缸盖主油道孔去毛刺技术的研究

laoxiang21

　　毛刺是影响表面粗糙度的主要原因之一，缸盖主油道孔残留有毛刺甚至会导致缸体缺缸。本文对发动机缸盖主油道孔毛刺的产生原因进行了全面分析，最终通过刀具的合理优化改进彻底解决了毛刺的残留问题。
　　缸盖是发动机的重要结构组件，主油道孔是缸盖的一个重要组成部分，如果主油道孔残留有毛刺，该毛刺就会随着机油进入HVA孔堵塞液压挺柱，使其工作失效，进而使缸盖的气门关不住，导致缸体缺缸，所以必须保证主油道孔不能残留任何毛刺。但在实际生产当中，该问题一直都没有得到彻底的解决。本文对发动机缸盖主油道孔毛刺的产生原因进行了全面分析，最终通过刀具的合理优化改进彻底解决了毛刺的残留问题。
　　

　　毛刺产生原因分析
　　针对主油道孔毛刺的残留问题，在工艺设计时通常采用去毛刺刀来解决。为此，我们对毛刺存在的位置和形态进行了详细分析。如图1所示，缸盖的主油道孔有两个（蓝色框标识），是纵向贯穿整个缸盖的，去毛刺刀加工后毛刺分别存在于这两个主油道孔的半边（红圈标识），且呈对角形式存在。将主油道孔的半边放大，如图2所示：毛刺产生在主油道孔和HVA孔的相贯线处，沿着HVA孔的方向，从HVA孔翻向主油道孔内。
　　根据上述情况，我们依据人、机、料、法和环的分析法，确认该毛刺的产生因素主要为工艺和刀具。这是因为，该毛刺分别产生在对角的半边主油道孔，而另半边均没有毛刺，说明该去毛刺刀的作用只对半边有用。研究该去毛刺刀的程序和加工图（见图3），我们发现该刀的旋转方向是顺时针，故逆着该旋转方向的毛刺被有效去除，顺着该旋转方向的毛刺没有除掉。
　　

　　毛刺去除效果与刀具的关系
　　经过上述分析，我们决定先从原去毛刺刀相关的参数和刀具本身入手，采用排除法进行分析，因为这通常是解决刀具问题最简单、最有效的方式。
　　1．切削刃磨损程度与毛刺去除效果的关系
　　随着刀具加工孔数的增多，刀具的切削刃会逐渐磨损，刀具的加工精度和效果会变差。那是不是因为该去毛刺刀的设定耐用度太高，随着切削刃磨损导致毛刺去不掉呢？经过观察发现：更换新刀具后加工的第一个工件就存在毛刺，且与加工到设定耐用度5000个工件时的毛刺状态基本相同。这说明该去毛刺刀的切削刃磨损程度与毛刺的去除基本没有关系。
　　2．切削刃的锋利程度与毛刺去除效果的关系
　　我们在原去毛刺刀上做了改进，使其刃口变得更加锋利，并进行试验。试验后得出结论：改进后的去毛刺刀虽然去毛刺效果较原来有所改善，但仍没有彻底去除。
　　3．刀具进给速度与毛刺去除效果的关系
　　根据经验，一般降低去毛刺刀具的进给速度，会改善去毛刺的效果。于是，我们把进给速度从4500mm/min降低到3000mm/min，试验结果显示，虽然毛刺数量减少了，但仍有残留，且单孔的加工时间从2.5s增加到3.7s。
　　

