缸体镗孔车止推面精密数控组合机床研制

刘殿有

(大连机床集团有限责任公司 经营处, 辽宁 大连 116620)

缸体镗孔车止推面精密数控组合机床研制

刘殿有

(大连机床集团有限责任公司 经营处, 辽宁 大连 116620)

文章介绍了用精密数控机床加工缸体主轴承孔及止推面、凸轮轴孔、端面销孔的方法，并对机床的布局及采用的关键部件做了详细的阐述。该机床的研制，解决了国内发动机行业长期依赖进口机床来保证缸体主轴承孔及止推面和凸轮轴孔的加工精度的关键技术问题。目前该设备运转良好，加工精度稳定、可靠，已经完全替代进口。

精镗主轴承孔；精车止推面；精密数控组合机床；精密镗削头；

0 引言

发动机缸体的主轴承孔及止推面、凸轮轴孔加工是缸体加工中非常关键的工序,其精度要求很高且不宜保证，加工难度大；目前国内只有半精加工机床，而精加工机床需要依赖进口，进口机床精度稳定、但造价高、使用维护成本亦高，为了解决这个难题，提高精镗机床的整体技术水平，我公司依据多年积累的丰富经验，进行深入的技术探索，成功研制了4H缸体镗孔车端面精密数控组合机床，该机床投产后满足了用户各种精度要求，接近并达到进口机床水平，经过实践验证，已经完全替代进口机床。

1 机床研制

(1)被加工零件

零件名称：缸体总成 10BF11-02010

工件材料：HT250；硬度：HB174～255；重量：150kg。

主要外形尺寸：长×宽×高：550×370×427 。

(2)关键加工工序及工艺要求

精镗主轴承孔：直径φ92±0.018，圆度0.013，同轴度φ0.02，表面粗糙度Ra1.6

精车止推面：宽度33.23±0.05，止推面至主销距离343.4±0.1，止推面两端面垂直度0.03

精镗凸轮轴孔：直径φ57.24±0.018，圆度0.013，同轴度φ0.02，凸轮轴孔位置度φ0.04，表面粗糙度Ra1.6

(3)节拍：≦6分钟/件(包括上下料时间)。

(4)切削参数

精镗主轴承孔(拉镗)：V=152.6/153.1m/min ，N=530r/min ，S0=0.1mm/r ，Sm=53mm/min。

车止推面：V=104.2～151m/min ，N=400r/min，S0=0.065mm/r，Sm=26mm/min。

图1 关键加工内容和加工要求

精镗凸轮轴孔(拉镗)：V=159.94/160.57m/min，N=945r/min，S0=0.056mm/r，Sm=53mm/min。

(5)机床结构

机床结构配置形式为双面卧式镗孔车端面数控精密组合机床，中间有底座、两端为专用数控滑台、多轴精镗头、400×500-3轴主轴箱、夹具、桁架机械手上下料、机动滚道、刀具、电气、液压、大流量冷却及全防护等组成。装夹零件基面高度为1160mm。工件流向为正时齿轮室朝前，工件自左向右输送。

机床动作循环：上下料桁架机械手送料—工件落下(落到让刀位置)—左侧镗头快速进刀—工件二次落下(气检)—工件推靠—工件夹紧—辅助支承上升—左侧滑台工进(右侧滑台快进—工进—快退)—左侧镗头工退—左侧镗头主轴定位—工件松开(辅助支承退回原位和推靠撤回原位)—工件抬起(让刀位置)—左侧镗刀退回—工件二次抬起—上下料桁架机械手送出工件，完成一个动作循环。图2 为机床总图。

图2 机床总图

2 关键部件介绍

2.1 夹具

夹具是组合机床的重要部件，是保证机床加工精度(尺寸精度、几何精度和位置精度)的关键部件之一。本机床夹具是采用三点固定定位(提高定位精度)，三点辅助支承(增加缸体定位的稳定性、防止夹紧变形)，工件定位后采用气检进行定位确认并清洁定位面；采用固定式定位销，设有工件侧向推靠装置，消除工件定位销孔与定位销的侧向间隙，见图3。

