复合刀具在柴油机气缸盖加工中的应用

1 引言

　　气缸盖属柴油机关键部件之一，其质量对柴油机整机性能有着重要影响。气缸盖加工的关键工序为燃烧室孔、气门座孔、导管孔的加工。燃烧室孔、气门座孔、导管孔加工质量不好，会造成柴油机燃烧室漏水，燃烧不充分、气门导管偏磨、气阀调头等质量问题发生。16/24船用柴油机气缸盖是我公司为船舶厂加工的一种气缸盖。船用柴油机气缸盖比机车用柴油机气缸盖有更高的精度要求。如：机车用柴油机气缸盖对燃烧室孑L同轴度、气门座孔对导管孔的同轴度要求为０.15mm、０.08mm，船用柴油机气缸盖为0.04mm、0.04mm；同时船用柴油机气缸盖一般把摇臂轴座、进气支管等复合到气缸盖上，结构较紧凑．避免机车气缸盖存在的摇臂轴座漏油等情况的发生，但另一方面，这种复合结构增加了气缸盖的铸造、加工难度。针对这种缸头的特点，在试制中我们运用了部分复合刀具完成该气缸盖加工。16/24船用柴油机气缸盖中16表示该柴油机缸径为160mm，24表示该柴油机冲程为240mm。

2 复合刀具概述

　　复合刀具是指能同时或先后顺序完成两个或两个以上工序(或工步)的刀具。复合刀具适用于稳定产品批量加工。复合刀具有很多优点：(1)采用复合刀具加工，可以减少生产辅助时间。提高生产效率，提高加工表面相互问位置精度，如端面与孔的垂直度、同一轴线上几个孔的同轴度等精度；(2)采用复合刀具可以集中工序，减少机床数量，节约机床资源。另一方面，复合刀具也有较多缺点：首先，复合刀具设计、制造相对用难；(3)复合刀具是针对具体加工产品而设计制作，通用性差；(4)复合刀具会由于各加工部位的耐用度和寿命不同，造成不能发挥潜力而造成浪费。因此，在选用和设计复合刀具时，要尽可能地发挥其优点，减少或消除其缺点。

3 16/24柴油机气缸盖加工工艺分析、加工

　　16/24柴油机气缸盖外形及加工简图如图1。

　　通过工艺分析，我们制订该气缸盖的加工工艺流程如表1。

　　按照以上工艺流程完成该柴油机气缸盖试加工，通过三座标测量机检测。气缸盖加工尺寸较稳定，但形位公差有存在超差的情况，表现在大小燃烧搴孔、气门座孔与导管孔同轴度有波动。经过分析认为，造成同轴度超差的原因有如下方面：(1)机床精度。机床的定位和重复定位不高；(2)刀具误差。Φ19导管孔及燃烧室孔Φ23孔属细长孔加工。刀具刚性差，存在加工时让刀情况。XH718A立式加工中心为一台半闭环机床，该机床最初设计的定位和重复定位精度分别为0.018mm、0.010mm。是造成同轴度超差的主要原因(机床精度误差理论上最大会造成同轴度偏差为0.018×2=0.036mm)。标准刀具在立式加工中心加工气缸盖燃烧室孔时，由于加工中心机械手换刀每次都要回换刀位置更换刀具。机床在X、Y方向移动一段距离之后。要保证加工后孔的同轴度。机床必须有较高的定位及重复定位精度。机床精度的提高需要增加较大的投入，我们考虑，如采用复合刀具进行气缸盖燃烧搴孔的加工，将精加工工步内容复合在一起后，将机床的定位和霞复定位精度要求转化为刀具制作精度，通过刀具来保证加工孔的同轴度。