解决2.0L缸盖导管孔在铰孔时孔径收缩问题.docVIP

解决2.0L缸盖导管孔在铰孔时孔径收缩问题 　　摘 要：本文针对2.0L缸盖导管孔在铰削后，出现孔径收缩现象进行分析，并通过试验测定的方法解决该问题，并取得了良好效果。 　　关键词：导管孔；铰孔；收缩 　　中图分类号：TK426 文献标识码：A 　　切削加工生产中，各类刀具在切削过程中均存在不同程度的扩张或收缩，特别是在中小孔的精加工中最常用的铰刀。由于铰孔时的加工余量较小，一般为0.05mm～0.20mm；而且铰削是一个非常复杂的切削、挤刮和磨擦的过程，容易发生孔径的扩张和收缩现象。分析其现象，合理地将这种特性利用到铰刀直径尺寸和孔径尺寸精度控制中，可大大节约生产成本。 　　一、问题的出现 　　本人在某个汽车发动机组装修配厂实习期间，常碰到这些现象：铰刀在一种材料上加工时，得到的孔径比铰刀直径小；还有工件的加工孔径尺寸从初始尺寸开始慢慢变小，但刀具直径尺寸几乎没有变化。如曾有加工2.0L缸盖导管孔的直径为φ6+0.012mm，其切削参数为： 　　主轴转速：n=1200r/min； 　　进给量：f=0.192mm/r； 　　加工余量：ap=0.15mm； 　　切削液：浓度为9%～11%的乳化液； 　　铰刀：主偏角为15°的6刃硬质合金铰刀，刀具直径为φ60-0.003mm； 　　工件材质：粉末冶金。 　　在加工第一个缸盖上8个导管孔中发现个孔径有不同程度的收缩，其值在-0.015mm～-0.005mm范围内，其余2个孔径符合要求，解决孔径的收缩问题，急不容缓。 　　二、问题的分析 　　（一）影响收缩量的因素 　　在铰削过程中，由于工件材料受挤压后弹性恢复及热变化等因素的影响，造成铰出的孔有收缩现象。在实际生产中影响收缩量的主要因素有： 　　1.被加工材料：加工黑色金属材料，如加工铸铁、粉末冶金类工件； 　　2.切削液；切削涂选用不当，导致收缩量加剧，如加工铸铁时，使用油溶性切削液（如煤油）冷却时，收缩量为0.02mm～0.04mm；而使用水溶性切削液（如乳化液）冷却时收缩量为0.002mm～0.015mm。 　　3.工件材质的特性：加工中工件材料由于已加工表面的弹性变形和热变形恢复等原因，也会产生孔径收缩的现象。 　　4.刀具：切削时刀具的钝化；铰刀的刃磨质量即刀口的纯圆半径R处理不好；用硬质合金铰刀铰削较软的材料等都会导致收缩量加剧。 　　（二）收缩量的变化分析 　　1.铰刀主偏角与收缩量的变化关系 　　具有相同切削参数的同一把刀具，在加工条件不变的情况下，改变刀具的主偏角就会出现不同的收缩量。现根据主偏角的大小，从铰刀受力分析可以得出不同的数据（图1）。 　　FY――径向力（切深抗力）； 　　Fx――轴向力（进给抗力）； 　　Fz――径向力与轴向力的合力。 　　FN――径向力与轴向力的合力。 　　由图1铰刀加工导管孔的受力分析可知，Fx对导管孔的内孔壁挤压力影响不大，FY是产生挤压力的主要原因之一。 　　当铰刀的主偏角为75°时： 　　FY=sin15°×FN=0.2588FN 　　Fx=cos75°×FN=0.9659FN； 　　当铰刀的主偏角为15°时： 　　FY=sin75°×FN=0.9659FN 　　FX=cos75°×FN=0.2588FN； 　　主偏角不同，径向力FY也明显不同。二主偏角受力的径向差为： 　　0.9659FN-0.2588FN=0.7071FN 　　由此推算得出，主偏角为15°铰刀的径向力是主偏角为75°铰刀的2.73倍。故15°主偏角铰刀的收缩量明显大于75°主偏角的铰刀。 　　（三）刀具材质对孔收缩量的影响 　　经用两种不同材料的铰刀加工固定的缸盖导管孔时，观察孔的收缩量，用4刃金刚石铰刀和6刃硬质合金铰刀进行试切，其切削参数为：主轴转速：n=3200（金刚石铰刀）/n=1500（硬质合金）；进给量：F=764（金刚石铰刀）/F=170（硬质合金），铰刀主偏角均为75°。金刚石铰刀不仅寿命高，而且加工的孔径收缩量变化较小；硬质合金铰刀的寿命低，收缩量变化较大。在加工条件相同的情况下，不同的刀具材料在使用中有以下不同的特性（表1）。 　　四、解决问题 　　综合分析，2.0L缸盖导管孔在铰孔时孔径收缩问题，可把6刃的硬质合金铰刀换成4刃的金刚石铰刀，孔径的收缩/情况可能有所好转，但价格将大幅度上升；对于大批量生产同类产品的企业，同一种刀具的需求很大，从而增加了制造成本。能否有两全其美的方法呢？最后，设定出通过改变刀具的切削参数（应在刀具使用的范围内），与铰刀的制造直径尺寸来进行试验，以实施一个计划加工一个零件。根据导管孔的孔径来选择最佳方案，接着进行试铰5个零件的稳定性来检验。 　　首先，检验刀柄夹持精