孔琳 封曉晶 劉耀東 張鴻巖

摘要：本文針對BHT-3X機(jī)床，介紹了其批量加工鋁活塞銷孔參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法，并對其進(jìn)行了驗(yàn)證應(yīng)用，具有一定的參考價值。

Abstract： The paper describes the optimized design method of machining Aluminum piston pin hole parameter in correspond to the BHT-3X machine， and which was validated and applied. It has certain reference value.

關(guān)鍵詞：活塞;銷孔機(jī)床;參數(shù)設(shè)計

Key words： piston;pin hole machine;parameter design

0? 引言

BHT-3X為我公司自主設(shè)計的最新一代精鏜銷孔機(jī)床，主要用于發(fā)動機(jī)鋁活塞精鏜銷孔專用機(jī)床，該機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度為0.002mm，最高轉(zhuǎn)速3500r/mm，能夠滿足鋁活塞銷孔直徑公差0.004mm，圓柱度0.0015mm，粗糙度Ra 0.4mm以下產(chǎn)品的加工要求。為了滿足批量加工要求，因此有必要對其最優(yōu)加工參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，并進(jìn)行推廣應(yīng)用，本文將針對此問題展開研究。

1? 活塞銷孔加工精度的主要影響因素

常規(guī)鋁活塞銷孔的加工一般要經(jīng)過粗鏜銷孔、精鏜銷孔兩個工序加工成型。某些公司針對不同的加工要求還有半精鏜銷孔、滾壓銷孔、亞微米光整銷孔等加工。本文只針對BHT-3X機(jī)床（如圖1所示）針對常規(guī)鋁活塞的精鏜銷孔加工展開研究。常規(guī)鋁活塞粗鏜銷孔給精鏜銷孔留有0.5mm的加工余量，在批量加工時影響銷孔加工精度主要表現(xiàn)在機(jī)床進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速、切削深度等幾個方面，另外PCD刀具的刀尖R弧對加工精度也有一定影響。

2? 活塞銷孔加工參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計

2.1 進(jìn)給量對加工精度的影響

根據(jù)活塞精鏜銷孔作業(yè)指導(dǎo)書的要求，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量一般控制在0.05～0.10mm/r之間，進(jìn)給量的大小直接影響著活塞銷孔的最終加工精度，我們對不同的進(jìn)給量加工后的活塞精度進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

我們對其結(jié)果進(jìn)行了回歸分析，具體計算公式如下：

將表1相關(guān)數(shù)值帶入公式，經(jīng)過計算，粗糙度與每轉(zhuǎn)進(jìn)給量的相關(guān)系數(shù)r為0.993，為強(qiáng)正相關(guān)。用minitab軟件進(jìn)行回歸分析結(jié)果如圖2所示。

2.2 機(jī)床轉(zhuǎn)速對粗糙度的影響

鋁活塞銷孔加工粗鏜銷孔轉(zhuǎn)速通常控制在1500r/mm，精鏜銷孔通?？刂圃?800～3000r/mm，不同的轉(zhuǎn)速對活塞銷孔的加工精度有直接的影響，為了確定BHT-3X機(jī)床的最優(yōu)轉(zhuǎn)速，我們對BHT-3X不同的機(jī)床轉(zhuǎn)速加工后的活塞精度進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2所示，相關(guān)系數(shù)r計算公式見本文上述公式（1）～（4），經(jīng)計算r為-0.996，為強(qiáng)負(fù)相關(guān)。

我們對其結(jié)果進(jìn)行了回歸分析，如圖3所示。

2.3 刀尖R的大小對粗糙度的影響

通常工藝上不對刀尖R的大小進(jìn)行規(guī)定，根據(jù)以往加工經(jīng)驗(yàn)一般選擇刀尖R0.8。我們對刀尖R0.8＼R1.0＼R1.2三個參數(shù)對粗糙度的影響進(jìn)行試驗(yàn)對比。檢測結(jié)果如表3所示。通過分析刀尖R與活塞銷孔粗糙度的線性相關(guān)系數(shù)r為-0.977，為強(qiáng)負(fù)相關(guān)。通過回歸分析其關(guān)系如圖4所示。

2.4 切削深度對粗糙度的影響

精鏜銷孔分兩刀加工，通常粗刀給精刀留0.05mm的切削深度。因?yàn)槲夜厩邢魃疃瓤刂频募庸び嗔炕驹谧钚〉陌踩庸し秶畠?nèi)，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)是一個比較理想的控制參數(shù)，因此本文不對此展開研究，切削深度按0.05mm控制。

3? DOE試驗(yàn)分析

為了確定轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、刀尖R弧等不同因子的不同水平對活塞加工精度的影響，以確定合理的加工參數(shù)。我們進(jìn)行了DOE試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。

DOE試驗(yàn)粗糙度主效應(yīng)圖如圖5所示。

根據(jù)DOE試驗(yàn)分析結(jié)果，從三因子極差可知，轉(zhuǎn)速對加工精度的影響最小，其次是進(jìn)給量和刀尖R。從圖上可以明顯的看出每一因子的最好水平時轉(zhuǎn)速為3000r/mm，進(jìn)給量0.05mm，刀尖R弧R1.2。

4? 工序能力驗(yàn)證

對BHT-3X機(jī)床按轉(zhuǎn)速3000r/mm，進(jìn)給量0.05mm，刀尖R弧R1.2，切削深度0.05mm?，F(xiàn)場采集125個數(shù)據(jù)進(jìn)行了工序能力驗(yàn)證，采用均值極差圖進(jìn)行了分析，經(jīng)驗(yàn)證其精鏜銷孔工序能力較高，PPK達(dá)到1.67以上，圓柱度達(dá)到了0.0015mm，粗糙度Ra 0.4mm以下，過程比較穩(wěn)定，能夠滿足批量加工要求。

5? 小結(jié)

①機(jī)床轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、刀尖R弧等參數(shù)的大小對活塞銷孔質(zhì)量及精度有很大影響。

②利用回歸分析進(jìn)行活塞參數(shù)設(shè)計，并用DOE進(jìn)行試驗(yàn)分析，對于BHT-3X機(jī)床活塞銷孔加工參數(shù)的優(yōu)化及控制具有很好的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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