余炳均　許可良　蒙旭喜

摘 要：在發(fā)動(dòng)機(jī)制造缸體曲軸內(nèi)孔加工中，通常應(yīng)用兩種不同的刀具加工方案。一種采用瑪帕原理的導(dǎo)條刀具機(jī)夾式刀片及導(dǎo)條。采用兩到三個(gè)軸擋做引導(dǎo)，能保證最佳同軸度及直徑公差。另一種使用線鏜刀，同時(shí)加工各檔，加工速度更快。刀具磨損的在線檢測(cè)、實(shí)時(shí)補(bǔ)償技術(shù)是關(guān)鍵難點(diǎn)之一。本文從線鏜加工工藝、刀具補(bǔ)償機(jī)構(gòu)及原理、刀具在線補(bǔ)償技術(shù)實(shí)際應(yīng)用、失效模式分析及攻關(guān)，解析刀具在線補(bǔ)償技術(shù)在缸體曲軸軸承孔加工中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸孔鏜孔 刀具在線補(bǔ)償 失效模式

在發(fā)動(dòng)機(jī)制造設(shè)備中，加工中心完成60%的工序，加工中心設(shè)備數(shù)量占比例75%。氣缸體、氣缸蓋的大部分加工內(nèi)容是由加工中心完成。下面我們以某工廠鑄鐵缸體加工為例，在鑄鐵缸體加工中，由于鑄造余量較大，先在粗加工工位采用粗銑加工，去掉鑄造硬皮和多余金屬，然后在線鏜工位進(jìn)行半精鏜、精鏜安裝主軸承蓋后的曲軸孔，最后在珩磨工位進(jìn)行曲軸孔鉸珩，得出網(wǎng)紋、粗糙度，直到滿足加工要求，見圖1。

1 線鏜加工工藝

1.1 曲軸孔鏜削工藝

曲軸孔鏜削加工時(shí)，鏜削有兩種：一種是粗鏜、半精鏜、精鏜三刀工序方法;另一種是半精鏜、精鏜兩刀兩工序的方法。這兩種方法都有較為廣泛的應(yīng)用，考慮到兩刀兩工序法具有較高的加工效率，大多采用兩刀兩工序法，但刀具磨損較快，見圖2。

1.2 線鏜刀進(jìn)入曲軸孔的間隙計(jì)算：

以直列式四缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例：來(lái)料曲軸孔半圓直徑：Φ52±0.15mm，位置度：φ0.4mm;來(lái)料軸承蓋半圓直徑：Φ52±0.2mm，位置度：φ0.15mm;軸承蓋安裝面高度50±0.1mm;精刀片直徑：Φ52.94～52.97mm;刀桿直徑Φ49mm。

（1）曲軸孔上半圓：理論間隙=52/2+1-52.955/2=0.52mm。

（2）曲軸孔下半圓：理論間隙=52/2-1-49/2=0.5mm。

（3）最小間隙=曲軸孔下半圓極限位置-刀桿半徑=（52-0.2）/2-0.1-0.15/2-1-49/2=0.225mm（當(dāng)間隙為負(fù)值時(shí)，刀具與缸體/主軸承蓋發(fā)生干涉，導(dǎo)致卡刀）。

1.3 線鏜曲軸孔加工步驟順序，見圖3

2 刀具補(bǔ)償機(jī)構(gòu)及原理

2.1 補(bǔ)償動(dòng)作

刀桿先移動(dòng)到需要補(bǔ)償?shù)短?hào)對(duì)應(yīng)的位置，補(bǔ)償夾爪松開，補(bǔ)償機(jī)構(gòu)下降，補(bǔ)償夾爪夾緊刀具基座，進(jìn)行刀具補(bǔ)償;補(bǔ)償完畢，補(bǔ)償夾爪松開，補(bǔ)償機(jī)構(gòu)上升，補(bǔ)償機(jī)構(gòu)夾緊，刀桿回到原位。

2.2 自動(dòng)補(bǔ)償概述

加工完成后的工件在測(cè)量工位進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量結(jié)果如果連續(xù)n次為+OK 或-OK 時(shí)，測(cè)量工位將向加工工位發(fā)送信號(hào)，接收到該信號(hào)后，將在下一次加工之前根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)直徑進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)償。

2.3 自動(dòng)刀具補(bǔ)償

（1）測(cè)量：測(cè)量工位由MARPOSS測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)后傳輸至PMC。（2）±OK n次連續(xù)判定：PMC對(duì)測(cè)量結(jié)果中被連續(xù)判定為+OK或-OK的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。測(cè)量結(jié)果與上一次相同時(shí)，次數(shù)不會(huì)復(fù)位。設(shè)備按照當(dāng)前補(bǔ)償值進(jìn)行加工，見圖4。（3）補(bǔ)償：當(dāng)計(jì)數(shù)器在達(dá)到計(jì)數(shù)峰值后，PMC向NC程序發(fā)出補(bǔ)償請(qǐng)求信號(hào)。加工工位的NC程序在加工程序開頭時(shí)讀取相對(duì)應(yīng)刀具的補(bǔ)償請(qǐng)求，并對(duì)補(bǔ)償請(qǐng)求信號(hào)的位為高位的刀位對(duì)應(yīng)的刀具進(jìn)行補(bǔ)償。補(bǔ)償完成后開始加工。

