精铣缸体顶面精镗缸孔精车止口组合机床的设计和使用

2019-04-10 55

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DUM154机床是1995年由大连机床集团设计制造、供本集团发动机分厂使用的精铣6110缸体顶面、精镗缸孔和精车止口精密级组合机床。

本机床所加工的缸体材料HT200，硬度HB=170～241。

该机床位于由20台组合机床组成的缸体加工流水线的最后位置。分为两个工位：第一工位是精铣顶面，其工序要求见图1。

图1 6110缸体

机床为立式，采用德国SFES滑台式铣头，铣头电机P=15kW。在铣头工作时，滑台移至终点，用“麦特龙”压板抱紧。采用f315美国铣刀盘，刀盘号为VMF85·19·315·34R-PD，带四个修光齿的铣刀转速n=132r/min，速度v=131m/min，S_r=0.14mm/r，S_M=594mm/min。夹具在移动工作台上实现快进→工进。移动工作台导轨底座采用焊接结构、镶钢导轨、滑台贴塑。

铣工序完后，由自动滚道输送到第二工位——精镗。精镗所完成的工序要求见图1。刀具布置情况见图2。

本工位加工方式也为立式，立柱上有两个单独专用设计的精镗头，其结构参照克劳斯公司的同类样机，每个镗头完成三个缸孔的加工(夹具在移动工作台上移动三次)。镗头主轴直径为f140，前轴承采用C3182128、C226818及气密封结构。主轴前端有控制止口深度的挡铁机构(见图2)。主轴中间为油缸驱动的拉杆机构，通过“齿条搓板”进行横切止口，完成f131D10深度10^+0.06_+0.01的加工。进行横切前，镗头滑台移至前端，由“麦特龙”压板抱紧。移动工作台导轨也采用镶钢导轨、三工位挡铁和油缸定位。

图2　刀具布置图

本机床夹具以气缸体底平面的四个定位点所组成的平面作为定位基准，定位销为固定式，工件落下插销，抬起拔销，液压夹紧。定位面有气隙检测和吹风，铣削夹具除夹紧底面外，在上部还设有辅助夹紧，以免铣削时产生振动。此外，还有磁性排屑机构。　　

主轴后端用皮带减速，用国际上广泛采用的窄V带进行传动，大大增加了传动刚性和功率的传动效率。主电机为Y160M-6，P=7.5kW，n=970r/min。

原设计精镗止口用刀“1”，精车止口平面用刀“2”(见图2)。经过两年实践发现，用两把刀分别加工止口及平面的效果不好，接 “岔”处有刀痕。另外，因结构设计不合理，控制横向走刀的拉杆力作用在主轴上，致使刀片“2”到终点时仍继续受力，出现“扎刀”现象。因而造成不清根、崩刀以及端面跳动超差(达到0.05)，粗糙度变差等缺陷。

现改为只用刀“1”加工止口和平面，刀片轨迹是↓_→，这样在主轴受力的一瞬间，刀尖已离开了横切面，因而避免了上述受力不好而造成的不良影响，但刀片使用寿命下降。　　镗缸孔用刀片“3”、“4”、“5”和“6”，刀片“3”和“5”用于半精镗，采用的是固定刀夹，不重磨刀片，在工进50中切削。刀片“4”和“6”用于精镗，采用弹性刀夹，不重磨刀片，油缸拉杆通过斜面，在反向工退50时，将刀片顶出而进行反镗切削，半精镗和精镗总共切削余量为0.2～0.25mm。

镗刀的S_M在很长时间内稳定在60mm/min。曾片面认为，走刀慢些能降低粗糙度。事实并非如此，我们分析了上海大众和朝柴精镗缸孔的经验，他们采用进口的CBN刀片，以高速、大进给的切削方式加工。削速度和走刀量都有严格的要求。经过反复实践，将镗孔的切削用量规定如下(见表1)。表1　镗孔切削用量精镗缸孔精镗止口精车止口平面主轴转速 (r/min)1200切削速度 (m/min)471493.6每转进给量 (mm/r)0.1每分钟进给量 (mm/min)120最大加工直径125131

要想加工高精度的工件，除机床结构先进、合理的切削用量外，镗孔刀片的质量也相当重要。两年来我们用过的刀片有日本三菱MB710，美国肯那(Kennametal)KD120，英国山高(SECO)的CBN20，德国阿诺(ARNO)CBN10。考虑到价格因素，结合刀具耐用度，我们最后确定选用日本三菱的MB710刀片，节拍时间缩短到4分钟(铣、镗工序加工时间重合)。

经过不断改进和调试，本机床已基本上处于稳定，达到“002”和节拍要求。

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