缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵基礎(chǔ)件之一，它的高速、高效切削涉及到機(jī)床、刀具、材料等多方面。要實(shí)現(xiàn)缸蓋的高速、高效切削，必須有科學(xué)、先進(jìn)、合理的加工工藝，包括正確選擇毛坯，合理確定工藝基準(zhǔn)，安排精益的工藝路線，設(shè)置恰當(dāng)?shù)墓に噮?shù)，有效而可靠地控制產(chǎn)品質(zhì)量等。
　　
　　切削技術(shù)的飛速發(fā)展使機(jī)械加工走向了高速、高效切削，而高速加工中心的使用更加速了這一進(jìn)程。最近，我們?cè)阼T造鋁合金缸蓋平面加工上進(jìn)行了高速切削，取得了較好的效果。
　　
　　零件結(jié)構(gòu)及精度分析
　　
　　缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵基礎(chǔ)件之一，其上表面是罩蓋安裝面，下表面與缸體上表面配合，左右分別是進(jìn)排氣面，前面是前罩蓋，后面是變速器，六個(gè)表面都是配合表面，要尺寸準(zhǔn)確，相互垂直，既要有好的平面度，更要有低的表面粗糙度。缸蓋上既有進(jìn)排氣道，又有油路、水道，更密布有燃燒室、進(jìn)排氣門導(dǎo)管孔、座圈孔、挺柱孔、火花塞孔及凸輪軸安裝孔。六個(gè)大平面的平面度允差0.05mm，相互垂直、平行允差0.08mm，尺寸公差0.1mm，表面粗糙度 Ra1.6，上下平面的銑削范圍Smax＝392×265.5mm2。從以上的分析可見(jiàn)：缸蓋是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)腔多、壁厚薄、剛性差的箱體件；六個(gè)平面精度高，形狀、位置要求嚴(yán)格，平面加工范圍大；而壁厚薄、剛性差更增加了加工難度。
　　
　　缸蓋的高速、高效切削涉及機(jī)床、刀具、材料等多方面，在機(jī)床、刀具、零件材料確定之后，把各方面有機(jī)地串聯(lián)在一起的就是加工工藝。因此欲實(shí)現(xiàn)缸蓋的高速、高效切削必須有科學(xué)、先進(jìn)、合理的加工工藝：正確選擇毛坯；合理確定工藝基準(zhǔn)；安排精益的工藝路線；工藝參數(shù)恰當(dāng)；有效而可靠地控制產(chǎn)品質(zhì)量。
　　
　　我們公司缸蓋的加工設(shè)備是德國(guó)HELLER公司的高速加工中心，主軸最高轉(zhuǎn)速16000r/min，X、Y、Z軸進(jìn)給速度可在1～6000mm /min內(nèi)隨意調(diào)節(jié)，快進(jìn)速度60m/min，B軸轉(zhuǎn)速（360×1°旋轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)）40r/min，主軸最大功率20/30kW，最大扭矩95 /143Nm，X、Y、Z線性軸定位精度0.0021mm，重復(fù)定位精度0.00125mm，可見(jiàn)機(jī)床的功率、扭矩、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度，以及定位精度完全可以滿足產(chǎn)品加工的要求，圖1為我們的缸蓋生產(chǎn)線。
　　刀具的選用
　　
　　刀具是機(jī)械加工中最關(guān)鍵、活躍的因素，它敏感地影響到加工質(zhì)量和加工效率，應(yīng)慎重選擇。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際加工，缸蓋平面加工刀具我們選擇了肯納公司的KSCM-AluMill高速面銑刀。KSCM-AluMill高速面銑刀由鋼制刀盤和鋁制刀體組成，在保證足夠剛性的前提下減輕了重量，且雙金屬結(jié)構(gòu)減少了振動(dòng)；PCD刀片具有高硬度、高耐磨性、高導(dǎo)熱性及低摩擦系數(shù)，非常適用于鋁合金的高速切削；該刀具具有高金屬去除率，低加工毛刺的特點(diǎn)，有利于提高加工效率。通過(guò)幾個(gè)月的加工實(shí)踐，KSCM-AluMill高速面銑刀加工效果良好。
　　
　　毛坯、基準(zhǔn)和加工余量
　　
　　缸蓋的材料是鑄造鋁合金，ZL107有良好的鑄造性，鑄件外觀狀態(tài)好、致密性好且精度高，適宜做復(fù)雜的零件，同時(shí)又具有良好的加工性，適于機(jī)械加工?？紤]到缸蓋內(nèi)部既有油路又有水路，形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)加工序多、周期長(zhǎng)，且機(jī)加過(guò)程中不允許有大量的毛坯報(bào)廢，因此要求鑄件控制燃燒室表面不允許有任何鑄造缺陷，鑄件不允許有裂紋、冷格、縮孔、疏松及澆不足。為提高強(qiáng)度，我們?cè)黾恿吮匾募訌?qiáng)筋，鑄件公差按GB/T6414-CT7級(jí)。同時(shí)，我們與毛坯廠家協(xié)商，在毛坯出廠前進(jìn)行預(yù)加工，滲漏檢測(cè)，不合格毛坯不出廠。從而提高了進(jìn)入生產(chǎn)線的毛坯質(zhì)量和加工效率，減少了機(jī)械加工的毛坯廢品，增加了成品合格率。
