小直径活塞销孔的加工质量研究.pdf

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1、翟可芬赵庆阳：小直径活塞销孑L的加工质量研究小直径活塞销孔的加工质量研究ResearchProcessingQualityoflittIePistonPinhole翟可芬1赵庆阳2(1山东理工大学2山东滨州渤海活塞股份有限公司)(摘要]小直径活塞销孔由于本身的结构特点，在机械加工时，存在表面加工质量较难控制的现象，通过一系列试验手段，从工艺流程、夹具设计及刀具使用等方面进行系统的研究，得出了能高质量、批量化生产小直径活塞销孔的加工条件，满足了客户的需求。[关键词]活塞销孔切削参数刀具Keyword：Pi

2、stonPinholeCuttingparameterT001U刖舌在发动机的运行过程中，活塞作为发动机的心脏，起着至关重要的作用。而活塞的销孑L部位作为连接活塞销、连杆的重要装配表面，其尺寸精度要求一般比较严格：其尺寸的加工精度等级一般要求为IT4一IT6；销孑L的表面粗糙度要求较高，其Ra值要求为0．2—0．63um；销孔的形状精度要求高，圆度要求为0．0015mm，圆柱度要求为o．0025mm。活塞销孔加工质量的高低直接影响着发动机在机械运转时的性能。如果销孔表面的加工质量达不到技术要求，将有可能

3、导致活塞卡死或转动不畅，引起发动机在运转过程中发生故障。我公司生产的某种小直径活塞(外圆直径≤夺50mm)，其材料为铸铝合金ZLl09，活塞销孔加工技术要求如图1所示：销孑L内径尺寸巾10mm，公差O．008mm，圆度要求为0．0015mm，圆柱度要求为o．0025mm，图I表面粗糙度要求Ra≤0．4肚m。在活塞的试制加工阶段，沿用公司常用的加工小直径活塞销孔(直径小于夺15mm)的方法，将销孔分为粗镗一半精镗一精镗三道工序加工：粗镗工序镗用于去除销孔大部分加工余量，粗镗销孔时孑L径一般加工至：销孑L成

4、品直径+1．5；半精镗工序用于给成品销孔直径留约o．5的加工余量，即能保证精加工时有足够的加工余量，又能使精加工时取得较好的加工表面质量。精镗销孑L工序作为最终加工工序，需镗削销孔至产品图纸设计要求的尺寸精度并保证销孑L的表面粗糙度要求。精镗销孔时采用的加工方式为：在一个镗杆上安装两把刀具的形式。即第一把刀为普通硬质合金镗刀，用于镗削本工序90％的销孑L加工余量，并使所留的切削余量均匀；第二把刀为聚晶金刚石镗刀，镗削本工序剩余的约10％的加工余量。在镗削过程中为减少因切削抗力而引起的振动，镗杆设计时，一

5、般考虑两把镗孔刀尖的距离要大于单侧销孔的轴向长度(即如图一所示的尺寸13)，其目的在于减少因两把镗孑L刀同时参与切削时，因切削抗力过大会使切削加工时产生震动，从而造成的活塞销孑L表面形状误差超差及表面粗糙度值过大的现象。1活塞的加工过程分析由于此活塞的结构特点，内挡宽度11mm，销孔单侧长度13mm，活塞销孑L单侧长度大于档子宽度，设计镗杆上两把刀的距离为13．5mm，活塞加40内燃机与配件2014年第3期工时(如图2所示)，两把刀在加工左侧销孔时，能不同时吃刀，但当第一把刀加工至右侧销孔时，由于内档宽

6、度距离仅11mm，小于两把刀的距离尺寸13．5mm，因此后一把刀仍在左侧销孔内，从而造成两把刀同时吃刀，而此时由于产生的切削抗力较大，会使镗杆发生轻微震颤，导致此时后一把刀(精刀)正在加工的活塞销孔部位表面振纹明显，从而影响销孔的圆度及圆柱度，同时销孔表面的粗糙度达不到产品的技术要求。2改进措施根据影响活塞销孔形状精度的主要因素为，当两把刀同时吃刀，由于切削抗力的影响，会使镗杆发生轻微震颤，从而影响销孔形状精度。实施实验措施如下：l、将精镗销孔工序改为一把刀加工，半精孔给精孔留o．3mm(直径上)余量，

7、采用常用的加工切削参数进行加工时，在加工过程中刀具发生了崩刃现象。原因分析：由于切削深度较大，在加工过程中会产生较大的切削抗力，而由于金刚石刀具的材料特点，其本身的韧性较弱，因此在切削抗力的作用下，出现了刀具崩刃现象。2、将镗杆长度加长，即把两把刀的轴向间距加大至37．5mm(大于销孔单侧长度13×2+内当宽度11)，加工时出现扎刀现象。原因分析：由于镗杆长度过长，而直径较细，导致镗杆的刚度降低，机械加工时产生了扎刀现象，因此不能正常生产。3、仍采用原有的镗杆设计方案进行加工，即如图二所示镗杆，但从刀具

8、方面进行适当改进，并对切削参数进行适当的优化设计。虱南眵拶I“、、．f＼／‘。写}l＼禽’≥b—H、一—_．，仨图33．1将装在镗杆上的前面的粗镗销孔刀采用如图3所示的结构尺寸，使其主偏角由原来的45。改为90。，目的是减小销孔加工过程中产生的径向抗力；同时为增加刀尖的锋利度，减少刀具后刀面与已加工销孔表面的摩擦，将粗镗销孑L镗刀的的后角加大，第一后角由9。改为12。，第二后角由13。改为15。。进行试验加工，结果表明活塞销孑L的表面振纹明