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摘要：随着科学技术的发展，先进技术不断地应用，在很大程度上使得工业生产水平更进一步。就以发动机缸体加工来说，发动机缸体作为发动机最重要的组成部分之一，也是最复杂的零件，那么我们就可以针对发动机缸体的工艺特点及生产实际要求，科学、合理的应用高速加工技术，在一定程度上去提高发动机缸体的技术水平。文章首先介绍了发动机缸体高速加工技术的理论原理及特点，进而分析介绍了目前使用较为广泛的发动机缸体高速加工工艺技术。
关键词：发动机缸体；高速加工工艺；设计与研究
引言
工业是一个国家崛起的必要阶梯，而发动机这是整个工业领域中最为重要的一个部分。在发动机的机械制作中，如何实现低成本、高效率和高质量是每一家机械加工企业的永恒追求。出于保证发动机良好性能的考虑，对发动机缸体加工的精密度、加工工艺提出了较高的要求。采用传统加工方法来进行发动机缸体加工已经无法满足现代化生产要求。对此，应当注重引用高速加工技术，采用超硬材料刀具及模具，并利用先进的制造设备予以生产加工，大大提高发动机缸体质量及精密性。
1 发动机缸体高速加工技术的理论原理及特点
（1）高速切削技术理论原理
高速切削技术是一项只有十几年的历史十分年轻的技术，但是它却是目前在机械加工领域十分先进的一种加工技术，也是在国际上得到广泛认可的四大先进技术之一。而且国外的先进国家中，已经在机械行业中得到了十分广泛的应用。现阶段由于各个国家的标准及应用领域的不同，对高速切削技术并没有一个十分明显的定义，通常认为采用超硬材料的模具和刀具，使用可高速运动的高自动化、高精度、高柔性制作设备，进而实现切削速度提升，达到材料加工精度、切除率及加工质量均提升的技术即高速切削技术理论。
（2）高速加工技术的特点
高速切削技术属于一种使用浅切深及高速切削速度推进的加工技术，其具备多个方面的优势。首先高速切削技术可较大程度上实现加工时间和加工成本的降低，并且加工产生的切削力和热变形均较小；其次高速切削技术对切削材料的切除率极高，对于一些薄片零件，具有极佳的切削效果，在精度方面十分可观；再者因为切削速度极快，因此切削对材料表面的影响较小；最后，由于高速切削技术的工艺流程十分简易，因此在生产中加工成本很低。
2 基于高速加工技术进行发动机缸体加工的可行性分析
2.1 缸体高速加工精度分析
为达到发动机缸体加工质量要求，需要保证切削加工机床具有较高精度、速度、刚度。基于高速加工技术来进行发动机缸体加工，不仅在机床方面满足要求，还在铣削方面予以优化。高速铣削时，其他切削刀的集中力是远小于主切削刀的，在此忽略刀具系统变形与主切削力相比。高速切削旋转刀具系统必须平衡，但应根据其使用速度范围予以平衡，以达到最佳经济条件。一般在6000rpm以上必须平衡，以保证安全。要求G≤2.5，G为平衡品质（mm/s），即反映刀具平衡量与转速关系的参数。
e－偏心（g×mm/Kg）
M－刀体质量（Kg）
w－角速度（r/s）
m－不平衡量（g）
N－转速（r/min
r－不平衡半径（mm）
U－残余不平衡量（g×mm）残余不平衡量 U=m×r
2.2 缸体高速加工安全性分析
发动机缸体加工的过程中转速提高，那么切削加工的安全性将会有所下降。基于此点，在利用高速加工技术来进行发动机缸体加工的过程中，需要慎重考虑缸体高速加工安全性问题。
出于安全加工的考虑，在具体进行发动机缸体高速加工中：①应当以CE标准（在欧盟市场“CE”标志属强制性认证标志，不论是欧盟内部企业生产的产品，还是其他国家生产的产品，要想在欧盟市场上自由流通，就必须加贴“CE”标志，以表明产品符合欧盟《技术协调与标准化新方法》指令的基本要求。），对加工机床的保护装置和操作位置予以检查，同时观察操作位置是否具有极好视野并符合人机工程环境要求；②严格遵照安全标准设计要求来进行高速旋转刀具的选择，同时检测刀具刀体强度是否符合要求，刀具刀体零件及刀片夹紧是否可靠；③对操作人员进行缸体高速加工安全操作培训，促使操作人员具有较高的安全意识，并掌握缸体高速加工安全操作流程及相关注意事项；④测定极限转速，对机床及切削过程进行检测。
