盛興濤　董璠-　蘇展　母慧艷　金振福

摘 要：發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體中機(jī)加中的相關(guān)深油孔是一項(xiàng)仍在不斷完善的工藝難點(diǎn)。本文從深油孔加工的工藝特點(diǎn)，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)油孔的尺寸要求和工作環(huán)境，分析了影響深孔加工的各種因素。針對(duì)深油孔加工出現(xiàn)的加工困難問題，從加工順序、工藝參數(shù)、設(shè)備精度等方面進(jìn)行分析，為發(fā)動(dòng)機(jī)長油孔加工提供重要的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：深孔加工；刀具壽命；排屑

中圖分類號(hào)：U464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-2550（2017）06-0067-03

Abstract： The engine long oil hole machining is still in a difficult and constantly improve process. In this paper， the factors affecting the machining of long oil hole are analyzed from the technical characteristics of long oil hole machining， the size requirements and the working environment. In view of the processing difficulties in long oil hole machining， the processing sequence， technological parameters and equipment accuracy are analyzed， which provides an important reference value for the machining of the long oil holes in the engine.

Key Words： Long hole machining； tool life； chip removal

引 言

孔的長度L與孔的直徑D比大于5的孔，通常定位為深孔[1]， 深孔加工是機(jī)械制造業(yè)孔加工中最困難的一種加工方式。供油系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能有著關(guān)鍵性的影響，而在發(fā)動(dòng)機(jī)的供油系統(tǒng)中，油孔是發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑和供油的主要通道，由于油孔在發(fā)動(dòng)機(jī)中往往是兩兩相貫而成[2]，通常屬于深孔加工。這些油孔的加工成為了發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)加過程中的重難點(diǎn)，制約著機(jī)加工序的加工節(jié)拍，影響加工工藝路線。本文以東風(fēng)自主品牌發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋油孔加工為研究對(duì)象，分析了影響油孔加工的因素，并提出了解決辦法。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋油孔加工的現(xiàn)狀

下圖1為發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋部分潤滑油油回路布置見，由圖中可以看出發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油從底孔供給到與之相貫的長油孔，再而長油孔分流到與之相同的兩個(gè)上油孔中，上油孔中的機(jī)油通過凸輪軸油槽流出，對(duì)安裝在缸蓋上的凸輪軸提供潤滑。

在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋油孔系中，有4個(gè)相通油孔，其中兩個(gè)與凸輪軸支座相同油孔加工要求一致，這4個(gè)油孔的工藝要求如下表1：

2 影響發(fā)動(dòng)機(jī)油孔加工的關(guān)鍵點(diǎn)

深油孔由于長徑較大且處于封閉的加工狀態(tài)，使得切屑處理、熱量散放、加工工藝及設(shè)備保障都成為保證加工質(zhì)量的關(guān)鍵。如何合理的解決這些問題，是影響加工質(zhì)量關(guān)鍵因素，影響發(fā)動(dòng)機(jī)油孔加工的關(guān)鍵點(diǎn)有：

1、排屑困難；發(fā)動(dòng)機(jī)油孔的加工孔深往往較大，即切屑路程較長，在實(shí)際加工過程中由于加工空間封閉，斷屑排屑困難，如果加工孔為盲孔，在加工中容易與孔壁摩擦，導(dǎo)致產(chǎn)生螺旋狀的溝痕。同時(shí)切屑不及時(shí)排出容易堵塞孔壁，刀具也會(huì)出現(xiàn)磨損嚴(yán)重，崩刀等情況。

2、散熱困難；普通鉆孔加工時(shí)切屑可帶走80%的切屑熱量，而在深孔加工中，切屑很難將大部分切削熱帶走，導(dǎo)致刀具過熱。即使在有充分的冷卻的條件下，刀尖的切削溫度仍然可達(dá)400℃，導(dǎo)致刀具硬度下降，刀具磨損加劇，刀具壽命受到影響[3-5]。

3、刀具振動(dòng)大；深孔加工不易保證較高的直線度公差要求。深孔的切削刀具較長，剛性不足，加工時(shí)易產(chǎn)生偏擺，孔的直線度和位置度不易保證。

3 加工工藝方案

根據(jù)油孔結(jié)構(gòu)考慮加工成本等因素制定如下的加工工藝方案：

1、加工順序；缸蓋的主油道孔分別與其他三個(gè)油孔貫通，且孔徑和孔深均為最大。按照“先小后大”的原則，加工順序?yàn)橄燃庸蓚€(gè)?5.5孔，然后加工?7.0孔，最后加工?8.0孔。

2、當(dāng)鉆孔表面或鉆穿孔表面出現(xiàn)傾斜角度時(shí)，鉆孔需注意加工方案和參數(shù)的選擇。當(dāng)傾斜角度小于5?時(shí)，進(jìn)給應(yīng)該減少三分之一；當(dāng)傾斜角度在5?-10?時(shí)，一般需要銑削小平面或者增加預(yù)鉆；當(dāng)傾斜角度大于10?，一般不建議在表面進(jìn)行鉆孔[6]。因?5.5孔的鉆孔面為鑄造毛坯面，拔模斜度為4 ?，對(duì)此采取直接降低加工參數(shù)，直接鉆削加工；?7.0孔和?8.0孔的鉆孔面為完整銑削后的平面，正常切屑即可。

