀具的加工過程不穩(wěn)定掂器，各種精度難以保證。因此決定在鏜床或加工中心上另行制定一套切實(shí)可行的加工方案种洛，由夾具對(duì)零件進(jìn)行精確定位役寡，刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)給完成加工。

　　最后選定的設(shè)備為DIXI 公司的DHP80 數(shù)控臥式四軸加工中心岗师，水平工作臺(tái)尺寸 800×800mm贵舀，線性軸X/Y/Z 的工作行程分別為200mm/1100mm/1100mm，X瘩邀、Y欲灾、Z 軸的定位精度≤0.005mm，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)12000rpm依矿，主軸錐孔采用ISO50標(biāo)準(zhǔn)勉徘，冷卻液流量50L/ min，最大刀具長(zhǎng)度大于600 min范蛉，完全可滿足該零件的加工羊湃。

　　左、右機(jī)匣最終是通過定位銷和螺紋實(shí)現(xiàn)對(duì)半聯(lián)結(jié)份噪，兩邊機(jī)匣的凸輪軸安裝孔都是不完整的孔然走，在完成組合加工孔后，左戏挡、右機(jī)匣還要拆開進(jìn)行其他工序加工丰刊。在進(jìn)行孔加工前可以不再依循傳統(tǒng)的孔粗加工方法，試制中以精密螺栓安裝孔和曲軸支靠面為定位基準(zhǔn)增拥，分別對(duì)左啄巧、右機(jī)匣凸輪軸安裝孔進(jìn)行兩道銑削加工，底孔的直線度掌栅、位置度比鉆削更好秩仆，有利于精加工刀具的最終加工質(zhì)量码泛。

　　1.3 刀具方案分析

　　汽車變速箱排擋孔的結(jié)構(gòu)有類似該機(jī)匣之處，變速箱為非完全封閉箱體澄耍，雖然內(nèi)孔也存在間斷噪珊，各型面孔之間仍然能安排刀具的引導(dǎo)裝置，減少刀具的振動(dòng)齐莲，這樣可以彌補(bǔ)擴(kuò)孔痢站、鉸孔對(duì)前工序位置度校正能力弱的缺點(diǎn)。但左鳖直、右機(jī)匣在粗加工后再次用定位銷和螺紋組合一起悯女，各段孔型面之間無法安置刀具引導(dǎo)，在這種情況下刀具的多次切入切出姥咖、刀具外徑的跳動(dòng)都會(huì)破壞零件孔的精度犀震，如何有效的去除擴(kuò)孔余量、保證刀具的剛性實(shí)現(xiàn)精加工是保證工藝要求的關(guān)鍵碟灾，專用刀具是保證該工藝方案的主要手段禀坝。

　　2 工藝加工方案選擇及刀具設(shè)計(jì)

　　2.1整體解決方案

　　結(jié)合以往各種加工方法的優(yōu)點(diǎn)采取鏜削和鉸削相結(jié)合的方法加工左、右機(jī)匣倾秤，由于左伟秩、右機(jī)匣之間有定位誤差、加工精度和組合精度的影響衬朗，粗加工孔后留下的余量有不均勻情況蚓夺，必須安排一道鏜削工序來校正被加工孔的位置度，為鉸削留下均勻的余量兢涡。凸輪軸安裝孔尺寸精度為IT7，表面粗糙度為Ra0.8微米殖熟，鉸削完全可以滿足加工要求局待。

　　具體工藝安排如下，首先用進(jìn)口的通用精密微調(diào)鏜刀加工第一段的型面孔菱属，調(diào)整加工孔的尺寸到設(shè)置值钳榨，精確地保證孔徑的精度和較細(xì)的表面粗糙度。然后用專用鏜刀鏜余下的三段型面孔纽门，最后由專用鉸刀完成凸輪軸孔的精加工薛耻。精加工時(shí)，為提高刀具安裝的準(zhǔn)確性赏陵，我們要求刀具每次加工前進(jìn)行跳動(dòng)檢查饼齿；為消除切削過程中的振動(dòng)，我們將孔壁端面有缺口或交叉的部位補(bǔ)齊蝙搔，使鏜孔時(shí)受力平衡缕溉。

　　2.2鏜刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　2.2.1 主切削刃

　　依據(jù)ZL105的切削加工經(jīng)驗(yàn)考传，刀片材質(zhì)選擇YG8硬質(zhì)合金進(jìn)行焊接，主切削刃的前角沿刀具的徑向证鸥，在切削過程中切削力主要是軸向力僚楞，徑向分力較小，這樣可以有效的減小刀具的撓度四酱。前角可以使切削輕松闽芳，大小值根據(jù)工件材料和加工要求取12°。后角根據(jù)加工材料和進(jìn)給量的大小選擇扑详，取12o媚尊，如圖二。

　　內(nèi)孔鏜刀對(duì)斷屑的要求較高研镀，必須成“C”狀切屑或扇形切屑剃坦，以減少容屑系數(shù)，便于排屑焙檀，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以確定斷屑臺(tái)的尺寸绝电。鏜刀刀頭部分尺寸選取為直徑25.9毫米，制造公差為+0.01毫米辟瞄。

　　2.2.2 副切削刃

　　副切削刃對(duì)被加工孔有修光作用默在，所以直接影響加工質(zhì)量。該零件加工時(shí)坝给，副切削刃配合導(dǎo)向塊對(duì)零件孔壁有擠光作用跺诈，為避免震動(dòng)引起的刀痕，給副后刀面留有圓柱刃和0.02：1 的倒錐魂奥。

