1 引言

　　氣缸蓋屬柴油機(jī)關(guān)鍵部件之一，其質(zhì)量對(duì)柴油機(jī)整機(jī)性能有著重要影響。氣缸蓋加工的關(guān)鍵工序?yàn)槿紵铱?、氣門(mén)座孔、導(dǎo)管孔的加工。燃燒室孔、氣門(mén)座孔、導(dǎo)管孔加工質(zhì)量不好，會(huì)造成柴油機(jī)燃燒室漏水，燃燒不充分、氣門(mén)導(dǎo)管偏磨、氣閥調(diào)頭等質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生。16/24船用柴油機(jī)氣缸蓋是我公司為船舶廠加工的一種氣缸蓋。船用柴油機(jī)氣缸蓋比機(jī)車用柴油機(jī)氣缸蓋有更高的精度要求。如：機(jī)車用柴油機(jī)氣缸蓋對(duì)燃燒室孑L同軸度、氣門(mén)座孔對(duì)導(dǎo)管孔的同軸度要求為０.15mm、０.08mm，船用柴油機(jī)氣缸蓋為0.04mm、0.04mm；同時(shí)船用柴油機(jī)氣缸蓋一般把搖臂軸座、進(jìn)氣支管等復(fù)合到氣缸蓋上，結(jié)構(gòu)較緊湊．避免機(jī)車氣缸蓋存在的搖臂軸座漏油等情況的發(fā)生，但另一方面，這種復(fù)合結(jié)構(gòu)增加了氣缸蓋的鑄造、加工難度。針對(duì)這種缸頭的特點(diǎn)，在試制中我們運(yùn)用了部分復(fù)合刀具完成該氣缸蓋加工。16/24船用柴油機(jī)氣缸蓋中16表示該柴油機(jī)缸徑為160mm，24表示該柴油機(jī)沖程為240mm。

2 復(fù)合刀具概述

　　復(fù)合刀具是指能同時(shí)或先后順序完成兩個(gè)或兩個(gè)以上工序(或工步)的刀具。復(fù)合刀具適用于穩(wěn)定產(chǎn)品批量加工。復(fù)合刀具有很多優(yōu)點(diǎn)：(1)采用復(fù)合刀具加工，可以減少生產(chǎn)輔助時(shí)間。提高生產(chǎn)效率，提高加工表面相互問(wèn)位置精度，如端面與孔的垂直度、同一軸線上幾個(gè)孔的同軸度等精度；(2)采用復(fù)合刀具可以集中工序，減少機(jī)床數(shù)量，節(jié)約機(jī)床資源。另一方面，復(fù)合刀具也有較多缺點(diǎn)：首先，復(fù)合刀具設(shè)計(jì)、制造相對(duì)用難；(3)復(fù)合刀具是針對(duì)具體加工產(chǎn)品而設(shè)計(jì)制作，通用性差；(4)復(fù)合刀具會(huì)由于各加工部位的耐用度和壽命不同，造成不能發(fā)揮潛力而造成浪費(fèi)。因此，在選用和設(shè)計(jì)復(fù)合刀具時(shí)，要盡可能地發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，減少或消除其缺點(diǎn)。

3 16/24柴油機(jī)氣缸蓋加工工藝分析、加工

　　16/24柴油機(jī)氣缸蓋外形及加工簡(jiǎn)圖如圖1。

　　通過(guò)工藝分析，我們制訂該氣缸蓋的加工工藝流程如表1。

　　按照以上工藝流程完成該柴油機(jī)氣缸蓋試加工，通過(guò)三座標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)。氣缸蓋加工尺寸較穩(wěn)定，但形位公差有存在超差的情況，表現(xiàn)在大小燃燒搴孔、氣門(mén)座孔與導(dǎo)管孔同軸度有波動(dòng)。經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為，造成同軸度超差的原因有如下方面：(1)機(jī)床精度。機(jī)床的定位和重復(fù)定位不高；(2)刀具誤差。Φ19導(dǎo)管孔及燃燒室孔Φ23孔屬細(xì)長(zhǎng)孔加工。刀具剛性差，存在加工時(shí)讓刀情況。XH718A立式加工中心為一臺(tái)半閉環(huán)機(jī)床，該機(jī)床最初設(shè)計(jì)的定位和重復(fù)定位精度分別為0.018mm、0.010mm。是造成同軸度超差的主要原因(機(jī)床精度誤差理論上最大會(huì)造成同軸度偏差為0.018×2=0.036mm)。標(biāo)準(zhǔn)刀具在立式加工中心加工氣缸蓋燃燒室孔時(shí)，由于加工中心機(jī)械手換刀每次都要回?fù)Q刀位置更換刀具。機(jī)床在X、Y方向移動(dòng)一段距離之后。要保證加工后孔的同軸度。機(jī)床必須有較高的定位及重復(fù)定位精度。機(jī)床精度的提高需要增加較大的投入，我們考慮，如采用復(fù)合刀具進(jìn)行氣缸蓋燃燒搴孔的加工，將精加工工步內(nèi)容復(fù)合在一起后，將機(jī)床的定位和霞復(fù)定位精度要求轉(zhuǎn)化為刀具制作精度，通過(guò)刀具來(lái)保證加工孔的同軸度。

