交叉孔系薄壁異形缸筒內(nèi)孔加工技術(shù)

典型交叉孔系薄壁異形缸筒結(jié)構(gòu)如圖1所示，此零件很難加工成形，在加工時存在如下幾個問題。（1）異形薄壁主孔加工易變形

首先，缸筒形狀為異形，因而不易裝夾，采用非契合缸筒形狀的夾具（如壓板、鏈條等）夾緊后，主孔會產(chǎn)生裝夾變形。其次，缸筒成品壁?。?.5～9.5mm），主孔加工完成后會由于加工、裝夾等應(yīng)力而產(chǎn)生變形。（2）臺階兼交叉孔加工幾何公差難保證

大旁孔中內(nèi)孔為臺階孔，統(tǒng)一鉆削底孔后分別進行鏜削或鉸削而成，這樣必然會產(chǎn)生重復(fù)定位、裝夾及加工誤差，從而導(dǎo)致很難保證臺階孔的同軸度。此外，大旁孔主孔底部與水平小孔呈90°交叉，在大旁孔中各臺階孔進行底孔鉆削時，會受到水平小孔影響，導(dǎo)致切削力不均而使鉆頭產(chǎn)生漂移，從而使大旁孔中各臺階孔的垂直度難以保證。（3）臺階半盲孔加工難清根

小旁孔中內(nèi)孔為臺階孔，由于臺階孔相接處無退刀及排屑結(jié)構(gòu)，所以難以對小旁孔中大孔的底部清根。

圖1典型交叉孔薄壁異形缸筒結(jié)構(gòu)1技術(shù)分析典型交叉孔系薄壁異形缸筒主孔及大旁孔結(jié)構(gòu)如圖2所示，小旁孔結(jié)構(gòu)如圖3所示。缸筒結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。圖2主孔及大旁孔結(jié)構(gòu)圖3小旁孔結(jié)構(gòu)由表1可知，每組加工要素的要求均很高，需要進行精加工。根據(jù)以上圖、表分析，該結(jié)構(gòu)的加工難點主要有3個方面。1）主孔中內(nèi)孔尺寸及幾何公差易變形，難以保證。2）大旁孔中內(nèi)孔與的同軸度φ0.03mm，的垂直度0.015mm，沒有合適的刀具進行加工，尺寸精度難以保證。3）小旁孔中內(nèi)孔與φ4mm相接處為半盲孔，無退刀及排屑結(jié)構(gòu)，難以對孔底清根。2實施方案針對通用加工技術(shù)的缺陷，采取契合裝夾高速分層切削滾壓成形、分步加工復(fù)合刀具成形及自制刀具清根的復(fù)合加工措施，實現(xiàn)對薄壁異形缸筒交叉孔系內(nèi)孔進行有效加工的目的?；谝陨霞夹g(shù)分析及思路，設(shè)計技術(shù)方案的工藝流程，如圖4所示。圖4交叉孔系薄壁異形缸筒內(nèi)孔系加工流程各工序具體內(nèi)容如下。（1）專用工裝夾緊缸筒

根據(jù)交叉孔系薄壁異形缸筒外部結(jié)構(gòu)，設(shè)計采用專用工藝裝備夾緊缸筒外形。因缸筒為不規(guī)則的異形，為了在夾緊時與缸筒外形更好地契合，從而將裝夾力減到最小，以使裝夾變形減到最小，而采用了專用工裝水平壓緊缸筒的裝夾方法。典型交叉孔系薄壁異形缸筒外形夾緊專用工裝結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖5專用工裝設(shè)備（2）主孔數(shù)控分層高速切削

粗鏜主孔內(nèi)壁時利用數(shù)控編程分層切削，進刀為高速、大徑向切削深度及小軸向進給的方式。粗鏜過程分多次，每次切削深度一般為1mm左右。加工過程中保持工件穩(wěn)定性很重要。機加時，隨著工件壁厚的減少，其剛性也會降低。機加應(yīng)力累計增大并持續(xù)釋放，會導(dǎo)致工件變形增大。以上兩個因素均會導(dǎo)致切削震顫，從而使得工件加工精度降低，因此需分別采取有效措施克服這兩個加工弊端。對于工件剛度降低的問題，采用以工件還未加工的部分支撐正在加工的部分，從而提高工件剛度的方法克服。對于機加應(yīng)力增大導(dǎo)致工件變形的問題，采用數(shù)控分層高速切削的方法，最大限度減小切削應(yīng)力。即粗鏜內(nèi)壁時利用數(shù)控編程分層切削，進刀為高速、大徑向切削深度及小軸向進給的方式。（3）主孔滾壓

