柴油机缸体顶、底面精加工卧式双面精密铣床的设计制造

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摘要 本文采用卧式双面精密铣床，打破了的柴油机缸体顶底面精加工工艺分开的常规，通过液压辅助支撑、多点夹紧的柔性夹具，实现以铣代磨，达到了精加工的目的。

关键词 工艺；精密；柔性；辅助；通用

中图分类号TG659 文献标识码A文章编号 1674-6708（2012）79-0032-02

由于近几年农业机械化进程的快速发展，提高柴油机缸体的加工效率已是迫在眉睫的问题，于是我公司专门针对柴油机缸体顶、底面的加工成立了攻坚小组。

技术难点如下：

1）同时加工缸体顶、底面，节拍短，机床功能部件要有很好的刚性；2）切削余量大，而且精度要求高要求刀具有很好的性能；3）为避免划伤工件，零件在加工完成后，铣头要自动让刀；4）缸体是薄壁零件，且具有开档，夹具要求既要有足够的刚性又要有很好的柔性；5）底面既定位又加工，定位点既要准确定位工件，又要在工件夹紧后撤离底面。

1 技术原理及方案

总体技术方案：

机床为卧式双面双轴布置形式，两个铣削头固定在侧底座上不动，铣头可自动让刀。夹具采用油缸交错布局方式，实现多点压紧；油缸辅助支撑定位面；底面采用齿轮齿条连杆机构定位；一端设置定位点以消除切削力。夹具固定在变频调速强力铣削机械滑台上，随滑台移动工件加工完成以后，铣头自动让刀以免划伤工件，滑台退回原位。

2 刀具的调研与选取

前角的选择原则与车刀基本相同，只是由于铣削时有冲击，故前角数值一般比车刀略小，尤其是硬质合金面铣刀，前角数值减小得更多些。铣削强

度和硬度都高的材料可选用负前角。前角的数值主要根据工件材料和刀具材料来选择。

铣刀的磨损主要发生在后刀面上，因此适当加大后角，可减少铣刀磨损。常取a 0=5°～12°，铣削时冲击力大，为了保护刀尖，硬质合金面铣刀的刃倾角常取l s=-15°～15°。只有在铣削低强度材料时，取ls= 5°。

主偏角K r 在45°～90°范围内选取，铣削铸铁常用45°，铣削一般钢材常75°，铣削带凸肩的平面或薄壁零件时要用90°。

传统的精加工工艺为了满足精度要求，切深余量一般都在0.5mm以下，而新的加工工艺为了满足市场要求，加快生产节拍，把加工余量定为0.8mm～1mm，而且精度要求不放宽，这就要求刀具具有很好的切削性能。

最终选用的进口面铣刀具有以下特点：

1）大直径，刀体为整体式，刚性好；2）刀具的前角、后角、主偏角均适合高强度的切削；3）刀片切削刃为大圆弧，可获得良好的光洁度

3 功能部件的调研与选取

由于切削余量大，因此要求机床具有很高的刚性，经过调研和计算，选择了强力铣削滑台和强力精密铣铣削头，机床为卧式双面双轴布置形式，两个ф120和ф160大功率单轴强力精密铣铣削头固定在侧底座上不动，自动让刀行程为270mm，如果余量过大一次走刀不能满足加工要求，可以分余量二次进刀定位进行加工；工件固定在变频调速强力铣削机

械滑台上，随滑台移动；工件加工完成以后，铣头自动让刀以避免划伤工件，滑台退回原位，铣头油压锁紧有很强的刚性和很好的柔性。

柔性夹具的设计：

由于缸体是薄壁零件，铣削余量大，如果夹紧力过小会产生振动，夹紧力过大容易产生夹紧变形，会影响加工精度，为了避免这两种情况的发生，采用两点固定支承，两点辅助支

承，在缸体顶面采用液压缸带动齿杆齿条机构控制初定位，在缸体前面设置侧夹紧缸把工件顶到侧定位块上，侧定位块消除铣削，然后多点夹紧油缸夹紧工件，初定位撤除。

机床具体工作循环过程：

1）人工吊装工件→右手推工件靠上底面定位顶杆；2）按"夹紧"按钮，侧定位油缸推工件至侧定位块到位，一次夹紧油缸夹紧，辅助支承升起顶紧工件，二次油缸夹紧、同时辅助夹紧油缸也夹紧工件，定位油缸后退，初定位顶杆撤离工件；3）按"向前"按钮，铣削滑台及铣头自动工作循环：主轴电机启动、铣削滑台快进，滑台工进（终点停留），铣头导轨锁紧柱塞油缸放松，铣头后退让刀，滑台快退到原位，铣头前进到原位，夹具放松，初定位到位，卸下工件，完成一个工作循环。

4 结论

该机床强力精密铣削的特点以及柔性夹具的设计，受到了用户好评，加快了用户与我公司在组合机床领域更深层次的合作；本机床的成功对于要求短节拍，强力高速精铣的大中型铸铁壳体类零件，是一个飞跃性突破，具体来说，主要有以下几个主要特点：

1）高精度，以铣代磨，是本机床的最大特点，加工的精度大大超出了产品精度要求（见表1）；2）大余量，高切削，高效率，大大缩短节拍，提高了生产效率（见表2）；3）夹具体设计为整体结构，刚性好，带有可靠的液压辅助支承，实现多点夹紧，既有很好的刚性又很好的消除了因夹紧变形而影响加工精度的因素；4）采用了新型刀具，由于切削余量大，要求精度高，很多刀具厂家都拒绝加工余量超过0.5mm的精加工刀具的供应，经过比较和试验，最后大胆采用美国肯纳公司的铣刀，达到了加工要求。新刀具的采用，对于打破传统加工工艺和加工要求有非常重大的意义；5）由于铣削滑台可以变频调速，强力铣削头让刀行程为270mm，所以用户只需更换夹具，就可以实现其它同类产品的铣削加工，既方便又节省。

参考文献

[1]乐兑谦主编.金属切削刀具[M].2版.机械工业出版社，2006，1.

[2]大连组合机床研究所编.组合机床设计[M].机械工业出版社，1975，6.

[3]沈阳工业大学等编.组合机床设计[M].上海科学技术出版社，1985.

[4]成大先主编.机械设计手册[M].4版.化学工业出版社，2002，11.

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