3、增加預(yù)鉆；對(duì)于深孔鉆，一般需要增加預(yù)鉆加工，預(yù)鉆的深度通常為2倍直徑。四個(gè)油孔均需進(jìn)行預(yù)鉆。考慮到深孔的排屑困難，將?8.0孔分段進(jìn)給并增加兩次退刀排屑。

4、鉆頭的選擇；深孔加工刀具是深孔加工的核心部件，深孔刀具的切屑刃導(dǎo)向條需要在足夠的潤滑下工作。?8.0孔中長徑比大于30，為保證加工質(zhì)量并綜合加工工況，采用外排屑的深孔鉆，俗稱“槍鉆”，該鉆頭具有單切屑刃、自動(dòng)排屑、冷卻潤滑以及自導(dǎo)向功能等特點(diǎn)。而?5.5孔和?7.0孔采用一般麻花鉆頭即可。

5、加工參數(shù)的選擇；切削速度過小，刀具前刀面會(huì)產(chǎn)生擠壓而來切屑，易產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象。當(dāng)轉(zhuǎn)速降低，相對(duì)進(jìn)給量不變時(shí)，刀具的切削性能減弱。當(dāng)高轉(zhuǎn)速低進(jìn)給時(shí)，產(chǎn)生切屑細(xì)小易形成堵塞，影響切削加工性能和孔表面質(zhì)量[7]。待切削的材料為ZL101A。一般采用主軸轉(zhuǎn)速為3000 --5000 r/min，進(jìn)給速度為0.15—0.25mm/r。endprint

4 存在問題和改善措施

按照以上制定的工藝流程進(jìn)行深油孔的加工，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)在?8.0孔的加工過程中會(huì)出現(xiàn)頻頻斷刀、加工表面粗糙等問題。通過剖切工件等方法，綜合相關(guān)邊界條件，從如下措施來改善加工情況：

1、改變加工順序；解析斷刀工件，可發(fā)現(xiàn)刀具一般折斷在與其他油孔相貫處。考慮到直徑較大的油孔孔深相對(duì)太突出，可優(yōu)先加工該孔。加工順序?yàn)?8.0孔-----?7.0孔-----?5.5孔。

2、增加設(shè)備穩(wěn)定性；設(shè)備為四軸高速臥式加工中心，內(nèi)冷水壓為2.8mpa，為增強(qiáng)排屑效果，將內(nèi)冷壓力提高到3.5mpa；提高夾具的夾緊力，夾具夾緊力過大，會(huì)使工件產(chǎn)生變形；夾具夾緊力過小，加工時(shí)工件會(huì)產(chǎn)生振刀。通常夾具夾緊力設(shè)置在3.0 K.N—4.5 K.N，為改善加工效果，將夾具力由3.0 K.N提高至3.5K.N。

3、加工參數(shù)的改進(jìn)；原“槍鉆”加工時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為3000r/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給0.15mm/r；加工過程中加工至100mm、200mm處分別進(jìn)行一次退刀，以便排屑。而加工斷刀件顯示刀具總在加工至深度175mm處斷刀。調(diào)整相貫孔加工順序后，該油孔為盲孔加工，為保證加工節(jié)拍，提高加工效率，可將深度改成加工至150mm處進(jìn)行，將兩次縮短到一次。同時(shí)為保證尺寸精度，將主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整為3200 r/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給調(diào)整為0.1mm/r；在加工結(jié)束時(shí)，為充分排屑和冷卻將降低加工參數(shù)減半。

依據(jù)調(diào)整前后的工藝方案，進(jìn)行一百件的工件切削并按照1/10的檢測(cè)頻次檢測(cè)。檢測(cè)長油孔的位置度（公差要求為?0.4）如下圖2所示。從圖中可以看出，通過改善長油孔的位置度得到明顯改善。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，改變相貫孔的加工順序后也顯著提高了刀具的加工壽命，斷刀情況有明顯好轉(zhuǎn)。

5 結(jié)論

本文通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)長油孔加工方法進(jìn)行研究，得出主要結(jié)論如下：

1、深孔加工需應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇加工順序，可考慮優(yōu)先加工長徑比大、孔深偏深、孔徑偏大的油孔，選取合適的加工方案并進(jìn)行工藝驗(yàn)證和調(diào)整，能有效的提高加工效率和加工質(zhì)量。

2、在油孔加工過程中，設(shè)備需保證良好的精度，主軸徑向跳動(dòng)要小于3um。合理設(shè)定夾緊力、內(nèi)冷壓力等參數(shù)也是保證長油孔加工的重要因素。

3、長油孔加工必須根據(jù)采用的加工方法選擇合適的加工系統(tǒng)和工藝參數(shù)，根據(jù)工件材料合理選取鉆頭型號(hào)和鉆頭材料，設(shè)定合理的進(jìn)給量和主軸轉(zhuǎn)速都對(duì)提高加工效率和加工質(zhì)量有積極意義。

參考文獻(xiàn)：

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