石浩，鄒嗣明

宜賓普什聯(lián)動科技有限公司 四川宜賓 644007

1 序言

我公司承接的某小型柴油機(jī)缸體需要加工凸輪孔，如圖1所示。該缸體總長1200.15mm，有7組凸輪孔φ（82.65±0.013）mm，相鄰孔同軸度要求φ0.06mm，全長同軸度要求φ0.15mm，表面粗糙度值Ra=1.6μm。凸輪孔孔徑及同軸度要求高，加工難度大。

圖1 柴油機(jī)缸體凸輪孔

2 加工工藝方案分析

由于該缸體生產(chǎn)批量小，凸輪孔腔空間小，所以不適合采用鏜孔專機(jī)和附件角銑頭的加工方案。經(jīng)過分析，鏜排在加工凸輪孔過程中可以實現(xiàn)多刀體同時切削、加工效率高和投資低的優(yōu)點(diǎn)，因此采用鏜排配合專用工裝來加工此缸體。

使用鏜排加工凸輪孔時，傳統(tǒng)的做法是采用浮動鏜刀，即微調(diào)鏜刀和固定鏜刀，這兩種鏜刀對操作人員的技能和經(jīng)驗要求比較高。在實際生產(chǎn)中，即便操作人員對此類操作經(jīng)驗豐富，也會有孔徑超差的情況發(fā)生，無法控制加工質(zhì)量。

傳統(tǒng)做法一般按以下步驟進(jìn)行加工。第一步，操作人員需要先使用V形支座百分表量具在標(biāo)準(zhǔn)心棒上校表（見圖2），確定平頭百分表的零位。第二步，以V形支座百分表量具零位為參考，用敲擊或者使用調(diào)整螺釘頂鏜刀肩部的方法微調(diào)浮動鏜刀實現(xiàn)進(jìn)、退刀（見圖3），并鎖緊緊定螺釘。第三步，進(jìn)行試鏜，然后測量，再微調(diào)鏜刀，直至孔徑加工合格。這個過程只有高技能的操作人員進(jìn)行精細(xì)操作，才能微調(diào)并試鏜成功，滿足凸輪孔孔徑尺寸及同軸度的加工要求。

圖2 使用標(biāo)準(zhǔn)心棒校表

圖3 使用V形百分表量具微調(diào)鏜刀

如果沒有高技能的操作人員，可以從鏜刀的結(jié)構(gòu)上考慮，實現(xiàn)微調(diào)進(jìn)給量，從而降低對操作人員的技能要求，使凸輪孔孔徑公差可控。

目前市場上，一般采用國外專用微調(diào)精鏜單元（見圖4），實現(xiàn)微調(diào)進(jìn)給量。比如山特維克可樂滿系列精鏜單元可以實現(xiàn)精度0.01mm的進(jìn)給，微調(diào)后切削時進(jìn)給量穩(wěn)定，很方便地實現(xiàn)孔徑尺寸公差的控制。但這些微調(diào)單元價格比較貴，而且1個鏜排至少同時需要7個微調(diào)精鏜單元，生產(chǎn)成本較高。

圖4 專用微調(diào)精鏜單元

由于專用微調(diào)精鏜單元價格比較高，因此可以考慮自制簡易的微調(diào)機(jī)構(gòu)。根據(jù)差動螺紋能夠使用較大螺距的螺紋副實現(xiàn)微小位移，考慮使用差動螺紋聯(lián)接和傳動原理，自制簡易微調(diào)機(jī)構(gòu)，來實現(xiàn)微調(diào)鏜刀進(jìn)給量，滿足凸輪孔的加工要求。

3 差動螺紋微調(diào)機(jī)構(gòu)

要實現(xiàn)微調(diào)鏜桿上的刀體，需要對鏜刀刀體、鏜桿上的刀體安裝孔以及差動螺釘3個部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（1）鏜刀刀體 由于鏜刀刀體是執(zhí)行鏜孔的直接部件，要有足夠的剛性，所以對S20D-STGCL11F車刀刀桿進(jìn)行改制，在車刀端部鉆攻M12×0.75mm的螺紋孔，在調(diào)整進(jìn)給量時可以與差動螺釘聯(lián)接進(jìn)行微調(diào)。改制完成后，鏜刀刀體（見圖5）可以安裝硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀刀片進(jìn)行精鏜。

