高精度锥孔的精加工与检测

高精度锥孔的精加工与检测

摘要:提出一种精加工和测量锥孔的新方法,该方法加工和测量简便,并介绍其加工原理和检测结果。在机械加工和检测方面具有一定的参考价值。

关键词:高精度锥孔锥面内侧点合适加工余量

我们单位生产的TBD234、TBD236、TBD604B等机型的进气门座、排气门座是军舰发动机零件,这些产品属于军工引进产品,主机厂装机一直靠进口原件,其价格很贵,为了降低成本,转为国内试制生产,其材质为半钢合金铸件,进气门座牌号为PL12Mv,排气门座牌号为PL33M,合金元素含量特别高,耐热耐高温耐磨、防锈防腐蚀,但铸造困难,加工更困难。例如TBD234进气门座材料:PL12Mv 1.8%～2.3%,Cr:12%～14%,Mo:2.0%～2.5%,Si:0.8%～1.20% Mn:0.5%～0.8%。TBD234排气门座材料:PL33M含C:1.8%～2.3%,Cr:33%～35%,Mo:2.0%～2.5%,Si:1.8%～2.30%Mn: 0.5～0.8%。毛坯经过热处理后达400HB左右,韧性高,强度高,硬度高,尺寸要求高、形位公差严,表面粗糙度值Ra=0.8～0.4 μm。特别是内锥孔面要求严,与外圆及端面的跳动为0.0 2 mm,直线度0.01 mm,进气门座内锥孔面角度为30°+15’,排气门座内锥孔面角度为45°+15’,装进汽缸盖与气门配合,不再进行研磨,不能漏气,其口部尺寸特别严,进气门座为Φ57～0.1,排气门座为Φ52～0.1,锥面角度与口部尺寸很难控制和检测,其大或小直接影响气门配合高度,锥面与内孔R面相交面宽为2.5±0.1,给加工带来

了一定困难。

这样高精度内锥面通常应该采用专用精密内锥孔磨床进行加工,但是国内暂时还没有生产厂家,进口这种专用设备需要100多万元,曾经用普通磨床进行改装进行加工,而且砂轮前端磨损快,尺寸很难保证,表面粗糙度差,形位公差达不到要求。由于生产任务紧急,主机厂急需产品装机,能否用精车代替磨床？能否保证孔的精度？用户就是上帝,质量又是生命,都必须保证。本人凭长期的机加和检测经验,翻阅大量技术资料,总结出一套加工和检测的方法,进行了各个方面的研究,通过反复实验和检测,产品经过装机考核,各方面性能都达到了产品要求,产品试制取得了成功,深受用户的称赞,填补了国内空白。还节约了进口设备的资金,为企业创造经济效益,本人整个过程总结如下。

1 锥孔面加工应该解决的问题

1.1 合适的余量

余量的大小直接影响加工的精度和表面粗糙度及形位公差,显得由为重要,首先粗车锥孔,留加工余量1 mm,通过半精车留余量0.2 mm,最后精车孔到尺寸。

2.2 选择合适的刀具及几何参数

刀具的材料和几何参数是产品加工的精度和表面粗糙度及形位

公差保证,我们选择了YW4合金刀片,其红硬性、耐热耐高温耐磨性比较好,用专用的90°端面车刀磨出第二个锋角,修磨长度为4～5 mm,其夹角为120°并将它和副切削刃的连接处,用油石磨出r0.2～0.5 mm 的过渡刃。既可以增加刀尖强度和寿命,又可以减少残留面积高度。以减少棱边与孔壁的摩擦。切削刃的前后刀面需要用油石研磨,表面粗糙度值Ra0.8～0.4μm。

1.3 避免积削瘤的产生

为了避免积削瘤的产生,并注意充分冷却,使切削速度高于30～35 m/min,很重要的是降低各刃前、后面的表面粗糙度值,注意及时消除棱边上的积削瘤残痕,并用油石鐾光,避免孔壁划伤。

1.4 改进专用夹具

为了保证其产品的形位公差,与外圆及端面的跳动为0.02 mm,其夹具的定位面的要求相当高,端面的跳动和内孔跳动要保证在0.004 mm以内,内孔定位面精度要求高,配合要求高,才能保证形位公差,间隙大就会造成跳动大,表面粗糙度差,间隙小就会造成产品装卸困难,我们针对这种情况,一是提高产品精磨尺寸,尽量相差在0.005 mm以内,二是提高夹具对夹具进行了的改进,如图1所示,在产品定位端面内部,增加了顶板和螺钉,装零件时,用内六角搬手螺进,顶板处于松动,用螺冒将产品压紧,不影响端面定位。卸产品时,首先卸下螺冒,用内六角搬手螺出,顶住顶板迫使产品顶出,使定位孔的尺寸控制在±0.003 mm,

其间隙控制在0.003 mm或过盈量0.003 mm,都能够顺利轻松装卸,很好地保证了内外跳动质量。

1.5 改进角度检测方法

由于角度公差很小,进气门座内锥孔面角度为30°+10’,排气门座内锥孔面角度为45°+10’,而锥度面宽度2.5左右,用通常的角度样板,无法进行检测,我们就根据正弦规的原理,制造了专用角度检具,采用杠杆千分表及杠杆表架拖表的办法进行检测,控制锥面内外高度之差,根据图纸要求计算,锥面内测点比锥面外测点低0.009 mm,在这之间就是合格品。

1.6 改进锥度口部尺寸检测方法

锥度口部尺寸,采用游标卡尺很难检测,采用专用样板制造比较困难,磨损比较快,检测困难大,眼力强度大,稍不注意就会造成误判。改进成用球来检测,使球与锥面一圆线接触,这样比较稳定,通过尺寸换算变为高度尺寸及公差,使之简单、方便、可靠,大大降低了费用,降低了劳动强度,很好地保证了产品质量。如（图1）所示。

1.7 对普通车床小拖板实施改进

小拖板运动一般是通过手动来实现,作为加工产品,长时间的手动相当辛苦。为了减轻操作者劳动强度,通过机械结构传动,变手动为机械传动,增加了传动结构,采用齿轮传递,大大的降低了劳动强度,走刀

平稳均匀,提高了表面粗糙度,保证了产品质量。

1.8 滚轧表面,提高表面强度和粗糙度

为了提高表面强度和粗糙度,我们采用了专用座圈精加工的滚压器进行滚压,在精车后进行,大大的提高了表面粗糙度,表面粗糙度值达到Ra0.2～0.1μm,提高了两个等级。通过滚压提高了表面强度,使之耐磨耐热耐高温,增加了产品使用寿命。

1.9 在加工过程中应该注意的事项

(1)车用夹具必须用螺栓在机床固定拉紧,松动了会影响产品跳动公差。

(2)车用夹具定位面必须在本机床上进行精加工,才能保证定位面的跳动公差,保证定位面的尺寸精度及表面粗糙度。

(3)产品与夹具定位面在加工之前必须擦拭干净,否则影响定位精度,造成产品压痕。

(4)加工产品锥面时,角度要进行校对,产品在专用角度检具进行拖表校对,角度校对之后,将刀架与拖板的固定螺钉拧紧,防止松动,以防角度变化。

(5)刀具经过修磨后,要重新进行角度要校对,中心变化后角度已经变化。