①微松夾緊壓板。為釋放粗加工應(yīng)力、減小夾緊力對缸筒產(chǎn)生的變形，在精加工前，先將缸筒兩端的夾緊壓板緊固螺釘稍微松開。②精鏜主孔。用防震鏜刀加工主內(nèi)孔，一般切削速度170～200m/min，進給量0.1mm/r左右，使內(nèi)孔加工到最終尺寸的下偏差。③滾壓主孔。滾壓時一般切削速度35～70m/min，進給量0.5～1.5mm/r。第一次滾壓時過盈量適量加大，達到0.02mm，以后再分多次滾壓，過盈量不超過0.005mm，直到達到要求公差和表面粗糙度為止。（4）大旁孔鉆底引導(dǎo)孔

鉆頭制出底引導(dǎo)孔。（5）大旁孔銑引導(dǎo)孔

銑刀制出引導(dǎo)孔，為后續(xù)鉆孔工步進行定位。（6）大旁孔鉆底孔

鉆頭制出底孔。（7）大旁孔精鏜

精鏜大旁孔至其尺寸的下偏差。（8）大旁孔階梯成形鉸刀鉸孔

加工中心主軸裝夾階梯成形鉸刀，以精鏜成的大旁孔定位，鉸削成大旁孔下的小孔。典型階梯成形鉸刀結(jié)構(gòu)如圖6所示。圖6典型階梯成形鉸刀（9）大旁孔滾壓

滾壓成大旁孔，方法同滾壓主孔。（10）小旁孔鉆削

鉆頭制出底孔。由于內(nèi)孔為細長臺階孔，在加工時注意保持排屑順暢，以免劃傷孔壁，導(dǎo)致鉸孔時無法保證表面粗糙度。（11）小旁孔精鉸

用鉸刀精鉸細長孔，切削速度6～9m/min，進給量0.25mm/r，這樣能夠較好地保證細長孔的公差和表面粗糙度。（12）小旁孔自制銑刀清根

由于鉸刀前面有導(dǎo)向部分，從而使細長孔底部處有3～5mm無法鉸到，需自制銑刀清孔的根部。自制銑刀時，選用硬質(zhì)合金銑刀，先測量刀具外徑實際尺寸，再磨削刃部，只留5mm左右，之后將銑刀中間部分磨去一些，這樣自制完成的銑刀有利于切削液流入，進行潤滑、降溫和切屑排出，從而有效防止了孔壁劃傷，保證了零件的尺寸精度。典型自制銑刀結(jié)構(gòu)如圖7所示。圖7典型自制銑刀在加工過程中注意以下兩點：一是鉆削底孔時，鉆頭兩邊切削刃磨削長度須平齊，以保證鉆出的孔同軸；二是對于精細長孔，在加工時應(yīng)注意排屑以及保證表面粗糙度等問題。3實施效果（1）加工結(jié)果對比

典型交叉孔系薄壁異形缸筒加工結(jié)果見表2。（2）效果統(tǒng)計

經(jīng)采用交叉孔系薄壁異形缸筒內(nèi)孔加工方法取得了以下效果：叉孔系薄壁異形缸筒內(nèi)孔系的同軸度≤0.03mm，垂直度≤0.015mm，圓柱度≤0.02mm。②交叉孔系薄壁異形缸筒內(nèi)孔系的表面粗糙度值Ra≥0.4μm。4結(jié)語通過對交叉孔系薄壁異形缸筒內(nèi)孔加工技術(shù)的探討，分析了通用加工技術(shù)的不足，解決了該類結(jié)構(gòu)件難以加工的問題，可得出以下結(jié)論。1）契合裝夾高速分層切削滾壓成形工藝，可實現(xiàn)缸筒主孔的無變形穩(wěn)態(tài)加工，解決異形薄壁主孔加工易變形問題。2）分步加工復(fù)合刀具成形工藝，可實現(xiàn)同一定位