圖5 鏜刀刀體結(jié)構(gòu)

（2）鏜桿上的刀體安裝孔 在鏜排鏜桿上設(shè)計7組鏜刀刀體安裝孔（見圖6），實現(xiàn)鏜刀刀體的支承及移動導(dǎo)向，孔距參考各組凸輪孔長度方向的間距，能夠同時切削7組凸輪孔。

圖6 鏜桿的7組鏜刀刀體安裝孔

鏜刀刀體安裝在刀體導(dǎo)向孔內(nèi)，差動螺釘通過差動螺紋大孔M16×1mm與鏜刀刀體上的M12×0.75mm螺紋孔聯(lián)接，實現(xiàn)鏜刀在刀體導(dǎo)向孔內(nèi)的直線移動，使用M8平頭螺釘從刀體側(cè)面鎖定孔，固定鏜刀刀體。

（3）差動螺釘 差動螺釘如圖7所示，以旋轉(zhuǎn)差動螺釘一圈為例，由于M16×1mm與M12×0.75mm的螺距差達(dá)到0.25mm，因此可以帶動鏜刀刀體直線移動0.25mm。在差動螺釘?shù)亩嗣嫔暇鶆虻窨塘?5個刻度，每旋轉(zhuǎn)1個刻度，可以調(diào)整鏜刀進(jìn)、退刀0.01mm，實現(xiàn)鏜刀進(jìn)給量的可視量化微調(diào)。

圖7 差動螺釘

4 差動螺紋微調(diào)機(jī)構(gòu)在鏜排上的裝配及應(yīng)用

（1）差動螺紋微調(diào)機(jī)構(gòu)在鏜排上的裝配 鏜刀刀體裝配在鏜桿上的刀體導(dǎo)向孔內(nèi)，差動螺釘通過鏜桿上的M16×1mm螺紋孔與鏜刀刀體端部的M12×0.75mm螺紋聯(lián)接，組成螺紋副聯(lián)動體，側(cè)面用緊定螺釘緊固鏜刀刀體，如圖8所示。

圖8 差動螺紋微調(diào)機(jī)構(gòu)裝配

（2）差動螺紋微調(diào)機(jī)構(gòu)在鏜排上的應(yīng)用 根據(jù)V形支架百分表量具測量的數(shù)據(jù)，使用差動螺紋微調(diào)機(jī)構(gòu)進(jìn)行微調(diào)，實現(xiàn)刀體的微量進(jìn)退。

需要進(jìn)刀時，順時針旋轉(zhuǎn)差動螺釘即可，順時針旋轉(zhuǎn)一圈可以進(jìn)刀0.25mm，如圖9所示。

圖9 進(jìn)刀流程

需要退刀時，逆時針旋轉(zhuǎn)差動螺釘即可，逆時針旋轉(zhuǎn)一圈可以退刀0.25mm，如圖10所示。

圖10 退刀流程

在差動螺釘端面還雕刻了25個刻度，每次順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)差動螺釘1個刻度，可以進(jìn)刀或者退刀0.01mm，然后固定鏜排上的緊定螺釘，實現(xiàn)鏜刀的進(jìn)、退刀的量化微調(diào)。

5 結(jié)束語

加工小型柴油機(jī)缸體凸輪孔時，使用鏜排并配合自制差動螺紋微調(diào)機(jī)構(gòu)完成。這種微調(diào)機(jī)構(gòu)加工簡單，生產(chǎn)成本低，使用方便，可以實現(xiàn)相關(guān)螺紋副微量移動。操作人員只需要根據(jù)差動螺釘端部的刻度，調(diào)整差動螺釘，即可實現(xiàn)控制進(jìn)、退刀，不僅降低了對操作人員的技能要求，而且提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

目前已使用差動螺紋微調(diào)機(jī)構(gòu)的鏜排對該缸體凸輪孔進(jìn)行試制及小批量生產(chǎn)，加工質(zhì)量能達(dá)到圖樣要求，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。