3 基于高速加工技术的发动机缸体加工工艺
3.1 发动机缸体高速铣削工艺
发动机缸体高速铣削工艺的要求：除了发动机缸体高速铣削工艺对精度、计算稳度的要求极高之外，其在使用中还有一些特殊的要求，主要集中在以下几点：首先，发动机缸体高速铣削工艺在使用中不能和任何工装及工件发生碰撞；其次，加工刀具在轨迹上必须保障绝对的平滑，以及十分均匀的切削深度；最后，在发动机缸体高速铣削工艺使用中，其导致的设备振动必须控制在一定范围内。
3.2 发动机缸体高速镗孔工艺
3.2.1发动机缸体高速调头镗孔工艺的特点
高速调头镗孔工艺其在加工中刀具是从零件的两端分别镗进的一种长孔加工技术，从本质上观察，该技术减少了一次进刀的长度，因此在操作流程上无疑实现很大的简化，减少了一些传统镗孔作业镗长孔所需要的一些特殊措施。高速调头镗孔工艺又可以划分为工件自身回转180°、工作台不动和工作台自身转动 180度、工件自身不动两种。其在使用中具有将镗长孔变为镗短孔的特点，在加工效率上实现了很大的提升，同时在使用费用上实现了很大的节省。
3.2.2发动机缸体高速调头镗孔工艺的优势
高速调头镗孔工艺的优势主要几种在三个方面：（1）在镗孔中镗杆较短，因此在切削速度上有所提升；（2）因为镗轴伸长较短，因此在精度方面更有保障；（3）切削设备占用空间较小，因此工作人员的工作活动空间更大，工作更为直观、安全。
3.3 发动机缸体挺杆孔加工工艺分析
3.3.1缸体挺杆孔结构特点和技术要求
发动机缸体上的挺杆孔是发动机缸体（以下简称缸体）加工精度要求较高的孔之一，以帕萨特2.0自然吸气发动机缸体为例，缸体每个缸孔两侧配有两个挺杆孔，见图1；该孔远离工件端面，且对凸轮轴孔有一定的垂直度要求。国内现有发动机缸体的挺杆孔布置形式大致分为两种，一种是与凸轮轴孔垂直见图2a；另一种是与凸轮轴孔相交见图2b。加工这些挺杆孔除本身孔的尺寸精度（IT6~IT7）和粗糙度（Ra1.6~Ra0.4）要求外，其位置度要求也很高。表2为缸体挺杆孔的技术要求一览表。
经过上述比较分析研究确定采用湫水河南设站装车方案。
3.3.2挺杆孔的加工工艺分析
多年来国内很多厂家一直采用传统加工工艺方法加工挺杆孔，即用钻-扩-铰-精铰+无刃铰。精铰与无刃铰复合主要为保证孔的粗糙度Ra0.8。精铰刀与无刃铰刀之间的直径差为0.015～0.02mm，加工时精铰刀与无刃铰刀不能同时加工工件，切削用量与一般铰孔刀相同。且只有当精铰刀退出工件后，无刃铰刀方能进入工件进行加工。因此刀具导向均采用从底面送入。除钻孔工艺外，接杆与主轴均需加浮动卡头，用煤油进行冷却。这种方法加工的工件导致挺杆孔对凸轮轴孔的垂直度很难达到图纸要求。
结语
采用超硬材料的模具和刀具，使用可高速运动的高自动化、高精度、高柔性制作设备，进而实现切削速度提升，达到材料加工精度、切除率及加工质量均提升的技术即高速切削技术，其诞生时间很短，但是具有诸多优势。
参考文献：
[1]关智，周超.发动机缸体高速加工工艺设计与研究[J].山东工业技术，2017，05：28.
[2]安鹏.高速加工技术在发动机缸体加工中的应用分析[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2016，03：211.
论文作者:贾建伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/24
标签：缸体论文; 加工论文; 发动机论文; 技术论文; 刀具论文; 工件论文; 工艺论文; 《基层建设》2017年第9期论文;