　　
　　按六點(diǎn)定位原理，缸蓋底面上的三個(gè)凸臺(tái)為毛坯定位基準(zhǔn)，三凸臺(tái)上表面和側(cè)面為高度和寬度方向的基準(zhǔn)；進(jìn)氣側(cè)2～3進(jìn)氣道中隔的對(duì)稱中線為長(zhǎng)度方向基準(zhǔn)（實(shí)際定位面是2～3進(jìn)氣道側(cè)面）；為確保定位基準(zhǔn)的精度，鑄件要控制三個(gè)凸臺(tái)定位表面的平面度和共面性，同時(shí)以此三個(gè)基準(zhǔn)控制毛坯的孔系和面系的鑄造位置；精基準(zhǔn)為一面兩銷，實(shí)現(xiàn)了加工中的基準(zhǔn)統(tǒng)一。提高毛坯精度，減小加工余量，是實(shí)現(xiàn)高速、高效切削的措施之一，在缸蓋的面系加工中，我們將加工余量（單面）控制在3mm之內(nèi)。
　　工藝路線
　　
　　工藝路線不僅會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且對(duì)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本也會(huì)產(chǎn)生影響，因此必須合理安排。確定工藝路線的原則為：1. 保證產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)圖樣要求，且質(zhì)量穩(wěn)定。2. 有利于發(fā)揮設(shè)備與工藝系統(tǒng)的效能，方便操作，物流合理。3. 盡量做到生產(chǎn)周期短、效率高、成本低。缸蓋平面加工的具體工藝路線安排如下：
　　
　　1. 以毛坯基準(zhǔn)定位，完成頂面及二定位銷孔的加工，形成頂面的一面二銷的工藝基準(zhǔn)；同時(shí)完成前后面及前后面上的孔系加工；最后以較小的余量對(duì)頂面進(jìn)行精加工，以確保頂面有高的平面度和低的表面粗糙度；前、后面和頂面一次加工完成，提高了相互間的垂直精度。尤其要注意的是，由于缸蓋內(nèi)腔多、壁厚薄、剛性差，且是毛坯定位，因此要避免出現(xiàn)安裝、定位變形；壓緊點(diǎn)要合理，壓緊力要適當(dāng)，避免壓緊變形。
　　
　　2. 以頂面及其上的二銷孔定位，加工底面及二定位銷孔，形成底面的定位基準(zhǔn)，同時(shí)加工底面孔系。本工序結(jié)束前以較小加工余量對(duì)底面及定位銷孔進(jìn)行一次精加工，確保底面的平面度、與頂面的平行度，以及較好的尺寸精度和較低的粗糙度。
　　
　　3. 以底面及其上的二定位銷孔為基準(zhǔn)，加工兩側(cè)面，控制兩側(cè)面的平面度、垂直度、位置度和表面粗糙度，加工兩側(cè)面的孔系。
　　
　　工藝參數(shù)、加工精度
　　
　　缸蓋六個(gè)平面，粗銑及精銑，切削速度V＝2500～3000m/min，每齒進(jìn)給量Fz＝0.12～0.15mm/z、進(jìn)給速度 Vf＝11.5～15m/min。加工后對(duì)零件進(jìn)行檢測(cè)，平面度誤差最大不大于0.02mm，最小僅0.0034mm，上下面平行誤差最大為 0.05mm，上下面、前后面相互垂直誤差僅為0.03mm，表面粗糙度Ra0.8?？梢哉f(shuō)，缸蓋的平面加工完全滿足產(chǎn)品的精度要求，平面度最大誤差僅為公差的40%，上下平面的平行度誤差較大也僅是公差的62.5%。
　　
　　欲確保平面加工質(zhì)量，刀具必須鋒利，且切削角度合適，盡量減少軸向加工抗力，否則將產(chǎn)生振動(dòng)，加工表面會(huì)出現(xiàn)振紋，破壞加工精度，使表面粗糙度變壞。其次，要切削適當(dāng)余量，尤其是修光刃修光余量，應(yīng)能保證充分修掉精銑刀痕，使加工表面的平面度更好，粗糙度更低。為確保平面加工的質(zhì)量，還應(yīng)著眼于影響加工的整個(gè)系統(tǒng)。例如，我們?cè)诟咨w加工中，曾發(fā)生第一凸輪軸孔在鎖瓦槽位置有較深劃痕（見(jiàn)圖2），檢查刀具，既沒(méi)有切削瘤，切削刃也沒(méi)有豁口，最后發(fā)現(xiàn)切削液的濾紙變了，新濾紙薄且濾孔較大，濾過(guò)的切削液出現(xiàn)了很多以前沒(méi)有的顆粒，從而說(shuō)明換濾紙使切削液過(guò)濾效果變差，刀具擠壓切削液中的顆粒將孔劃傷。劃痕之所以出現(xiàn)在鎖瓦槽處，是因?yàn)樵撎幥邢饕河谢亓鞣e存了較多顆粒。更換濾紙后，切削液中的顆粒沒(méi)有了，凸輪軸的內(nèi)孔劃痕也不見(jiàn)了，如圖3所示。
　　
　　結(jié)語(yǔ)
　　
　　目前，長(zhǎng)城汽車已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了缸蓋的平面高速、高效加工，但這僅僅是第一步，就缸蓋加工而言，還有凸輪軸孔加工，氣門座圈孔、導(dǎo)管孔加工等，要解決的問(wèn)題還有很多，要學(xué)習(xí)的東西更多。接受新事物，學(xué)習(xí)新知識(shí)，是我們一貫的態(tài)度。讓我們著眼全局，注重細(xì)節(jié)，切實(shí)搞好高速、高效加工，降低成本，努力為企業(yè)創(chuàng)造更大的效益。