降低缸蓋凸輪軸孔表面粗糙度

高精度導條專用刀具在加工長孔類零件時具有較好的穩(wěn)定性并能獲得更好的加工表面，在缸蓋凸輪軸孔的加工中應用廣泛。本文基于機床切屑液循環(huán)系統(tǒng)，分析了多種條件下對導條專用刀具的影響，為加工缸蓋凸輪軸孔提供了參考。

表面粗糙度及機床過濾系統(tǒng)簡介

1. 表面粗糙度的定義

表面粗糙度是指加工表面具有的較小間距和微小峰谷的不平度。其兩波峰或兩波谷之間的距離(波距)很小(在1?mm以下)。它屬于微觀幾何形狀誤差，表面粗糙度越小，則表面越光滑。粗糙度在機械配合中對耐磨性、穩(wěn)定性、疲勞強度、耐腐蝕性和密封性等有著重要影響。

本研究運用英國高精密粗糙度測量儀Taylor i120對凸輪軸孔表面粗糙度Ra進行分析。Ra的計算公式如下

在取樣長度I內，Ra是所有縱坐標值的算術平均值。Ra對應于條件AA(算術平均)和CLA(中心線平均)。

從圖1所示的Ra測量原理可知，加工表面存在刮痕時會導致Ra超出控制范圍，因此研究并控制刮痕的產生是降低Ra的關鍵方法之一。本文也將重點討論刮痕的產生原因及控制方法。

2. 機床循環(huán)過濾系統(tǒng)

以MAG機床為例，如圖2所示，循環(huán)過濾系統(tǒng)的組成如下：

(1)高壓泵 提供壓力和流量，將清水箱中的切屑液送往高壓濾芯;

(2)比例溢流閥 通過開關量大小來控制冷卻回路壓力;

(3)機械壓力表 顯示高壓泵出口壓力值;

(4)高壓過濾芯(三級過濾) 過濾切削液中的雜質(過濾精度為60?mm);

(5)流量監(jiān)控傳感器 監(jiān)控回路所通過的切削液液體流量;

(6)高壓截止閥 控制高壓切削液的通斷，其由氣閥控制接通或斷開;

(7)壓力傳感器 監(jiān)控通往主軸高壓冷卻的壓力;

(8)旋轉接頭 實現外部管路與主軸旋轉芯軸的密封連接;

(9)刀具 切屑液使用及加工;

(10)一級過濾 過濾切削液中的鋁屑(過濾精度為0.35?mm);

(11)過濾紙(二級過濾) 過濾切削液中的雜質(過濾精度為40?mm);

(12)清水箱 切削液水箱。

循環(huán)工作基本原理：切屑液與鋁屑的混合物經過三級過濾進行循環(huán)(即一級過濾、過濾紙和高壓濾芯)，每一級過濾系統(tǒng)都至關重要，如過濾系統(tǒng)存在缺陷，則進入主軸參與冷卻潤滑的切削液會帶入大量雜質。

凸輪軸孔表面粗糙度影響因素研究

1.刀具在主軸上的跳動影響

以MAPAL導條專用刀具為例，在加工中，要求刀具在主軸上的近端跳動≤2?mm，遠端跳動要求≤5?mm，而刀具的跳動值可通過刀具上的螺栓進行調整，跳動合格與不合格的刀具分別加工驗證試驗結果如表1、表2所示。通過表1、表2可知，刀具在主軸上的跳動對凸輪軸孔表面加工質量有著巨大影響，從圖3也可以看出表面加工質量存在差異。

綜上所述可以得出結論：刀具在主軸上的近端及遠端跳動越小，越能獲得較好的表面粗糙度及表面加工質量。

2.過濾系統(tǒng)顆粒度影響

當刀具在加工兩個以上的孔時，為了保證同軸度，必須保證刀具為同一方向進入孔內加工，這時第一個孔作為加工第二個孔的導向孔，就要保證刀具導條既不能與孔直接接觸摩擦，又不能使導條與孔間隙過大導致同軸度超差，因此需要在導條與孔之間形成一層切屑液油膜。此時，只需要在導條上與孔的相對位置開切屑液槽即可保證為主軸持續(xù)提供切屑液。圖4所示為導條加工刀具示意圖。

如圖4所示，加工孔時導條與導向孔間形成油膜并相對運動。保證刀具跳動在合格范圍內時，切屑液顆粒度對孔表面加工質量會產生重要影響。由機床潤滑循環(huán)系統(tǒng)的構成可知，進入主軸前切屑液經過三層潤滑過濾，保證加工中切屑液顆粒度在控制范圍內，進入主軸前的第三道過濾(即高壓濾芯過濾)。假設濾芯粘附鋁泥會影響最終進入主軸切屑液的顆粒度，最終會影響加工表面質量。對比驗證結果如表3所示。

結語

本文運用對比驗證方法，研究了導條刀具在加工長孔類零件時的運用以及提高加工表面質量的方法，即降低刀具在主軸上的跳動及降低切屑液顆粒度來提高表面加工質量的方案，從而降低了工件加工時的報廢率和生產成本，幫助企業(yè)提升了產品競爭力。