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气缸盖加工的刀具解决方案
更新时间:2015/2/8 12:02:08

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气缸盖是汽车发动机的主要零件之一,其主要加工部位是:上下面、前后面、凸轮孔、阀座和阀座导杆孔以及基准孔等;关键工序是:与气缸体结合平面的精加工、阀座及阀杆孔的精加工、凸轮轴孔的精加工以及基准孔的精加工等。

铝合金气缸盖与气缸体结合面加工的最大问题是:对表面粗糙度的要求高,要求的平面度必须达到以及保证表面无毛刺和缺损。精加工刀片材料选用聚晶金刚石PCD,为节约成本,粗加工有时也可用硬质合金。加工中在边角若生成较大强韧的毛刺,则会影响刀具的寿命。三菱公司采用能切除毛刺的刀片,所用面铣刀具有能精确调整刀尖振摆的机构,故能较好地保证加工质量;部分刀具还采用了高速切削时,能防止因离心力而导致刀片飞散的AFI结构。为减轻重量和减小离心力,三菱公司采用强韧铝合金刀体,如V10000;该刀体切削含硅量≤16%的铝合金时,最大切削速度可达6500m/min;其他粗加工面铣刀的牌号有NR10000,精加工面铣刀牌号有NF10000,均装带PCD刀片小刀头,可重磨;另外BF407型、FE404型面铣刀可装PCD刀片,也可装适合铝合金切削的K类硬质合金刀片。

铸铁气缸盖结合面所用刀片材料为硬质合金和立方氮化硼(CBN),精加工可用快换式带11°正角方形刀片(多刃),可实现大进给的F490型、F590型以及AHX640W型的硬质合金刀片。AOX445型和FBP415型可装CBN刀片,实现高速切削。

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针对发动机缸盖加工中存在的问题,三菱公司开发了一系列刀具产品,有效提高了产品的加工质量。

阀座与阀杆导孔加工后的同心度、阀座和阀的角度公差、粗糙度以及圆度等,直接影响阀座与阀的接触精度、工作质量和发动机性能。为解决此问题,三菱公司开发了可保证一次加工出阀座面与阀杆导孔的阿波罗复合刀具(图示为阀座精加工刀具),从而保证二者具有高同心度,实现高加工质量。该刀具是三菱公司的专利产品,用于专机和用于加工中心的阿波罗复合刀具的结构是不同的。

阿波罗复合刀具包括阀座面精加工刀具和阀杆导孔精加工刀具两种,阀座面的加工刀具有横切与切入两种方式。

横切方式(TraverseMaching)是装在滑(溜)板上的切刀沿阀座面斜向进给加工,它用于专机。滑板带齿形沿齿形导轨送进,同时定位面多,故定位刚性和移动刚性均高,易确保加工精度。滑板不断往复运动会造成磨损,为此在滑板背面装有碟形弹簧,并有螺钉可调节,使其保持恒定压力,从而减少甚至免除维修,得以方便长期使用。

切入方式(Pluge)进给加工时,刀刃斜度与阀座要求斜面一致,斜刃挤压切入复制加工出阀座面,用于加工中心。此方法较简单,但冲击力大,因此要求刀刃韧性高,三菱公司配备的是专为此类加工开发的CBN材料,具体可据阀座材料的硬度分别选用MB730、MB710、MB825以及MB835等CBN材料。在它们的刀体上备有用CAE解析而得出的最佳防振位置的导向块,导向块可以调节,从而防止了切入方式下的高频振动。

横切方式多采用硬质合金枪铰刀,枪铰刀形状细长顶端直径为5mm左右,全长250mm~300mm。加工时有辊压挤光作用,工件向刀具产生很大的紧固力,使刀具易损。因此对刀具材料、结构以及刃形设计上要求很高。三菱公司采用了整体均为超细微粒硬质合金材料,可使切削液快速流动的特殊形状右刃左旋螺旋槽,刃部较短,从而使整体刚性大幅度提高,保证了加工质量。

切入方式多采用单刃PCD铰刀,其刀杆是硬质合金,刚性很高,两段切削刃缓和了加工开始时的冲击。除PCD铰刀外,三菱公司在粗加工时,还备有较经济的多刃硬质合金整体铰刀。

凸轮轴诸轴承孔一次加工用的镗刀、铰刀须贯穿整个气缸盖,因此刀体较长。凸轮轴孔精加工用的刀具随加工中心的日益普及,由惯用的线镗刀逐渐向刀片式(即装可转位刀片)铰刀转换。这种铰刀有两种分别用于两个工序:一种是用于前铰削工序,对第一个轴承孔进行精加工的短型刀具,这个轴承孔将作为后工序的导孔;另一种是后铰削工序,对其他轴承孔进行精加工的长型刀具,长型铰刀装有硬质合金导向块、PCD刀刃的微调机构以及铰刀整体的平衡调整机构等,具备较高技术含量,是三菱公司加工汽车零部件的重要刀具产品之一。

针对铝合金、铸铁气缸盖等零件重要基准孔及小孔的加工,三菱公司开发出了一种称之为“超级辊光钻头”,它的型号分为MAS(内冷)和MAE(外冷),每种型号有可加工3倍直径和6倍直径长的两种规格(外冷的只能加工3倍直径长)。MAS的结构特点是:与两主刀刃成90°处作出两刃带,钻头相当增加了两个导向支承,连两个主刀刃刃带共有四处支承,定位支承刚性大为增加;特殊弯曲的螺旋槽形,易使切屑卷曲、碎断,切屑处理性好;有螺旋油孔,冷却性能好,可进行深孔加工;采用10°小螺旋槽角,易排出切屑,故可实现高速、大进给加工;主刀刃后面进行了修磨,横刃被磨去形成一尖点,钻入工件顺利,对中性好;与主刀刃成90°新两刃带一侧还做出副螺旋槽,改善了冷却润滑,减少切屑粘结,同时也能促使微小的切屑排出,一般加工精度可达7级,甚至更高。

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