箱體類零件定位銷孔加工方法和加工機床
時間:2011-06-02 08:33:07 來源:未知
1 概述
氣缸體、氣缸蓋等箱體類零件定位銷孔的加工一直是關(guān)鍵工序，箱體類零件的顯著特點是工藝復(fù)雜，要求加工內(nèi)容多，零件需經(jīng)多臺機床、多道工序以至于反復(fù)加工才能完成。由于定位銷孔是加工機床主要的定位基準，箱體類零件的加工精度在很大程度上取決于其定位銷孔的精度，特別是定位銷孔的位置精度，它還影響其它工序的加工精度和整機的性能(如汽車發(fā)動機)。因此國內(nèi)外各廠家都在努力地提高定位銷孔的加工精度，尋求最佳的加工方法。國外定位銷孔的加工位置精度由過去的±0.03mm(也有的為±0.05mm)已提高到現(xiàn)在的±0.02～±0.025mm，個別的為±0.015mm。國內(nèi)目前定位銷孔的位置精度已達到±0.025～±0.03mm，比國外略低一些。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，我國的汽車工業(yè)也將進入世界行列，這些數(shù)值必須達到國外先進水平。因此如何提高定位銷孔的加工精度其意義重大。
2 工藝方法
目前，國內(nèi)箱體類零件兩定位銷孔的加工方式均采用模板導(dǎo)向套的鉆、鉸工藝或鉆、擴、鉸工藝。刀具在導(dǎo)向套引導(dǎo)下工作，刀具與導(dǎo)向套相對運動，存在著間隙，一般能達到的位置精度為±0.05mm。新的導(dǎo)向套保證精度略高一些，但隨著導(dǎo)套的不斷磨損精度逐漸降低。通常兩定位銷孔的位置精度只能穩(wěn)定保證在±0.05～±0.08mm之間。不少發(fā)動機生產(chǎn)廠家為了提高這種工藝方法加工的位置精度，采用了多種措施，大致有以下幾種手段：
- 提高鉆模板導(dǎo)向孔精度，坐標精度為±0.005。
- 加長導(dǎo)套的引導(dǎo)長度，L/d＞3～5，導(dǎo)套的配合精度為H6/g5，形狀誤差不大于0.005。
- 盡量減少導(dǎo)套至加工孔間距離。
- 為保證模板定位精度，采用過定位方法(3～6個圓柱銷)來固定模板。
采用這些方法后可相對提高定位銷孔的位置精度，但要保證或提高鉆模板的導(dǎo)向精度就需要定期對夾具進行拆卸，重新修正。模板底孔對鉆套配合間隙的控制，一是通過分別確定各導(dǎo)套適應(yīng)本工序加工精度所要求的間隙，二是根據(jù)實際生產(chǎn)情況和鉸刀引導(dǎo)部位的實際尺寸進行選配。夾具部分經(jīng)常性維修造成了大量拆卸、裝配、調(diào)整工作，給維護和管理帶來了困難。
國外定位銷孔的加工精度為±0.02～±0.025mm，一般采用數(shù)控機床或加工中心進行加工。有的廠家也采用帶硬質(zhì)合金導(dǎo)向套的加工方法，這種導(dǎo)向套的導(dǎo)向孔是與刀具配磨的，導(dǎo)向套靠近工件表面，以提高孔加工的位置精度。但這種方式刀具磨損很快。總之，這些加工方式雖能保證定位銷孔加工的位置精度，但大大增加了設(shè)備投資。
3 定位銷孔加工機床
我們設(shè)計的缸蓋定位銷孔加工機床，采用剛性鉆、鉸新工藝方法。設(shè)計前做了大量試驗工作，包括刀具切削速度對鉆孔偏移量的影響、刀具進給速度對鉆孔偏移量的影響、刀具懸伸長度l對鉆孔偏移量影響。實驗證明，僅刀具懸伸長度l對鉆孔偏移量有影響，其它因素均影響不大(在常規(guī)下可以忽略不計)。
剛性鉆孔試驗簡圖如圖1。
圖1 剛性鉆孔試驗圖
注：1.l為刀具懸伸長度 2.本實驗在坐標鏜上進行試驗 3.鉸孔可進一步糾正鉆孔時的偏移量
工件預(yù)先有底孔時，采用精密鏜削(或剛性鏜削)能夠加工出位置精度很高的孔，如：在坐標鏜上鏜孔。
工件無底孔而且要求鉆孔的位置精度很高時，通常在鉆孔前打中心孔，以保證孔位置精度，但不及前者加工精度高。為了保證機床具有高的孔加工精度和適宜批量生產(chǎn)，采取如下措施。
- 采用短鉆頭、短鉸刀，提高刀具系統(tǒng)的剛度。
- 采用高精度、高剛度的單軸鏜削頭組成的四個鏜削頭(其中兩個用于鉆孔，兩個用于鉸孔)，實現(xiàn)軸間距可調(diào)(軸間距可調(diào)至±0.005以內(nèi))，保證孔的位置有很高的精度，而且可實現(xiàn)多品種加工。
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- 采用高剛性的雙工位移動工作臺進行鉆孔與鉸孔。
- 加工中不采用導(dǎo)向套具有以下優(yōu)點：
- 采用短鉆頭、短鉸刀，使加工部位接近主軸端部，加工孔位不易偏移，易保證孔位置精度。
- 不存在導(dǎo)向磨損，易于長期保持穩(wěn)定的加工精度，并使維修費用大大降低。
- 刀具切削速度可提高1～2倍。當采用高速鋼鉆頭進行剛性鉆孔時，切削速度可達到40m/min以上；采用硬質(zhì)合金鉆頭進行剛性鉆孔時，切削速度可達到60m/min以上。機床生產(chǎn)率大大提高。
- 采用結(jié)構(gòu)簡單、敞開性好、便于操作觀察、排屑流暢、維修方便的夾具。
由于采用了以上措施，該機床加工出的定位銷孔位置精度很高，達到世界先進水平。