发动机缸体水套划伤解决方案研究

发动机缸体水套划伤解决方案研究

随着现代化加工的发展，数控加工中心得到了广泛的应用，安徽华菱星马汽车有限公司发动机缸体机加工项目采用德国HELLER公司的进口加工中心，在加工的过程中出现了缸孔上水套划伤现象，针对此现象，通过查阅相关资料，分析出了多种导致划伤的原因，进行逐个验证排查，最终将加工程序进行优化，成功的解决了这一问题，为企业生产提供了保障。

标签：发动机缸体；上水套；运动刀具；西门子加工程序

1 加工问题描述

该缸体线是汉马动力有限公司机加车间下属的发动机气缸体机加装配线，本线经一次规划分期实施，引进10台德国海勒（HELLER）进口加工中心，组成一条高精度、高稳定性的全自动柔性生产线。生产线采用全自动化桁架机械手上料，可实现2个系列多个品种气缸盖的自动识别和共线生产，设备安装和机床调试均是由德国的技术人员进行，随着德国的技术人员调试完毕之后的撤离，公司已进入了生产阶段，但是在生产的过程中出现了一个现象，在生产线上工序号为OP110的MCH400D精加工机床加工发动机缸体的水套上出现了很深的螺纹状划痕（如图1），严重影响缸体质量，需及时解决，否则将对生产造成影响。

图1 发动机缸体水套螺纹状划痕

2 加工问题分析

对于零件水套孔出现的划痕问题，根据加工信息，现场操作人员的反馈，与现场各技术人员对同类型的问题进行比较和研究，查阅了同期的相关问题杂志，经过现场会议商量，估计出可能出现这种情况的原因有以下几点：（1）机床刀具更换过程中数据覆盖（刀具芯片数据读取）；（2）加工程序的修改（相关运动刀具的加工程序）；（3）刀具本身的结构问题；（4）机床主轴内部的U轴传动电机故障。

3 研究刀具结构

首先对刀具进行结构分析，该刀具为德国高麦特公司生产的运动刀具，通过研究查阅资料和与德国厂家联系，得出刀具的内部结构（如图2），并对刀具结构进行分析：

图2 刀具内部结构图

D1：刀具总长度，机床一般不记录该数据；

D2：半精镗工件下缸孔，固定刀片；

D3：精加工上中水套，运动刀片；

D4：加工退刀槽部分，运动刀具；

D5：半精加工上缸孔，固定刀具。

该刀具加工方式为UF轴旋转驱动，传动U轴楔块移动，带动上图中的绿色刀片位置进行加工，但是该刀具是通过UF轴的正传与反转，带动对应刀刃号为D3、D4进行加工，也就是说正传带动D4加工退刀槽，反转则带动D3刀刃进行上中水套加工（如图3），于是我们在机床上将该刀具调出来，使用：

CS_D（4）

M21 M123

S1200 M3

G0 U=-1.6（D3调用）

G4F0.5

U=7.25（D4调用）

G4F0.5

U=0

M9

M30

進行刀具程序检查，发现该刀具在运行的过程中处于正常，D3、D4的刀刃均能顺利的伸出和收回，所以排除了刀具结构故障问题。

4 检查刀具芯片参数，核对加工参数

针对以上问题制定第二套的方案：

对机床加工的发动机缸体结构进行分析，加工结构如图4。

图4 发动机缸体结构

接下来我们对加工该位置的加工参数进行分析：

由于该刀具为运动刀具，刀具内部存在U轴和UF轴，我们先从刀具本身的参数上下手，根据现场操作人员的反馈，该刀具为新刀具，由刀具室拿到生产线上进行加工，之前没有进行过加工，那么我们对刀具室写入刀具芯片中的数据和机床原始数据进行比对，结果如图5。

图5 刀具芯片中的数据

表1中所对应的数据与我机床原始的数据没有改变。

根据现场数据的核对，刀具相关刀刃上的数据参数（芯片数据）和机床中记忆的相关参数完全相符（正负号区别代表了刀具的运动方向），那么这就表示在机床芯片读取上已经成功的将刀具的数据覆盖进了机床的刀具库，排除了芯片读取上的错误。

5 程序检查，分析加工过程，修改程序

排除了刀具结构故障之后，通过查询了很多相关的资料和文献，分析到底是什么原因导致了缸孔划伤现象，结合德国公司的技术人员提出的意见，可能是机床程序方面出现错误，虽然程序是固定的，但是也不排除刀具更换之后出现新的问题，进入机床的加工程序界面，将该部位的程序调出来，如下：

N7010 LABEL_T116：

N7020 G18

N7030 G0 G153 U0

N7040 CS_D（4）

N7050 CS_U_SLIDE（1）；（achstausch und G18，ca_x=xposition，x=durchmesserprogr.）

N7060 G96 ；mm/rev

N7070 LIMS=1300主轴限速

N7080 S345

N7090 DIAMON ；（durchmesserprogr.）直径打开

N7100 MSG（”OP”<

N7110 G0 G54 X146.92 D4

N7120 G0 Z=544.75+1 D1 ；vor WST

N7130 G1 Z=（544.75-1.1）F26 D4；vorpos

N7140 G1 X154.00 F=1.0 ；vorpositionN7150 G1 G9 X160.45 F=0.4*0.5 ；schieber ausfahren Einstich F=0.5*0.5

N7160 G0 X146.92 ；schieber Einstich zurueck

N7170 DIAMOF

N7180 CS_U_SLIDE（0）

N7190 G95

N7200 MSG（”OP”<

N7210 G0 G153 U0

N7220 CS_D（3）

N7230 CS_U_SLIDE（1）；（achstausch und G18，ca_x=xposition，x=durchmesserprogr.）

N7240 G95 ；mm/rev

N7250 DIAMON ；（durchmesserprogr.）

N7260 G0 X=（148）Z=（544.75-9）D3 ；anstellen f. kopieren D148.0

N7270 G1 G41 F0.48 S1000 ；S1202 ORIG；anfahren D148.0 mit SRK

N7280 G1 Z=（544.75-17）；Startpunkt Radius R5

N7290 G3 X148.6 Z=（544.75-17-1.706）I-4.7 K-1.706 ；radius R5 auf D148.6 N7300 G1 G9 Z=（544.75-11.7）D5 ；Z-pos. D155.5

N7310 G0 G40 X=（148-0.5）D3；abheben von Kontur

N7320 DO $R468=LV_RE_ENT