K4缸体曲轴孔镗刀的改进.docx

K4缸体曲轴孔镗刀的改进【K4 1.8T发动机的身世】前身是罗孚1.8升K4系列全铝涡轮增压发动机。罗孚 K4系列发动机于1988年首次应用于罗孚车型上，全铝材质和平台化设计是K4系列发动机最大的亮点。由罗孚集团子公司Powertrain Ltd 负责开发的具有16气门，双顶置凸轮轴，多点燃油喷射的直四全铝K4系列发动机。设计排量有1.1升，1.4升，1.6升和1.8升。在上汽整合后，成为全新的K4发动机“kavachi ”， 现使用在荣威550，荣威750；MG6，MG7图1：K4 1.8T发动机伴随自主品牌的树立。上海汽车的荣威、MG汽车在市场销售火爆。市场呈现供不应求的状况。并且由于发动机的优异性能，还吸引了一些整车企业采购。然而原先产线设计产能不足，必须将产线产能提高。K4 1.8T 缸体的加工主要是由5台加工中心和多台辅机加工完成，生产线最大的瓶颈地方就是加工曲轴孔和变速箱定位元件的工位，根据我们的研究在不增加设备的情况下，要改进瓶颈项目只有从改善加工工艺着手图2：加工曲轴孔的2台1GZ加工中心【曲轴孔加工的瓶颈点】曲轴孔的加工是所有工序中最重要的，加工不好的话会引起曲轴咬死、回转力矩超差，它的加工好坏直接会影响到发动机曲轴的正常工作。曲轴孔的加时间最长，最有提高的潜能。曲轴孔加工效果直接影响到发动机曲轴的正常工作。加工时容易出现的问题：（1）尺寸超差（2）曲轴孔变形装配时反应出来的问题：（1）引起曲轴咬死（2）回转力矩超差图3：K4 1.8T缸体我根据现在的情况，提出了改进方向和思路。与工艺和TCM商量，得到了他们的认可，并做了具体的实施方案出来。原先曲轴孔加工是用单头复合导条曲轴孔镗刀的，单纯的进给速度提高，刀具磨损会增加，机床的负载会增加（刚性），会影响加工的尺寸。单头复合导条曲轴孔镗刀的技术参数：主轴的夹紧力：最大26kn，扭矩340n/m刀具的线速度：V=292m/min我们提出的改进方案是将单头复合导条曲轴孔镗刀（慢刀）改为多头复合导条曲轴孔镗刀(快刀)。图4：单头复合导条曲轴孔镗刀和多头复合导条曲轴孔镗刀【快刀的含义】快刀涵义是两方面的，一种快刀是高效率、技术先进的刀具，能显著提高发动机加工效率；另一种快刀能有效地消减发动机的刀具消耗，降低刀具消耗成本。采用高效刀具，高速切削，提高加工效率。【新刀介绍】多头复合导条曲轴孔镗刀，因为采用了独特的三组聚晶金刚石PCD刀片分别进行半精镗、精镗和微量切削而大大提高了曲轴孔的加工效率。【新刀结构】曲轴孔多头复合镗刀切削部分由三组刀片组成：半精镗刀片S1;PCD精镗刀片S2；PCD微量切削刀片S3。这三组刀片用的是同一把PCD刀片。图5：PCD刀片PCD特性：硬度高，抗压强度高，导热性及耐磨性好 图6：多头复合导条曲轴孔镗刀图7：加工以后的曲轴孔 【新刀实际工作情况】多头复合镗刀在1GZ加工中心上工作，加工对象为铝镁合金直列四缸缸体。使用浓度为12%的加士多AL乳化液，被加工的曲轴孔直径为φ51mm，4段曲轴孔累加工作进给长度为230mm，半精镗刀切削余量为0.20mm，精镗余量0.06-0.08mm，微韧切削余量0.008-0.012。切削速度380m/min,进给量0.35mm/rpm;与原来使用的OEM单头复合导条镗刀（V=300m/min;F=0.12mm/rpm）比较切削效率提高2-3倍，缩短加工节拍44.6秒。T=SDπ(1/V1F1-1/V2F2);其中：T-节约时间（分钟）；S-进给长度（mm）;D-刀具直径（mm）；V-切削速度（m/min）;F-每转进给量（mm/rpm）。 T=230*0.051*π* [1/(300*0.12)-1/（380*0.35）]=0.744min。【区别点】1.导条镗刀的独特技术在于导条的支承精度和支承刚度，实际上导条在曲轴孔加工过程中由于支承长度的随着刀具的进给不断增加；支承刚度也是动态的增大的，但是由于切削力变动、主轴动态偏移又使导条与已加工曲轴孔的间隙变大从而降低导条的支承刚度，高浓度的乳化液很大程度上改善了导条支承性能。2.曲轴孔由于分段加工，每段孔加工质量也会发生动态的变化，镗刀的调整高度（Overhigh）并不能独立决定加工尺寸的大小，因为过大的配合间隙和过小的配合间隙都会影响导条的支承状态，导致加工孔的直径、圆柱度、锥度发生变动。多头组合导条镗刀加大了刀具的调整难度，因为三组刀片的余量分配以及三组刀片与导条的关联尺寸在不同程度上影响了刀具的工作稳定性。图8：曲轴孔孔径尺寸分布图（Marposs测量数据）【现场调试】图8显示了两种刀具调整方式的加工状态，纵坐标为曲轴孔加工尺寸，横坐标为曲轴孔编码。一种方式是增大半精镗刀S1的切削余量，使S2的切削余量降到0.06mm（曲线1、2、3）；另一种方式S2的切削