陸華輝 梁毅 屈猛

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

氣缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的一項(xiàng)部件結(jié)構(gòu)，其主要構(gòu)成包括了氣門座圈和導(dǎo)管兩部分內(nèi)容。對(duì)這兩部分的加工處理意義重大，若進(jìn)氣與排氣座圈錐孔面和氣門密封效果較差，發(fā)生了泄露現(xiàn)象，便會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重的故障問題，如油耗增大、排放氣體污染嚴(yán)重、進(jìn)氣管空氣混亂、排氣管冒火等。因此，就關(guān)于氣缸蓋座圈導(dǎo)管加工刀具結(jié)構(gòu)與加工質(zhì)量展開相關(guān)的研究工作有著巨大的現(xiàn)實(shí)意義。

2 工藝要求

一般氣缸蓋座圈和導(dǎo)管技術(shù)的構(gòu)成主要包括了三方面內(nèi)容，即：

⑴導(dǎo)管工藝。這一部分的要求主要是指導(dǎo)管孔徑尺寸、圓柱度、孔直線度、孔及氣缸蓋底層垂直度、孔壁粗度、孔位置等需滿足于標(biāo)準(zhǔn)要求。

⑵氣門座圈工藝。此部分的工藝要求是指對(duì)于座圈三錐孔角度、三錐孔間交接處尺寸、三錐孔表層粗糙度、三錐孔位置度、座圈垂直椎密封層寬度及圓度等均需確保滿足于標(biāo)準(zhǔn)要求。

⑶座圈和導(dǎo)管工藝。此部分工藝要求是指座圈垂直錐孔面所能夠承受的泄漏量及跳動(dòng)量需確保不超過標(biāo)準(zhǔn)范圍。

由技術(shù)層面來分析，氣缸蓋座圈與導(dǎo)管的加工工藝有著較高的技術(shù)性標(biāo)準(zhǔn)要求，因而在開展有關(guān)刀具規(guī)劃、設(shè)計(jì)及應(yīng)用工作時(shí)就必須要能夠滿足于良好的剛度要求，且刀具同軸度及加工參數(shù)也要能夠滿足于加工工藝標(biāo)準(zhǔn)。

3 刀具結(jié)構(gòu)分析

目前用于氣缸蓋座圈與導(dǎo)管刀具加工的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種，即阿波羅刀具和HSK刀柄連接組合刀具，將之應(yīng)用在各類設(shè)備之上來促成對(duì)座圈及導(dǎo)管的加工處理。

3.1 阿波羅刀具

這一種刀具是和專機(jī)設(shè)備一同應(yīng)用來促成對(duì)氣缸蓋座圈錐孔面及導(dǎo)管孔的精加工處理，其主體構(gòu)成包括了加工氣門座密封椎鏜刀、加工導(dǎo)管孔槍鉸刀、倒角锪刀三大部分。鏜氣門做密封錐孔面加工刀具為斜切式構(gòu)造方式，也就是將Z軸向走刀改變?yōu)樾鼻凶叩?，這同時(shí)也是加工刀具的核心主體。在進(jìn)行氣缸蓋座圈與導(dǎo)管加工之時(shí)所用到的阿波羅刀具，應(yīng)用步驟是首先利用Z軸切入閥座60°，以及135°錐孔面，而后進(jìn)一步應(yīng)用滑塊形式實(shí)施斜切加工垂直錐孔面。相較于Z軸切入方式，采用锪刀進(jìn)行錐孔面加工，可更為有效的增強(qiáng)被加工錐孔側(cè)母線的垂直性及精度水平。在實(shí)施垂直錐孔面加工處理時(shí)，此種類型的刀具可被處理為雙滑塊構(gòu)造形式，依次針對(duì)垂直錐孔面實(shí)施粗鏜及細(xì)鏜加工處理。在加工完座圈錐孔面以后，將刀具退后0.2mm，而后加大轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定進(jìn)度進(jìn)行導(dǎo)管孔加工。在完成加工處理后，將刀具轉(zhuǎn)速降至原本水平，鉸刀重新回到初始點(diǎn)。

但同時(shí)也需注意到，這一種加工刀具也存在著一定的缺陷問題，即：⑴加工節(jié)拍過長；⑵刀具僅可用于專機(jī)之上；⑶座圈錐孔面加工采用單刀片完成，磨損性較大；⑷主切削刀片刃口較易產(chǎn)生崩口。

3.2 HSK刀柄連接組合刀具

此種加工刀具多是應(yīng)用在CNC加工處理中，可同時(shí)完成對(duì)座圈與導(dǎo)管的粗加工與精加工兩道工序。座圈錐孔面加工刀具共有兩把，其最大的優(yōu)勢即體現(xiàn)在粗加工刀片加工在發(fā)生小崩口后，后道精加工刀片可將前端密封面缺陷切除。基于孔加工基礎(chǔ)引導(dǎo)下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)管孔的一次成型。當(dāng)前主流應(yīng)用的HSK刀柄連接組合刀具加工方式包括了以下兩大類型：

