降低缸蓋凸輪軸孔表面粗糙度

高精度導(dǎo)條專(zhuān)用刀具在加工長(zhǎng)孔類(lèi)零件時(shí)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(yīng)用廣泛。本文基于機(jī)床切屑液循環(huán)系統(tǒng)，分析了多種條件下對(duì)導(dǎo)條專(zhuān)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(jī)床過(guò)濾系統(tǒng)簡(jiǎn)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(jī)械配合中對(duì)耐磨性、穩(wěn)定性、疲勞強(qiáng)度、耐腐蝕性和密封性等有著重要影響。

本研究運(yùn)用英國(guó)高精密粗糙度測(cè)量?jī)xTaylor i120對(duì)凸輪軸孔表面粗糙度Ra進(jìn)行分析。Ra的計(jì)算公式如下

在取樣長(zhǎng)度I內(nèi)，Ra是所有縱坐標(biāo)值的算術(shù)平均值。Ra對(duì)應(yīng)于條件AA(算術(shù)平均)和CLA(中心線(xiàn)平均)。

從圖1所示的Ra測(cè)量原理可知，加工表面存在刮痕時(shí)會(huì)導(dǎo)致Ra超出控制范圍，因此研究并控制刮痕的產(chǎn)生是降低Ra的關(guān)鍵方法之一。本文也將重點(diǎn)討論刮痕的產(chǎn)生原因及控制方法。

2. 機(jī)床循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)

以MAG機(jī)床為例，如圖2所示，循環(huán)過(guò)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(guò)開(kāi)關(guān)量大小來(lái)控制冷卻回路壓力;

(3)機(jī)械壓力表 顯示高壓泵出口壓力值;

(4)高壓過(guò)濾芯(三級(jí)過(guò)濾) 過(guò)濾切削液中的雜質(zhì)(過(guò)濾精度為60?mm);

(5)流量監(jiān)控傳感器 監(jiān)控回路所通過(guò)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(kāi);

(7)壓力傳感器 監(jiān)控通往主軸高壓冷卻的壓力;

(8)旋轉(zhuǎn)接頭 實(shí)現(xiàn)外部管路與主軸旋轉(zhuǎn)芯軸的密封連接;

(9)刀具 切屑液使用及加工;

(10)一級(jí)過(guò)濾 過(guò)濾切削液中的鋁屑(過(guò)濾精度為0.35?mm);

(11)過(guò)濾紙(二級(jí)過(guò)濾) 過(guò)濾切削液中的雜質(zhì)(過(guò)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(jīng)過(guò)三級(jí)過(guò)濾進(jìn)行循環(huán)(即一級(jí)過(guò)濾、過(guò)濾紙和高壓濾芯)，每一級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)都至關(guān)重要，如過(guò)濾系統(tǒng)存在缺陷，則進(jìn)入主軸參與冷卻潤(rùn)滑的切削液會(huì)帶入大量雜質(zhì)。

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(dòng)影響

以MAPAL導(dǎo)條專(zhuān)用刀具為例，在加工中，要求刀具在主軸上的近端跳動(dòng)≤2?mm，遠(yuǎn)端跳動(dòng)要求≤5?mm，而刀具的跳動(dòng)值可通過(guò)刀具上的螺栓進(jìn)行調(diào)整，跳動(dòng)合格與不合格的刀具分別加工驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果如表1、表2所示。通過(guò)表1、表2可知，刀具在主軸上的跳動(dòng)對(duì)凸輪軸孔表面加工質(zhì)量有著巨大影響，從圖3也可以看出表面加工質(zhì)量存在差異。

綜上所述可以得出結(jié)論：刀具在主軸上的近端及遠(yuǎn)端跳動(dòng)越小，越能獲得較好的表面粗糙度及表面加工質(zhì)量。

2.過(guò)濾系統(tǒng)顆粒度影響

當(dāng)?shù)毒咴诩庸蓚€(gè)以上的孔時(shí)，為了保證同軸度，必須保證刀具為同一方向進(jìn)入孔內(nèi)加工，這時(shí)第一個(gè)孔作為加工第二個(gè)孔的導(dǎo)向孔，就要保證刀具導(dǎo)條既不能與孔直接接觸摩擦，又不能使導(dǎo)條與孔間隙過(guò)大導(dǎo)致同軸度超差，因此需要在導(dǎo)條與孔之間形成一層切屑液油膜。此時(shí)，只需要在導(dǎo)條上與孔的相對(duì)位置開(kāi)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(dǎo)條加工刀具示意圖。

如圖4所示，加工孔時(shí)導(dǎo)條與導(dǎo)向孔間形成油膜并相對(duì)運(yùn)動(dòng)。保證刀具跳動(dòng)在合格范圍內(nèi)時(shí)，切屑液顆粒度對(duì)孔表面加工質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生重要影響。由機(jī)床潤(rùn)滑循環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)成可知，進(jìn)入主軸前切屑液經(jīng)過(guò)三層潤(rùn)滑過(guò)濾，保證加工中切屑液顆粒度在控制范圍內(nèi)，進(jìn)入主軸前的第三道過(guò)濾(即高壓濾芯過(guò)濾)。假設(shè)濾芯粘附鋁泥會(huì)影響最終進(jìn)入主軸切屑液的顆粒度，最終會(huì)影響加工表面質(zhì)量。對(duì)比驗(yàn)證結(jié)果如表3所示。

結(jié)語(yǔ)

本文運(yùn)用對(duì)比驗(yàn)證方法，研究了導(dǎo)條刀具在加工長(zhǎng)孔類(lèi)零件時(shí)的運(yùn)用以及提高加工表面質(zhì)量的方法，即降低刀具在主軸上的跳動(dòng)及降低切屑液顆粒度來(lái)提高表面加工質(zhì)量的方案，從而降低了工件加工時(shí)的報(bào)廢率和生產(chǎn)成本，幫助企業(yè)提升了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。