區(qū)云鋒　蒙旭喜　韋小康

摘 要：汽車發(fā)動機(jī)作為汽車的核心部件，性能的好壞，影響著汽車的穩(wěn)定性；而缸體作為發(fā)動機(jī)三大組成部件之一，加工質(zhì)量的穩(wěn)定性，影響著產(chǎn)品的最終質(zhì)量。缸體的缸孔作為活塞直接接觸面，在CNC前道工序加工缸孔的質(zhì)量，體現(xiàn)在圓柱度及表面粗糙度，其加工的好壞影響著珩磨機(jī)珩磨珩磨缸孔的質(zhì)量。本文主要解析發(fā)動機(jī)缸體缸孔在CNC加工質(zhì)量穩(wěn)定性提升，解決缸孔前道工序加工質(zhì)量問題。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)缸體 缸孔 缸孔加工質(zhì)量 質(zhì)量穩(wěn)定性提升

1 概述

發(fā)動機(jī)的缸體加工主要利用數(shù)控加工中心加工及珩磨機(jī)加工，而缸體缸孔是發(fā)動機(jī)關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)。缸孔刀痕、圓度、圓柱度、直徑異常，直接影響發(fā)動機(jī)的輸出效率。易引發(fā)燒機(jī)油、發(fā)熱、抖動等情況。穩(wěn)定缸孔關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)，從而提高發(fā)動機(jī)的性能，提高發(fā)動機(jī)的壽命。因此，在缸體缸孔的加工過程中，解決數(shù)控加工中心OP190缸孔加工有刀痕、震紋問題，同時(shí)增加主軸檢測功能，提升設(shè)備穩(wěn)定性有利于改善缸體缸孔加工質(zhì)量。

2 設(shè)備技術(shù)分析

運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法從“人、機(jī)、料、法、環(huán)問題的原因進(jìn)行分析討論，利用樹圖剖析問題根本原因，并羅列驗(yàn)證方法。最終的數(shù)控加工中心設(shè)備OP190關(guān)聯(lián)圖如下圖1所示。

在收集數(shù)據(jù)過程中，小組已經(jīng)將“人、料、環(huán)”方面的因素排除，經(jīng)過樹圖分析，最終將“機(jī)、法”方面的問題分解。從以下4點(diǎn)立項(xiàng)實(shí)施，落實(shí)改進(jìn)提升。

（1）優(yōu)化驅(qū)動軸X＼Y＼Z＼B軸參數(shù)，減少定位誤差&振動過大；

（2）優(yōu)化夾具定位面高度差；

（3）改造夾緊油缸桿部件；

（4）增加電主軸振動測量。

3 優(yōu)化驅(qū)動軸X＼Y＼Z＼B軸參數(shù)，減少定位誤差&振動過大

ERRC表示驅(qū)動裝置的誤差值，因ERRC=進(jìn)給速度/位置增益，故當(dāng)進(jìn)給一定時(shí)，ERRC理論上對應(yīng)也是一定的。測量絲杠ERRC，通過數(shù)據(jù)對比加工時(shí)的XYZB軸位置偏差（ERRC）曲線。優(yōu)化參數(shù)1828＼1825＼2036參數(shù)，減少定位誤差及機(jī)床振動。優(yōu)化后測量絲杠振動誤差 97000-100000ms、101000-105500ms無震蕩，誤差值波動范圍將近2-3um（正常范圍40um以下）。機(jī)床定位誤差、振幅、伺服軸震蕩優(yōu)化完成，提升缸孔加工質(zhì)量，減少了震紋，見圖2。

4 優(yōu)化夾具定位面高度差

數(shù)控加工中心夾具定位面高度差數(shù)值，直接影響工件尺寸、位置度、平行度、平面度等質(zhì)量控制。定位面高度差超差，加工工件易引起抖動。制定定位面高度差工藝標(biāo)準(zhǔn)≤0.02mm。調(diào)整優(yōu)化4臺定位面高度差后，經(jīng)過加工驗(yàn)證，提升了缸孔表面加工質(zhì)量，見圖3。

5 改造夾緊油缸桿部件

數(shù)控加工中心夾具在工件加工起到固定、定位的作用。夾緊油缸異常，工件易傾斜或抖動?，F(xiàn)有油缸桿均為分體式直角過度，夾緊后無過度連接圓角，導(dǎo)致加工過程夾緊頭受剪切力斷裂及夾不緊。改造夾緊頭結(jié)構(gòu)采用圓弧過度機(jī)構(gòu)，如下圖，消除應(yīng)力集中。改造后測量監(jiān)控夾具夾緊力穩(wěn)定在45-48BAR。增加夾緊穩(wěn)定性，驗(yàn)證加工缸孔刀痕問題得以解決，見圖4。

6 增加電主軸振動測量

數(shù)控加工中心在加工缸孔時(shí)異響，主軸受到很大的切削力，引起主軸的震蕩導(dǎo)致加工產(chǎn)生刀痕/震紋。長期在這種工況生產(chǎn)，會導(dǎo)致主軸損壞。探究主軸振動情況可以通測量主軸振動分析振動數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對振動信號提取均值、方差、峰峰值等時(shí)域特征值，以表征主軸整體振動大??；對振動信號做快速傅里葉變換得到其幅頻譜，根據(jù)幅頻譜初步分析主軸的動平衡狀況。對主軸進(jìn)行跟蹤及維護(hù)，提升主軸的穩(wěn)定性，消除加工過程中缸孔產(chǎn)生刀痕及震紋，提升了缸孔加工質(zhì)量的穩(wěn)定性，見圖5。

從上圖頻率信號時(shí)域上對比，第一個(gè)缸孔加工過程振幅幅值與其他三個(gè)缸孔加工有明顯差異，第一個(gè)缸孔出現(xiàn)刀痕部分的加工頻率信號明顯變大，如下圖6加工質(zhì)量。

進(jìn)一步分析主軸空載芯軸旋轉(zhuǎn)阻力大轉(zhuǎn)子卡滯原因：主軸振動過大，引發(fā)主軸內(nèi)部銅環(huán)熱脹冷縮卡滯芯軸，更換主軸后問題解決。因此，增加電主軸振動測量改進(jìn)可有效預(yù)判，從而有效的解決缸孔加工質(zhì)量問題，提升缸孔加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。

7 結(jié)語

數(shù)控加工中心加工缸孔質(zhì)量問題比較復(fù)雜，又是發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線質(zhì)量控制的關(guān)鍵工位，因此，優(yōu)化缸孔加工的過程，利于缸孔的質(zhì)量控制，有效保證產(chǎn)品的穩(wěn)定輸出。

參考文獻(xiàn)：

[1]《金屬加工世界》2010年.