作者：刘贺新

单位：武汉石化机械有限公司三机分公司

来源：《金属加工（冷加工）》年第1期

1.压缩机气缸阀孔加工主要存在问题

（1）气缸种类多，尺寸跨度大，工艺准备复杂：CNG气缸阀孔锥面尺寸种类多达26种，RDS气缸阀孔锥面尺寸种类多达23种，FBC气缸阀孔锥面尺寸种类多达10种，阀孔尺寸φ44～φmm，尺寸跨度大。每个气缸有多个尺寸阀孔、台阶孔、锥面尺寸等技术要求，加工一种阀孔至少需准备3～4把不同尺寸的镗刀，2把不同尺寸的锥面锪刀。

（2）气缸阀孔加工难度大：气缸阀孔尺寸链多，尺寸控制项点多达23项（见图1）。阀孔为台阶内环槽加工，断续切削，排屑困难。镗削锥面，切削抗力大（镗削mm直径的阀孔高达N）。

（3）气缸加工精度难保证，不合格品率较高：气缸阀孔加工时由人工控制刀具的进刀深度，无法准确控制进、排气阀孔台阶面阀孔的线性尺寸、阀孔尺寸等，加工让步使用率为39.58%。

年1～12月车间内部不合格品共份，其中气缸不合格品占94份。气缸由于镗工序所造成的不合格品占总数的65%。

2.调研与分析结果

（1）阀孔、进排气孔及其端面目前均在普通镗床、钻床上加工，由于普通镗床、钻床无法自动旋转工作台角度及换刀，需频繁人工更换刀具，完成一个面的全部加工工序后，人工转换工件角度，且需重新装夹一次，劳动强度大，准备时间、辅助时间长，加工效率低；以FBC65气缸为例，加工一个气缸的阀孔、进排气孔及其端面等至少需要27.43个工时。

（2）普通镗床Z轴向无数显，镗阀孔根据划线对点加工，控制孔深需要反复测量并调整进刀量加工，由于人工误差，造成进、排气阀孔台阶面阀孔的线性尺寸超差，阀孔尺寸加工不到位等问题，无法控制气缸加工质量；同时由于设备老化，容易出现进排气阀孔端面粗糙度不合格，排气阀孔端面至缸孔中心距尺寸超差等问题。

（3）由于产品多样化，在普通镗床上加工气缸阀孔时使用锪刀、钻刀、镗刀等，需3~4次调整镗刀尺寸，才能完成阀孔加工，加工锥面时使用特制的锥面锪刀，定制刀具周期长，通用性差。

所以就产生制造上的难点，而这些难点又没有参考的解决方法，于是对其加工技术进行研究就很有必要。

3.解决方案

通过工艺方案研究主要解决以下三个问题：

（1）进排气阀孔、台阶孔，端面螺纹孔等相同加工内容多，人工操作无法保证加工一致性。

（2）进排气阀孔端面互换性差，平行度及相互位置关系不达图纸要求。

（3）锥面加工时采用锥面锪刀锪锥面产生大切削力，对机床主轴损害大。

镗工序为气缸加工的关键工序，气缸数控集成镗床、钻床工步，利用加工中心工作台分度旋转功能，采用以同一把刀具加工的内容划分工步，按照由基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔的原则确定气缸镗序的工步方案，如图2所示。

数控集成研究主要针对镗床和钻床28道工步进行集成加工，利用加工中心工作台分度旋转功能，将气缸的阀孔端面螺纹孔、法兰端面螺纹孔、油孔等均在加工中心上加工，减少钳工划线次数及劳动强度。

阀孔、锥面加工采用螺旋铣孔工艺，螺旋铣孔工艺是近年来兴起的一种新型工艺，其加工实质是一个断续铣削加工过程，运动实质是刀具自转的同时绕着制孔的中心螺旋下刀，第一主运动是刀具、主轴的高速旋转，第二主运动是主轴刀具中心轴绕制孔中心做旋转运动的同时向下进给，即螺旋下刀过程，如图3是螺旋铣孔工艺运动特性。

4.螺旋铣孔工艺与传统的钻孔、镗孔工艺区别

（1）延长刀具使用寿命。螺旋铣孔是断续切削，不仅排屑容易，而且有利于刀具的散热，降低了刀具因温度累计而造成的磨损现象，提高了刀具的寿命。

（2）提高表面加工质量。螺旋铣孔的轴向力远远小于传统钻孔、镗孔，螺旋铣孔所用刀具直径比所加工孔小，排屑容易，能防止切屑对已加工表面的损伤，提高孔质量。

（3）提高制孔效率，便于实现自动化。螺旋铣孔实现一把刀具加工一系列直径的孔，突破了传统的一把刀具只能加工同直径的孔的限制，有效的节省换刀时间，减少换刀次数，提高了加工效率，也减少加工刀具的库存，降低了加工成本。

铸造气缸毛坯均为盲孔，台阶孔、锥面加工，我们采用扩钻孔，镗孔，铣孔等工序，可减少刀具准备数量，提高加工效率。

气缸阀孔、锥面加工采用螺旋铣孔工艺，此加工方法需使用宏程序进行编程。

铣阀孔是以Z轴为变量赋值即#=0，每转进深#=#+1，刀具走圆弧，IF语句控制孔深的方式来完成阀孔及台阶的加工。

铣阀孔程序模块本体

#：深度参数

R:阀孔半径

r：刀具半径

L：阀孔深度

%

G00Z20.（安全高度）

G01Z2.F（开始切削点）

Y-**（**=R-余量-r)

#=0（初始进深）

NG02J**Z[-#]（在Z轴的深度上螺旋进刀）

#=#+1.（每转进深1mm）

IF[#LEL.]GOTO（控制孔深）

G02J**（清根）

G01Y0.F

………

5.结语

使用此技术加工气缸阀孔及锥面，工件一次装夹、定位，实现集成加工，确保工件加工精度，节省加工刀具费用，提高工作效率近2倍。

“刀具”约稿函

年金属加工（冷加工）杂志“刀具”栏目约稿如下：

（1）刀具的先进技术及发展趋势。（2）刀具的先进设计理念与制造经验。（3）刀具的选型和应用。（4）在实际加工过程中使用刀具的心得。（5）刀具使用的具体案例分析或解决方案的改进等。

本次约稿的“刀具”栏目文章侧重于金属加工冷加工范畴，来稿一经录用，马上安排发表！官方唯一投稿网址：tougao.mw.cn，点击网址，登录网站，注册账户后按步骤进行投稿，希望广大作者和读者积极投稿！投稿不需支付任何费用！

金属加工（冷加工）编辑部

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