　　2.2.3 引導(dǎo)部分的結(jié)構(gòu)

　　由于深孔長(zhǎng)徑比大于20菠剩，在刀頭部分設(shè)置了導(dǎo)向塊，主要作用是引導(dǎo)耻煤、支撐具壮、擠壓和防止由于懸臂過長(zhǎng)產(chǎn)生震動(dòng)，但現(xiàn)有資料一致認(rèn)為哈蝇，在圖二右邊所示受F2 力的導(dǎo)向塊為主導(dǎo)向塊棺妓，主要起承受切削力的作用；而受F1 力的導(dǎo)向塊為副導(dǎo)向塊炮赦，主要是決定孔徑尺寸精度怜跑。應(yīng)特別注意，絕不允許導(dǎo)向塊參加切削吠勘，導(dǎo)向塊要比刀尖在鏜刀軸向方向低0.5~1 毫米性芬。

　　2.2.4 柄部結(jié)構(gòu)

　　臥式加工中心的刀柄、轉(zhuǎn)接座都有自身的標(biāo)準(zhǔn)模塊剧防，若使用通用刀座進(jìn)行轉(zhuǎn)接刀具批旺，鏜刀的制造工藝性好鹿连，但刀具安裝在機(jī)床上刀尖跳動(dòng)很難控制在0.01~0.02 以內(nèi)。所以采用刀身與刀柄用圓柱定位的螺紋聯(lián)結(jié)猪玛，整體精磨制造磷拧，減小轉(zhuǎn)接引起的誤差。刀柄選擇和機(jī)床主軸直接配合的ISO50 柄衩斋，由于刀具截面變化過大者赴，刀具毛坯采用了鍛造工藝。鏜刀的整體設(shè)計(jì)和加工狀態(tài)見圖三瞎介。

　
　　2.3.鉸刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　2.3.1 刃口幾何角度

　　在鉸刀切削部分每個(gè)刀齒上具有負(fù)刃傾角碗厕，迫使切屑從孔前方排出，不致擦傷孔的已加工表面融辈。鉸刀刀齒具有雙重后角的后面與帶負(fù)刃傾角的前刀面相交而形成主切削刃誓华。鉸刀磨鈍后，僅需刃磨刀齒的刃傾角前面胧蹲，而不會(huì)影響鉸刀的直徑尺寸和圓柱刃帶的寬度菇唇。鉸刀修磨簡(jiǎn)便，重磨次數(shù)多殉酬，使用壽命長(zhǎng)匪补。為該零件設(shè)計(jì)的專用鉸刀選擇了10°的左旋刃傾角。

　　
　　2.3.2 外徑公差帶的確定

　　鉸刀完成最后的精加工烂翰，刀頭直徑尺寸取φ26.2+0.028
+0.02 毫米夯缺，由于刃傾角鉸刀自然形成較小的切削錐角，所以加工時(shí)很平穩(wěn)甘耿，另外鉸刀的圓柱刃帶較大踊兜，對(duì)孔壁有碾平和擠壓作用，使孔壁產(chǎn)生彈性變形佳恬，鉸刀走過后捏境，孔壁具有恢復(fù)現(xiàn)象，所以開有刃傾角的鉸刀最大極限尺寸較普通鉸刀盡量大些殿怜。但該工序的已加工孔要與刀具的后引導(dǎo)配合，零件材料為輕合金曙砂，所以將鉸刀最大極限尺寸確定在零件公差的三分之二處头谜。鉸刀公差取零件公差的百分之三十。

　　2.3.3 引導(dǎo)部分與柄部

　　由于刀具懸臂過長(zhǎng)鸠澈，成為影響孔加工質(zhì)量的主要因素柱告，設(shè)計(jì)專用鉸刀時(shí)整體引導(dǎo)就非常必要。測(cè)得刀頭的實(shí)際尺寸之后颖助，減少0.005~0.008 毫米旋囤，在桿部銑削出四個(gè)螺旋狀平面減小與零件孔的接觸面别印，并形成引導(dǎo)面。

　　整個(gè)刀桿的中心部分是切削液的流道凯怕，使切削液能夠到達(dá)切削區(qū)域嫁昌，保證在間斷結(jié)構(gòu)的孔加工中前端切削部位有充足的冷卻潤(rùn)滑，并使得導(dǎo)向部分與工件孔壁間產(chǎn)生潤(rùn)滑甩楷，防止干摩擦锁荚。

　　鉸刀柄部采用與上述鏜刀一致的結(jié)構(gòu)，在滿足刀具要求的同時(shí)制造精度也較容易達(dá)到催锯，鉸刀整體設(shè)計(jì)圖五滴练。

　
　　3 結(jié)束語

　　根據(jù)原有深孔加工刀具的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，再結(jié)合自身成熟的刀具制造能力孵熏，融匯在該刀具的設(shè)計(jì)方案中摊桅，豐富了設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。加工中刀具切削輕快捺氢，零件的實(shí)測(cè)尺寸藻丢、孔壁粗糙度達(dá)到工藝要求，使該機(jī)型的試制工作順利完成讯沈，為今后的系列設(shè)計(jì)提供了實(shí)踐支持郁岩。

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