2.4 刀具補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用

在傳統(tǒng)缸體曲軸孔加工過程中線鏜刀具的調(diào)刀都需要人員手動(dòng)調(diào)刀，調(diào)刀尺寸只能按照?qǐng)D紙最終尺寸去調(diào)整。在這種模式下主要存在以下問題：

（1）人員手動(dòng)調(diào)刀誤操作可能導(dǎo)致加工質(zhì)量異常，零件報(bào)廢;（2）調(diào)刀時(shí)拆裝刀具需花費(fèi)人力和時(shí)間;（3）調(diào)刀只能人為干預(yù)，不能根據(jù)現(xiàn)有的加工尺寸及時(shí)調(diào)整刀具尺寸，曲軸孔Ppk能力小于1。

通過曲軸孔線鏜專機(jī)自動(dòng)調(diào)刀系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了曲軸孔線鏜刀的在線自動(dòng)調(diào)刀，確保調(diào)刀與在線測(cè)量反饋結(jié)果相關(guān)。每班可節(jié)省調(diào)刀工作，工件報(bào)復(fù)風(fēng)險(xiǎn)大大降低，曲軸孔加工質(zhì)量明顯提升，Ppk能力由0.95提高到1.63以上。主要優(yōu)點(diǎn)是卡爪在線調(diào)刀，避免人員的誤操作導(dǎo)致調(diào)刀異常;調(diào)刀與在線測(cè)量反饋結(jié)果相關(guān)，實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)調(diào)刀。在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)明顯。

3 失效模式分析及攻關(guān)

3.1 失效模式分析

A設(shè)備失效模式分析

補(bǔ)償機(jī)構(gòu)無(wú)法進(jìn)行刀具補(bǔ)償，導(dǎo)致工件加工出現(xiàn)超差。補(bǔ)償機(jī)構(gòu)無(wú)法進(jìn)行刀具補(bǔ)償?shù)目赡茉蛴醒a(bǔ)償機(jī)構(gòu)夾爪磨損，刀具基座磨損松動(dòng)，刀具基座與補(bǔ)償機(jī)構(gòu)同軸度不相同等。

B產(chǎn)品失效模式分析

曲軸孔鏜削直徑過?。簩?dǎo)致后續(xù)珩磨機(jī)曲軸孔預(yù)檢工位無(wú)法通過，無(wú)法進(jìn)行曲軸孔絞珩造成返修浪費(fèi)。

曲軸孔鏜削直徑過大：將導(dǎo)致后續(xù)曲軸孔絞珩余量不足，將無(wú)法完整絞珩出交叉網(wǎng)格，影響曲軸的潤(rùn)滑，導(dǎo)致曲軸磨損過快;也會(huì)引起曲軸在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生徑向竄動(dòng)，增加發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲。

3.2 失效模式攻關(guān)

A補(bǔ)償夾爪扭矩測(cè)量

先將刀具補(bǔ)償夾爪松開，再將補(bǔ)償夾爪扭矩測(cè)量專用工具放入夾爪內(nèi)，最后夾緊刀具補(bǔ)償夾爪將補(bǔ)償夾爪扭矩測(cè)量專用工具夾緊;將扭力扳手套在專用工具上，旋轉(zhuǎn)扭力扳手，在旋轉(zhuǎn)過程中，讀取最大值，最大值為夾爪扭矩，扭矩4N·m以上為合格。當(dāng)扭力過小時(shí)，應(yīng)檢查補(bǔ)償夾爪是否有磨損，夾爪磨損將無(wú)法卡住刀具基座進(jìn)行補(bǔ)償。若補(bǔ)償機(jī)構(gòu)夾爪磨損，須將其更換掉。

B刀具基座扭矩測(cè)量

先將刀具基座扭矩測(cè)量專用工具套到刀具基座上;將扭力扳手套在專用工具上，旋轉(zhuǎn)扭力扳手，在旋轉(zhuǎn)過程中，讀取最大值，最大值為刀具基座扭矩，其合格扭矩范圍為1.4-2.2N·m。當(dāng)扭矩過小時(shí)，應(yīng)檢查刀片是否已達(dá)到磨損極限，刀片基座是否磨損松動(dòng)，補(bǔ)償機(jī)構(gòu)會(huì)誤認(rèn)為補(bǔ)償量達(dá)到極限，從而無(wú)法進(jìn)行補(bǔ)償。刀具基座扭矩測(cè)量或更換之后需要進(jìn)行手動(dòng)調(diào)刀。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過講述線鏜自動(dòng)刀具補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，在生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體凸輪軸孔加工應(yīng)用，通過刀具得自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用，能有效提高生產(chǎn)線生產(chǎn)效率及生產(chǎn)制造過程中質(zhì)量穩(wěn)定性。在大批量生產(chǎn)制造過程，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] ENSHU操作者手冊(cè).

[2]淺談線鏜刀在缸體曲軸孔加工的應(yīng)用[J].銀佳和.裝備技術(shù).2018（02）.