　針對(duì)以上存在問(wèn)題，我們改進(jìn)刀具，采用復(fù)合刀具來(lái)進(jìn)行氣缸蓋燃燒室孔、氣門(mén)座孔、導(dǎo)管孔的加工。氣缸蓋燃燒室孔，氣門(mén)座孔和導(dǎo)管孔復(fù)合刀具加工藝有相似之處。以下通過(guò)燃燒室孔標(biāo)準(zhǔn)刀具、復(fù)合刀具加工工藝方案射比介紹復(fù)合刀具對(duì)同軸度、刀具成本控制。

　　XH718A立式加工中心采用標(biāo)準(zhǔn)刀具的加工氣缸蓋燃燒搴孔主要工步為：擴(kuò)孔到Φ 22-擴(kuò)孔到Φ40.7-半精鏜Φ23孔到咖Φ22.7-粗鏜Φ42孔到Φ41.7-粗鏜Φ45孔到Φ44.7-精鏜Φ45孔-精鏜Φ42孔-精鏜Φ41孔-鉸孔Φ23。按照?qǐng)D紙要求，我們確定將Φ45、Φ42、Φ41、Φ 23四個(gè)孔的精加工復(fù)合在一把刀具上便于氣缸蓋加工質(zhì)量控制；將Φ45、Φ42、Φ41三個(gè)孔的半精加工復(fù)合在一把刀具上便于氣缸蓋刀具費(fèi)用的降低及生產(chǎn)效率提高。

　　加工中心采用復(fù)合刀具的加工氣缸蓋燃燒室孔主要工步為：擴(kuò)孔到Φ 22-擴(kuò)孔到Φ40-半精鏜-Φ23孔到Φ 22.7-復(fù)合刀具粗鏜Φ41孔到Φ40.7、Φ42孔到Φ41.7、Φ45孔到Φ44.7-復(fù)合刀具鉸Φ45孔、Φ42孔、Φ41孔、Φ23孔。

　　在設(shè)計(jì)刀具時(shí)，考慮到復(fù)合鏜刀可采用更換刀片控制刀具磨損量，為提高刀具剛性．將刀具設(shè)計(jì)成移體式；復(fù)合鉸刀由于磨損后須報(bào)廢更換刀具，將刀具設(shè)計(jì)為分體式，加工時(shí)須增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的BT50-M4刀柄與復(fù)合鉸刀相連接，從而達(dá)到節(jié)省刀具費(fèi)用目的。在設(shè)計(jì)時(shí)將復(fù)合鉸刀設(shè)計(jì)成莫氏錐柄，而沒(méi)有采用傳統(tǒng)的側(cè)面螺釘壓緊結(jié)構(gòu)，主要是考慮減少刀具由于側(cè)面螺釘壓緊結(jié)構(gòu)裝配間隙造成的誤差。從采用復(fù)合刀具加工工藝流程中可以看出，采用復(fù)合刀具加工氣缸蓋燃燒室各孔避免了由于機(jī)床定位和重復(fù)定位精度誤差造成的同軸度誤差，更容易控制形位誤差，且采用復(fù)合刀具進(jìn)行加工，由于提高了刀具剛性。更便于氣缸蓋燃燒室孔的質(zhì)量控制。

　　從以上對(duì)比可以看出，通過(guò)采用復(fù)合刀具加工氣缸蓋能節(jié)約刀具費(fèi)用39050-14800=25150元。采用復(fù)合刀具加工氣缸蓋燃燒室孔比采用普通刀具加工氣缸蓋燃燒窀孔能節(jié)約大約1/3的加工時(shí)間。采用復(fù)合刀具加工氣缸蓋燃燒室孔時(shí)，由于減少了四把刀具，且氣缸蓋燃燒室孔的孔精加工都采用容易控制幾寸公差的鉸孔加工工藝，減少了測(cè)量頻次．能節(jié)約部分輔助時(shí)間本次采用復(fù)合刀具主要目的是為了保證產(chǎn)品加工質(zhì)量，如要提高生產(chǎn)效率還可以將孔氣缸蓋沉頭螺釘孔、搖臂軸座等的加工進(jìn)行刀具復(fù)合，這樣可更好地提高加工效率。

4 結(jié)論

　　在氣缸蓋的加工過(guò)程中，充分利用復(fù)合刀具的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量控制，刀具成本控制、產(chǎn)生效率提高都能起到積極作用。