精镗缸体曲轴、凸轮轴孔组合机床DKM026的开发与应用
2013-02-24王鹏陈曦张磊
王 鹏 陈 曦 张 磊
(大连机床集团有限责任公司 技术中心,辽宁 大连 116620)
缸体是发动机的关键件之一,精镗缸体曲轴、凸轮轴孔更是缸体加工重要工序,我们开发设计了DKM026精加工组合机床是集于机、电控制系统为一体而设计出的高精度组合机床,其特点是采用两个主轴伺服电机分别控制曲轴、凸轮轴孔以满足主轴定位和切削参数调整,同时充分利用新的检测手段和数控系统的补偿功能,在精镗曲轴孔镗杆上设有MAOPASS测头传感器,并通过数控滑台的来保证加工止推面到定位销孔的距离764.40.08。在此前大连机床已经为玉林柴油机厂设计制造用于精镗曲轴、凸轮轴孔机床,虽采用数控滑台及光栅尺控制,但由于主轴箱涨箱等原因应有累计误差,而此机床结构则避免累计误差,确保机床精度。
1 机床结构和性能简介
1.1 机床方案制定的依据
(1)被加工零件名称:发动机气缸体WD615系列气缸体总成(机体与曲轴箱合件),有五种规格
材料:HT250 硬度:HB170-241
(2)节拍:t=5min
(3)所要达到的加工精度:(部分举例)
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(4)切削参数
1/加工曲轴孔(如图1)
3/加工惰轮轴孔
推镗(半精镗)n=350r/minv=119m/min So=0.2mm/rSm=70mm/min
拉镗(精镗)n=530r/min v=180m/minSo=0.1mm/rSm=53mm/min
2/加工凸轮轴孔(如图)
推镗(半精镗)n=600r/minv=122m/minSo=0.12mm/rSm=72mm/min
拉镗(精镗)n=735r/minv=150r/minSo=0.072mm/rSm=53mm/min
n=1000r/min v=53.4m/min So=0.072mm/rSm=72mm/r
4/加工油封孔
n=350r/minv=154m/minSo=0.2mm/r Sm=70mm/min
5/加工后端面销孔
n=1090r/min v=41.1m/min So=0.066mm/rSm=72mm/min
6/加工左、右止推面
粗车加工切削参数:V=93~122.3m/min n=300r/minSo=0.08mm/rSm=24mm/min
精车加工切削参数:V=92.3~122.5m/min n=300r/minSo=0.08mm/rSm=24mm/min
7/加工齿轮室孔
V=100m/min, n=720r/min, So=0.10mm/r, Sm=72mm/min
1.2 机床方案的确定
1.3 机床方案结构说明
DKM026为精镗缸体曲轴、凸轮轴孔组合机床,该机床采用卧式推镗(半精镗)、拉镗(精镗)方式来加工曲轴、凸轮轴孔,配有数控滑台的来实现半精、精镗不同的进给速度,机床采用冷却水箱并设有内冷泵用于刀具冷却,设有单独电气柜、液压站用于控制机床,并设空中走线、空中走管,此机床采用人工装卸工件,也可设机械手实现自动上、下料,以减轻工人劳动强度。
本机床主要部件:
(1)高精度镗削头:该镗头是针对加工缸体曲轴、凸轮轴孔、车止推面而专门开发的专用镗头,是采用两个主轴伺服电机分别控制曲轴、凸轮轴孔以满足主轴定位和切削参数调整,并采用进口轴承及主轴带气密封装置,后端设有横车止推面装置和刀具内冷回转接头,以满足刀具内冷却,在精镗曲轴孔镗杆前端设有MAOPASS测头传感器,并通过数控滑台的来保证加工止推面到定位销孔的距离,以避免由于主轴涨箱和累计误差等原因而引起加工工件超差,确保机床加工精度。
(2)卧式数控机械滑台:滑台是组合机床关键的驱动部件,该卧式数控机械滑台采用贴塑导轨板,动态性能好,精密滚珠丝杠及伺服电机同步齿形带驱动,使滑台保持较高的进给精度。
(3)刀杆:镗刀杆是保证加工精度的关键件之一,本机床的刀杆采用的是进口MAOPASS镗刀杆,并在精镗曲轴孔镗杆上设有测头传感器,来保证加工止推面到定位销孔的距离,且半精镗、精镗刀分开使用,确保机床加工精度,同时采用内冷冷却,以保证刀具充分冷却。
(4)夹具系统:
本机床夹具为工件一面两销定位,限制了6个自由度,使工件稳定性好。3个油缸自动夹紧,设有3个自动辅助支撑。由于工件是横向让刀,因此两定位销采用伸缩式连动插销机构,并采用进口镗模架其导套与镗杆配磨,以确保机床加工精度,另外,该夹具设有定位面吹风和气检系统。气检系统为SMC产品,保证了工件定位的可靠性。
(5)支撑部件:机床为整体式床身、底座结构其刚性好,同时便于机床安装调试。
(6)冷却系统:机床设有冷却水箱并设有内冷、外冷、冲屑泵及电磁阀用于刀具冷却和铁屑冲屑。
(7)驱动控制系统:伺服电机及数控系统采用法那科产品,并配有液晶显示器,液压元件采用日本大金产品。
2总结
DKM026机床就其加工精度和技术水平,比国内生产的同类加工发动机缸体的专用机床都有了很大的创新。它的成功提高了生产效率,而且它还能替代该类机床的进口,有着很好的前景。
[1]大连机床组合研究所编.组合机床设计[M].机械工业出版社.1975.
[2]李郝林.机床数控技术[M].北京:机械工业出版社.2004.
[3]机械设计手册编委会.机械设计手册.北京:机械工业出版社,2004.
[4]邱宣怀.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2006.