滚动导向装置是本文机床夹具的重中之重，采用分体式结构，主轴承孔和凸轮轴孔位置可调，保证其位置度φ0.04；进口GATCO滚动导套，具有高的精度及良好的精度保持性，见图4。

此夹具结构为保证被加工零件的精度夯实了基础。

图3 夹具简图

图4 主轴承孔凸轮轴孔镗模架简图

2.2 精密镗削头

专用精密级镗削头，镗头主轴轴承选用进口轴承FAG，主轴承孔和凸轮轴孔加工的主轴分别由两个独立伺服电机控制、无级变速、主轴定位，主轴与刀具间采用小浮动量接头连接，有高的精度、刚度及良好的精度保持性，主轴的传动平稳。是本机床的关键部件。

2.3 镗刀

镗刀总成采用MAPAL线镗刀，与滚动导向装置配研；主轴承孔半精镗、精镗两工序将止推面刀具复合在一个镗杆上，通过芯杆的行程实现止推面的粗、精加工；凸轮轴孔半精、精镗两工序刀具复合在一个镗杆上一次循环完成加工。即主轴承孔、凸轮轴孔、止推面及前后销孔精加工在一次装夹中完成全部加工，是保证机床加工精度(尺寸精度、几何精度和位置精度)的关键部件。

3 本机床与进口机床的加工精度实测对比

表1 本文机床精度与进口机床精度实测值

从表1的加工精度，可以看出本文机床的加工精度与进口机床的加工精度基本相当，并且可靠性也很好，基本解决了缸体关键工序加工精度问题，可以替代进口机床。

4 结束语

缸体镗主轴承孔车止推面组合机床的研制，解决了发动机精加工设备的关键技术问题，采用的各部件设计合理、结构先进，具有创新性；从根本上保证了机床的加工精度(尺寸精度、几何精度和位置精度)及良好的可靠性，本机床运行至今，机床加工精度均满足设计要求，经用户使用并验证各项精度，达到了进口设备的精度标准，完全具备替代进口设备的能力。

[1]闻邦椿.机械设计手册[M] .北京：机械工业出版社,2010.

[2]殷洋武.邹恒琪.HR发动机缸体生产线的工艺规划设计[J].组合机床与自动化加工技术, 2009(2)：88-89.

[3]苑春迎,罗静,詹杰,等 汽车发动机缸体主轴承孔专用机床镗削结构设计[J]；兵工学报,2011,32(11):92-95.

[4]金延安.发动机凸轮轴孔的加工[J]；现代零部件,2012(3) :50-51.

[5]刘元禄.精镗主轴孔和凸轮轴孔方案的制定与分析[J]；组合机床与自动化加工技术,1997(9):5-7.

(编辑 赵蓉)

Development of Precision CNC Modular Machine Tool for Cylinder Block Boring and Thrust Face Finish Turning

LIU Dian-you

(Business Department，Dalian Machine Tool Group Corp. ，Dalian Liaoning 116620,China)

This article states the method for processing cylinder block crankshaft bores, thrust faces, camshaft bores and end face dowel holes by a precision CNC machine tool, it also gives detailed presentation on the machine layout and its key components. The development of this machine has solved the critic technical issues for the domestic engine industry who have relied on imported equipment for a long time to guarantee the machining accuracy of cylinder block crankshaft bores, thrust faces and camshaft bores. The machine is working well with stable and reliable accuracy. It can completely replace imported machine.

finish boring crankshaft bores; finish turning thrust face; precision CNC modular machine tool; precision boring head

1001-2265(2014)04-0139-03

10.13462/j.cnki.mmtamt.2014.04.039

2013-08-22；

2013-09-25

刘殿有(1963—)，男，河北泊头人，大连机床集团有限责任公司高级工程师，主要从事组合机床及柔性线项目承接工作，(E-mail)13478421701@163.com

TH122;TG659

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