发动机缸体缸盖精加工攻略

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发动机是汽车的心脏，其质量与性能的好坏，决定了汽车运行的动力性、经济性、平稳性和环保性。而发动机的质量与性能，在很大程度上取决于其零部件的加工质量！

以缸体和缸盖的精加工为例，这两个发动机部件，即使部位不同，对表面粗糙度、尺寸精度、形状精度和位置精度等的要求也不尽相同，以确保不同部位功能的最佳发挥，从而赋予发动机最佳的性能优势。与此同时，汽车发动机零部件加工企业还追求生产效率和经济效益的最大化，从而要求刀具能够胜任高转速、快节拍的生产需求，减少崩刃，延长使用寿命。显然，所有这些，都对加工刀具提出了很高的要求。对于刀具供应商而言，除了要提供优质的刀具产品外，更需要提供切实可行的刀具解决方案。

 

针对发动机缸体缸盖精加工过程中具体存在的各种挑战性问题，山高为某客户提供了以下解决方案。

 

缸体精加工解决方案

 

01、缸体顶面

 

发动机缸体顶面主要与缸盖底面相结合，二者之间加有汽缸垫，以确保密封性。由于此处压力大，工作条件恶劣，对密封性的要求高，因此要求缸体顶面要具有较高的表面粗糙度和平面度。此外，该缸体顶面还有一个水槽，其粗加工中产生的毛刺也给精加工带来了不利影响。而根据加工厂商的要求，生产节拍要快，刀具要适应高转速需求，再加上缸体材料含合金元素，这些都对刀具的材质和寿命带来了挑战。

 

山高解决方案：

 

采用陶瓷刀片进行切削，修光刃刀片用CBN，从而兼顾了节拍、价格和寿命要求；在铣面之前增加一把倒角刀，对水槽进行倒角，并适当把深度倒大，这样就大大减少了铣面之后的毛刺，延长了刀具寿命。

 

02、缸体前后端面

 

发动机缸体的前后端面主要起密封作用，其中，前端面与链轮室盖相连，起到密封发动机油系的作用，确保曲轴箱、正时机构等是一个封闭的空间，避免油气泄漏；后端面实际上是几个面，其中后油封面与后油封结合，防止机油沿曲轴法兰泄漏，另一部分面与变速箱离合器壳体结合，要求其能保证两个面得到良好稳定的结合。

 

显然，发动机缸体前后端面的加工对区间粗糙度的要求较高，进而对刀具的参数调整、刀具角度、刀尖圆角和修光刃等都有严格的要求。

 

山高解决方案：

 

采用陶瓷刀片切削，修光刃刀片用CBN且高度可调，再结合适当的加工参数，满足了粗糙度要求；刀片8个刃口，有效地节约了刀具成本。

 

03、缸体止推面

 

发动机缸体止推面对表面粗糙度、厚度公差要求较高，尤其对与曲轴孔的垂直度要求严格，这些要素会影响曲轴的轴向窜动量。同时，止推片的磨损会影响前端面的轮系共面度。如果轴向间隙小，止推片磨损快，会影响发动机的效率；如果轴向间隙大，会导致发动机振动、换挡冲击等问题。

 

然而，对缸体止推面部位的加工，通常深度较大，导致对刀具的刚性、防振性和切削稳定性的要求较高，刀片间距必须可调整。

 

山高解决方案：

 

根据零件图纸和3D模型，选用尽可能短而粗的刀杆，以提高刀具的刚性；采用防振刀柄，完全避免了刀具振动问题；采用CBN刀片，提高了刀具的寿命、切削稳定性以及加工节拍；刀具轴向可调、径向可调且刀尖距离可调，完美地保证了止推面各尺寸的公差。

 

04、缸孔

 

发动机缸体的缸孔内部形态，是决定发动机排放、油耗和整机寿命的关键因素，因此，对粗糙度和圆度的要求非常高。但是，由于缸孔较深，要保证从孔头到孔底的整个缸孔拥有一致的粗糙度和圆度，并非一件易事。而且，4个缸孔的切削长度加起来很长，对加工节拍的影响较大。

 

山高解决方案：

 

采用CBN刀片加工，有效地保证了加工节拍，延长了刀具寿命；用刀体作支撑条，有效地保证了缸孔从入口到出口的整体圆度的一致性。

 

缸盖精加工解决方案

 

01、顶面和底面

 

发动机缸盖的顶面和底面，分别是与凸轮轴盖和缸体顶面的结合面，对表面粗糙度要求较高，而且生产节拍要快。加工这两个部位，刀尖的轴向高度一致性要好，刀片材质的硬度要高。

 

山高解决方案：

 

采用PCD刀片以很高的线速度来保证高节拍、高寿命；刀尖轴度可调，可靠地保证了零件表面的粗糙度和加工的稳定性。

 

02、导管座圈

 

发动机缸盖的导管座圈是一个关键部位，主要用于确定气门位置，确保气门有效散热，这对于保证发动机的工作性能、降低油耗影响很大，因此，其对材料、尺寸精度以及导管与座圈的同轴度等都有严格的要求，这对刀具带来了挑战：

 

(1) 门线角度要高度精确，然而，固定刀片通常难以稳定地确保角度的精确度；

 

(2)导管与座圈的同轴度要高，这要求刀具要具有很高的刚性和精度；

 

(3)粉末冶金材料会影响刀具寿命，并对加工参数提出了很高的要求。

 

山高解决方案：

 

导管孔加工采用PCD铰刀带支撑；座圈孔加工采用CBN刀片带角度精密调整；可调法兰刀柄,用于有效地调整主轴与刀具的相对跳动，保证了加工精度。

 

03、凸轮轴子孔各档

 

发动机缸盖的凸轮轴子孔各档主要用于确保凸轮轴的稳定旋转，因此对同轴度、粗糙度和圆度的要求较高。然而，凸轮轴孔通常较长，从而要求刀具的刚性要好，在加工过程中变形要小。此外，各档同轴度要求高，导致对刀杆的直线度、导条的直线度、圆度和热变形等的要求很高。显然，超长的刀具对刀具供应商的整体制造水平是一个综合考验。

 

山高解决方案：

 

利用可调法兰刀柄，有效地调整了主轴与刀具的相对跳动，保证了加工精度；丰富多样的PCD刀片刃口和槽形选项，确保了加工中可根据不同的尺寸孔径来选择最恰当的刀片；山高成熟的刀体热处理和焊接工艺，保证了刀体质量的稳定性。

 

山高导条铰刀导引铰刀BF-22.7-23-AD70-pilot-BF38455/03000424和山高导条铰刀精铰刀BF-22.7-23-30-AD70-fin-BF38456/03000434

 

04、喷油嘴孔

 

发动机缸盖的喷油嘴孔主要用于保证油轨位置的正确性，对表面粗糙度和锥度形状有较高的要求。但是，较长的锥度导致切削刃口与零件的接触距离长，切削力大，从而对刀具的角度设计、材质选择和整体刚性都提出了较高的要求。

 

山高解决方案：

 

根据零件的实际情况，选择合适的刃口角度及分屑槽。同时，其成熟的PCD刃口制造工艺确保了刀片的寿命和加工稳定性。