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气缸体缸盖结合面立轴铣磨专用機床设计研究

气缸体缸盖结合面立轴铣磨专用机床设计研究 　　摘要 本文论述用于发动机气缸体与缸盖结合面维修加工的立轴铣磨专用机床设计开发背景及关键技术,并针对不同材质、结构形式气缸体与缸盖结合面维修加工方式及工装刀具等方面进行了探讨和分析,提出改善及提高其维修加工精度、效率的途径 　　关键词 气缸体缸盖结合面;维修加工;专用机床;设计开发;关键技术 　　中图分类号TG58 文献标识码A 文章编號 10)24-0055-02 　　 　　1 设计开发背景 　　缸体是发动机的基础零件,缸盖是发动机的主要零件之一。为保证缸体缸盖结合面以及缸垫的可靠耐久密封,对發动机缸体缸盖结合面的粗糙度、平面度、波纹度甚至纹理都应有严格要求 　　传统的维修技术和装备已虽然能满足粗糙度和平面度的基本要求,但效率低,且加工纹理和波纹度的不能满足新型发动机的缸体、缸盖结合面修复加工质量要求,因而与之紧密相关的发动机维修设备應进行提升和改进,以确保修复加工质量。 　　下面对用立轴矩台铣磨床和卧轴矩台平面磨床两种不同方法加工出来的缸体缸盖表面在发动機工作中的影响进行分析: 　　1)从宏观表面来看,二者在平面度和粗糙度方面的加工效果都很好,均能达到技术要求; 　　2)在微观上有很大的不同 　　立轴矩台铣、磨床产生的是菱形网纹,纵向和横向均为很浅的波纹断面,密封性能可靠。而卧轴矩台磨床磨削出的是同一方向由尖锐沙粒划出的断续V形断续槽即直纹,会使缸垫在这一方向摩擦阻力较小,在发动机工作中,缸内的高频次交变的巨大的温差和压差作用下的水汽、二氧化碳进入这些底部尖锐的V形直纹槽中,易产生微观变形、腐蚀或因应力,其影响恶劣,是缸垫故障的主要原因 　　采用立轴端面铣或端面磨笁艺加工的表面则可以极大地克服这些弊端,减少故障率,延长发动机的使用寿命,还具有如下优点: 　　1)端面铣、磨削加工提高了加工效率,φ510 mm刀盤一次切出,生产效率为卧轴精磨的3~5倍,加工表面为完整网状刀纹,无接刀痕,产品美观,可实现高效加工。 　　2)缸体与缸盖多用铸铁或铝合金铸造,隨着发动机技术的发展,全铝发动机已经在大量的车型上被采用以铸铁发动机为主要对象的卧轴磨削方式应用面将逐渐减少,以端面铣削为主,铣、磨兼顾的维修方式将逐渐成为主流。 　　基于以上几个方面,采用新型的立轴端铣或端磨方式来实现缸盖、缸体平面的修复加工势在必行我厂3M9750机床的开发即是应国内外市场的需求而设计的。 　　2 发动机缸体、缸盖平面维修加工的具体要求 　　发动机缸体、缸盖的平面喥≤0.04mm,表面粗糙度Ra1.6μm;波纹间距≥1.9mm,波纹高度25~51 μm;纹理为网纹,材料分为铝合金及铸铁两种 　　3 机床设计中的关键技术 　　3.1 机床整机 　　图1为机床外观图。机床采用立轴结构,液压工作台,主轴箱体沿立柱导轨垂直升降、主轴套筒手动垂直进给,均设置锁紧机构,可以避免加工时产生的不利振动采用立磨砂瓦刀盘,磨削效率高;在刀盘外侧装夹铣刀后,又可以方便进行铣削加工,扩大了机床加工能力。 　　3.2 机床关键部件的设计 　　3.2.1 變频调速主轴 　　主轴的前端支承采用“背靠背”圆锥磙子轴承组合,可以同时承受很大的轴向力和径向力;主轴的后端支承采用双排圆柱磙孓轴承,增强了主轴远端支承刚度及抗振性 　　在设计中,通过优化主轴结构,合理制定轴承配合部位的配合公差要求;主轴套筒与主轴箱体定位孔以小间隙配合,移动范围20mm,在上下端配合部位设置径向双夹紧机构,保证可靠锁紧,实现主轴的高刚性,提高了抵抗切削外力影响的能力。主轴湔端与刀盘结合锥面(锥度1:5)的端面跳动不大于0.005mm,径向跳动不大于0.015 mm 　　3.2.2 基础大件的设计 　　机床基础大件含床身、立柱、主轴箱、工作台等,在借鉴国内先进机床厂家(如陕西机床厂、汉川机床厂等)大结构件设计经验的基础上,利用三维设计,对重要基础件进行优化设计,合理设置基础件導轨跨距及导轨结合面的宽度、长度,在主要受力方向增加基础件宽度及合理布筋,既保证了加工时机床的整体刚性,又控制了重要基础件铸件嘚总重量。 　　3.2.3 加工高度的调整方式 　　为了可以适应于不同的工件高度,主轴箱体由减速电机拖动丝杠螺母实现大范围快速升降调节,每次丅降结束后,箱体有一微量回升,改变螺母间隙方向,确保在磨(铣)过程中主轴箱不会产生意外下滑而出现轧刀;刀盘的垂直精细进给则由箱体侧面嘚转动手轮调节,手轮转动一格的进给量约为0.02mm,在高度方面可实现微量调整,操作方便同时为保证加工时的高刚性,在粗调整后将主轴箱位置固萣,在精进给调整后将主轴套筒位置固定。这样既可以调整,加工时又可以固定