　　从刀具入手解决毛刺残留问题
　　1．用毛刷替换硬质合金去毛刺刀
　　根据缸盖工程师的经验，毛刷（见图4）是可以有效的去除毛刺的，但因为毛刷的强度和刚性远低于硬质合金去毛刺刀，故一定要降低转速和进给速度。我们把转速从4500mm/min降低到1000mm/min，进给速度从4500mm/min降低到500mm/min。经试验，毛刺的问题得到有效解决，但单孔的加工时间却比原来慢了19.5s。由于这样的节拍是不可能被调和的，对于我们这样满负荷运作且年产120万台发动机的公司来说更是绝不能接受的。因此，该措施只能以失败告终。
　　2. 增加反向加工刀具
　　在原硬质合金去毛刺刀（见图5）的基础上，增加一把与原刀具切削方向相反的刀具，以彻底去除全部毛刺。但出现的问题是：该机床主轴是否允许反向旋转？增加一把刀是否会把节拍减慢？是否可以通过加快其他刀具节拍来抵消？
　　针对上述几个问题，我们与缸盖线技术人员、维修人员成立了攻关小组，经多次商讨和研究后得出如下结论：
　　（1）该机床是加工中心，加工柔性程度高，虽然没有试验过，但理论上可以进行反向旋转。
　　（2）如图3所示，原去毛刺刀加工两个主油道孔时，每个主油道孔的去毛刺都是由刀具两次进给各加工一半主油道孔完成的，完成两个主油道孔的去毛刺总共需要刀具进给四次。而新增反向旋转去毛刺刀后，原去毛刺刀仍然要进行加工，这样不仅要改变和增加程序，而且会增加机床的自动换刀时间，也就是意味着节拍肯定会增加。
　　（3）上面说到完成两个主油道孔的去毛刺总共需要四次进给，而新增反向旋转去毛刺刀后，第一次和第二次之间、第二次和第三次之间、第三次和第四次之间均会各增加一次自动换刀时间（约2s），总共需要增加三次自动换刀时间，也就是总共增加2×3=6s的时间。
　　

　　（4）因该机床的实际节拍与缸盖线的额定节拍基本相同，故没有空间来减慢节拍；而该机床的其他刀具基本都是缸盖座圈导管孔的半精加工和精加工刀具，众所周知，这些刀具的加工本来就是整个缸盖线的加工难点和重点，不仅精度要求高，而且因刀具长径比大容易出现加工不稳定；对比加工参数后得出不可能加快这些刀具的加工参数来抵消6s的节拍减慢时间。
　　综上所述，该措施也以失败告终。
　　3. 更改刀具设计——双向旋转刀具
　　上述的失败让我们得出以下结论：不可大幅度降低该去毛刺刀具的进给速度；不能增加任何刀具；机床可以正向旋转，也可以反向旋转。
　　为此，我们只能从刀具本身来想办法解决，是否可以在一把刀上同时实现正向切削和反向切削？虽然类似刀具之前没有碰到过，有些异想天开，但我们还是想把该想法付诸实践。遂与刀具制造商研究分析了该想法，几家刀具制造商都觉得我们的想法有些不切实际，因之前没有先例，那么在设计和制造时就会碰到很多不可预见的困难，故都答复我们说不能实现。
　　

　　难道该想法真的无法实现吗？我们不信，继续与其他刀具制造商沟通交流，终于有一家拥有孔加工刀具资深经验的刀具厂，决定尝试这前所未有的想法。经过几次的试验，终于成功制造了双向旋转刀具（见图6）。
　　接下来，我们的维修人员更改了机床的切削程序。试验后得到的结果是：在没有影响该工序节拍的前提下，毛刺问题彻底解决了（见图7），且该刀具的耐用度基本不变。
　　结语
　　我们对上述缸盖主油道孔去毛刺问题的解决过程进行了总结，如表所示。从表中可以看出：原“正转直槽钻”无法彻底去除毛刺；“正转和反转两把直槽钻”和“毛刷”可去除毛刺，但节拍太慢无法补救；只有“正反双向直槽钻”使去毛刺效果和节拍均达到了要求。
　　目前，该刀具已经实现全面切换，且实际使用效果良好，我们会进一步把该刀具的解决方案在我司进行推广。
　　

wangyun1

这种方法 不是长久之计。。还是要专用设备。。高压水去毛刺 是一个不错的方法。