⑴導(dǎo)管引導(dǎo)孔鉸刀通過直柄夾持固定，座圈錐孔面加工刀片固定于較大剛度的整體式刀柄之上。鉸刀切削刃度按照加工導(dǎo)管孔徑設(shè)計(jì)為2、4、6三種刃數(shù)鉸刀，或是帶有導(dǎo)條的鉸刀。針對(duì)汽缸蓋導(dǎo)管鉸刀，在導(dǎo)管孔直徑較小，鉸刀直徑不足5mm之時(shí)，可依據(jù)刀柄頂端調(diào)節(jié)直徑來選擇尺寸。由于固定螺釘在內(nèi)控圓周布局會(huì)存在著一定的限制性因素，刀柄前端調(diào)整跳動(dòng)螺釘被設(shè)計(jì)為3種，將會(huì)導(dǎo)致調(diào)刀工調(diào)整受到嚴(yán)重影響。對(duì)于這一狀況可新增鉸刀夾持區(qū)域刀桿直徑來確保螺釘?shù)暮侠砘Y(jié)構(gòu)布置，將鉸刀設(shè)計(jì)呈階梯狀刀桿。

⑵粗加工與精加工刀具刀柄均選用法蘭結(jié)構(gòu)。鉸刀通過FHS結(jié)構(gòu)固定，座圈錐孔面加工刀片固定于法蘭結(jié)構(gòu)上端。

上述兩種刀具結(jié)構(gòu)方式果然有優(yōu)缺點(diǎn)，其中第一種結(jié)構(gòu)形式在開展刀具加工時(shí)，主軸傳導(dǎo)至刀片的作用力較大，加工過程當(dāng)中的內(nèi)驅(qū)動(dòng)力不會(huì)發(fā)生明顯改變；鉸刀頂端刃口跳動(dòng)每一次都要和三錐孔刀片同時(shí)調(diào)節(jié)，并且鉸刀頂端跳動(dòng)調(diào)節(jié)還需花費(fèi)較長一段時(shí)間；此種刀具的加工剛度較高。而第二種結(jié)構(gòu)形式，在座圈和導(dǎo)管的跳動(dòng)要求較高時(shí)，其精度相對(duì)較大。機(jī)床在應(yīng)用了數(shù)年后仍可對(duì)主軸跳動(dòng)予以有效補(bǔ)足，可確保達(dá)到較高的加工精度。在開展刀具加工處理時(shí)，主軸扭矩傳導(dǎo)作用力具有一定的短期改變危險(xiǎn)，容易導(dǎo)致法蘭處發(fā)生一定偏移。法蘭結(jié)構(gòu)刀柄連接和調(diào)整需借助于軸向與徑向雙螺釘固定，可能會(huì)由于角度偏移而發(fā)生刀片崩刃情況；鉸刀頂端在和FHS連接柄充當(dāng)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)之時(shí)，確保跳動(dòng)量可符合于標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，鉸刀和刀柄連接時(shí)間相對(duì)較短，同時(shí)其頂端無需頻繁跳動(dòng)。法蘭結(jié)構(gòu)刀柄整體剛度偏低，同時(shí)傳導(dǎo)扭矩也步入整體刀柄，因而在進(jìn)行錐孔面加工時(shí)較易產(chǎn)生一定的振動(dòng)紋理。

4 密封錐孔面精加工

對(duì)于座圈密封錐孔面加工所要達(dá)到的工藝要求，除了需在高精度機(jī)床上配置適當(dāng)?shù)毒咄?，還要能夠關(guān)注于精加工余量精準(zhǔn)預(yù)設(shè)、加工程序合理化控制。

4.1 精加工余量精準(zhǔn)預(yù)設(shè)

鑒于三錐孔面加工刀片有著一定的磨損誤差，且可體現(xiàn)出法向加工尺寸改變情況，并也可由此確定出三角度交匯線尺寸改變。在三角度法向與Z軸向的預(yù)留余量相等時(shí)，對(duì)比其刀片主切削刃，便可了解到法向變化要明顯超過Z軸向。法向預(yù)留0.2mm余量刀片便會(huì)產(chǎn)生出較為嚴(yán)重的磨損。因此，通常密封錐孔面測量基線誤差需被控制在不超過正負(fù)0.1mm之內(nèi)。

4.2 加工程序合理化控制

座圈密封錐孔面的粗糙性和刀片刃口處理、導(dǎo)體剛度均存在著緊密關(guān)聯(lián)，最終在加工座圈錐孔密封面之時(shí)必須要確保主軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度與進(jìn)給量的科學(xué)適宜性。座圈密封錐孔面選用適宜的數(shù)控設(shè)備通過復(fù)合刀具進(jìn)行加工處理，針對(duì)座圈三角度采取精加工處置，使原本加工至Z軸處的尺寸，在達(dá)到主軸后退出并優(yōu)化，刀具進(jìn)給至Z周尺寸，主軸于Z周處轉(zhuǎn)動(dòng)3圈退出，由此便可確保座圈可達(dá)到較高的密封性要求。借助于對(duì)加工程序的優(yōu)化改進(jìn)，可有效解決進(jìn)氣與排氣座圈密封錐孔面的平整度問題，并也能夠使得座圈密封椎孔面泄露問題得以迎刃而解。

5 結(jié)語

總而言之，在開展氣缸蓋座圈和導(dǎo)管加工時(shí)，盡管對(duì)氣門座圈密封錐孔及座圈導(dǎo)管基準(zhǔn)的質(zhì)量控制仍存在著較大難度，但只要能夠依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)流程來開展加工處理，并同時(shí)合理選用氣門閥座及導(dǎo)管孔加工技術(shù)，便可達(dá)到較高的精度水平。此外，將生產(chǎn)過程當(dāng)中各項(xiàng)有可能會(huì)造成誤差干擾的元素予以消除，氣缸蓋座圈的泄漏量及跳動(dòng)量的便可得到有效控制，從而實(shí)現(xiàn)精益化生產(chǎn)目標(biāo)。