發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋加工尤尼莫克整體對(duì)應(yīng)方案介紹

憑借著大量的研發(fā)投入和采用高端的刀具加工設(shè)備，京瓷尤尼莫克公司一直致力于輕型汽車零部件加工的高端刀具的研究，為客戶提供了用于鋁合金汽車零部件加工的眾多解決方案。

尤尼莫克公司通過(guò)與客戶的密切合作，針對(duì)每一個(gè)具體工件的加工策略進(jìn)行分析。比如，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋基本都是采用鋁合金材料制造，部分柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋也開始使用鋁合金。作為發(fā)動(dòng)機(jī)中最精密的元件之一，對(duì)缸蓋上眾多孔系的尺寸及位置精度要求很高，其加工質(zhì)量的好壞將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能。閥座及導(dǎo)管底孔是與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣門配合的，因此是發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋中尺寸及位置精度要求最高的部分。



圖1 尤尼莫克對(duì)缸蓋孔系的刀具加工方案

傳統(tǒng)的閥座及導(dǎo)管底孔加工，從毛坯到完成精加工需要4把刀具。通常首先用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的硬質(zhì)合金鉆頭，從圖2的左側(cè)，預(yù)鉆導(dǎo)管底孔（通常為9～10mm）。而尤尼莫克的刀具解決方案，需要從圖2右側(cè)，先精加工導(dǎo)桿彈簧座孔，僅需要通過(guò)3道工序、采用3把刀具即可完成全部加工。這一解決方案減少了1把刀具，降低了整體加工時(shí)間，從而可提高加工效率，降低加工費(fèi)用。



圖2 閥座及導(dǎo)管底孔剖面示意圖

工序一、導(dǎo)桿彈簧座孔精加工及氣門導(dǎo)管底孔粗加工

鉆銑復(fù)合PCD刀具可一次完成導(dǎo)桿彈簧座孔精加工及氣門導(dǎo)管底孔粗加工兩道工序。此刀具的結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，可以克服加工干涉孔部位時(shí)的不平衡徑向力，還可確保刀具以相對(duì)較高的切削速度工作。刀具帶有高壓切削液內(nèi)冷孔。當(dāng)切削液濃度高于8%、壓力大于3000kPa時(shí)，可以達(dá)到最佳切削效果。通常的切削參數(shù)為：主軸轉(zhuǎn)速8000～10000r/min，進(jìn)給量為2000～3000mm/min。



圖3 鉆銑復(fù)合PCD刀具

工序二、導(dǎo)管底孔、閥座底孔粗加工及喉口弧面精加工

在某些情況下，使用較便宜的硬質(zhì)合金刀具或可轉(zhuǎn)位刀片式刀具可能也是一個(gè)選擇。但如果需要提高加工質(zhì)量，或使用長(zhǎng)壽命的刀具，尤尼莫克的復(fù)合階梯鉸刀將是最佳的選擇。



圖4 復(fù)合階梯鉸刀

此復(fù)合階梯鉸刀能夠完成以下的加工：

導(dǎo)管底孔預(yù)鉸。這是為下一步的精鉸做準(zhǔn)備，同時(shí)，此部分的鉸刀要帶有鉆削的功能，以防止上一步工序沒(méi)有把導(dǎo)管底孔打穿；
喉口弧面的加工。此處有嚴(yán)重的干涉，所以要求刀具剛性好（見圖5）；



圖5 加工干涉示意圖

閥座底孔粗加工及倒角。

根據(jù)客戶對(duì)切削參數(shù)、孔的尺寸、機(jī)床主軸和刀柄的剛性及穩(wěn)定性的不同要求，對(duì)復(fù)合階梯鉸刀有不同的設(shè)計(jì)方案。刀具設(shè)計(jì)過(guò)程主要考慮的問(wèn)題是如何克服干涉部分加工時(shí)的不平衡力。通常情況下，刀具廠家把此刀設(shè)計(jì)為2個(gè)切削刃，并采用小的切削速度。而尤尼莫克的解決方案是采用3個(gè)切削刃、多個(gè)導(dǎo)向條以及特殊的刀具結(jié)構(gòu)。這種刀具設(shè)計(jì)可以確保很高的加工質(zhì)量、快切削速度和長(zhǎng)刀具壽命。

切削參數(shù)受到工件尺寸、刀具及刀柄剛性的影響。通常轉(zhuǎn)速為4000～10000r/min，進(jìn)給 Fn為0.2～0.3 mm/rev。根據(jù)機(jī)床情況，刀具壽命可達(dá)5萬(wàn)個(gè)孔以上。
工序三、氣門導(dǎo)管底孔及閥座底孔精加工

這是最后一道精加工工序，有兩種方案。

方案1：氣門導(dǎo)管孔鉸刀及閥座底孔鉸刀作為兩個(gè)獨(dú)立部件安裝在一起。這是一個(gè)柔性很好的方案，這樣可以把氣門導(dǎo)管孔鉸刀分別用于進(jìn)排氣門導(dǎo)管孔的加工。

方案2：當(dāng)閥座底孔直徑較小時(shí)，可以把兩個(gè)刀設(shè)計(jì)為一體。

復(fù)合精鉸刀的切削參數(shù)通常為：轉(zhuǎn)速 8000～11000r/min；進(jìn)給 Fn為0.24～0.3mm/r。精加工后的氣門導(dǎo)管底孔的圓度可以控制在1μm以內(nèi)，并可獲得極高的表面光潔度。刀具壽命根據(jù)機(jī)床情況，可以達(dá)到10萬(wàn)個(gè)孔以上。



圖6 復(fù)合精鉸刀